Tokijská plynárenská a kombinovaný mikrosystém elektřiny a vytápění. TOKYO GAS A µchp. (CHP: combined heat and power)

Tokijská plynárenská a kombinovaný mikrosystém elektřiny a vytápění TOKYO GAS A µchp (CHP: combined heat and power) Tokijská plynárenská Divize komplexního plánování Katsuaki TAKAHASHI

Dnešní prezentace Japonské plynárenství a Tokyo Gas (Tokijská plynárenská) Smysl zavádění mikro-chp (kombinovaného mikrosystému energie a vytápění) Palivové baterie Tokijské plynárenské (ene-farma) Kudy dál 1

Japonské plynárenství a Tokyo Gas (Tokijská plynárenská) Smysl zavádění mikro-chp (kombinovaného mikrosystému energie a vytápění). Palivové baterie Tokijské plynárenské (ene-farma) Kudy dál

Infrastruktura dodávek zemního plynu v Japonsku Ø ůě Terminál LNG v provozu Plánovaný LNG terminál Source: Agency for Natural Resources and Energy, gas companies' supply plans, etc. Satelitní stanice v provozu a satelitní stanice ve výstavbě Satelitní LNG terminál výhradně pro pobřežní plavidla Hlavní tahy Plánované rozvody 3

Zahraniční obchod Japonska s LNG (tis.tun) 200,000 180,000 160,000 140,000 120,000 Dovoz zkapalněného zemního plynu zahájen v roce 1969 100,000 80,000 60,000 40,000 20,000 svět World Japonsko Japan 0 1969 1972 1975 1978 1981 1984 1987 1990 1993 1996 1999 2002 2005 2009 zahájen dovoz LNG První ropná krize Druhá ropná krize Válka v Zálivu Source: Cedigaz 4

Oblasti obsluhované Tokijskou plynárenskou Servisní oblast skupiny Tokijské energetické Servisní oblast velkoodběratelů Vysokotlaké dálkové potrubí TE Vysokotlaké dálkové potrubí TE ve výstavbě Investice TE do vysokotlakého dálkového potrubí Terminály zkapalněného zemního plynu Vysokotlaké dálkové potrubí jiných společností 5

Pozice Tokijské plynárenské na japonském trhu < fiskální rok 2010> Dodavatel č.1 městského plynu ( prodej, zákazníci) Objemy prodeje plynu Dvojka v dovozu LNG Total Celkový LNG dovoz Import LNG Tokyo Gas: 14.7 mld. m3 45MJ (10.4mil. zákazníků Japonsko: 32.8 mld. m345mj Celkový dovoz zkapalněného zemního plynu (LNG) 70.5 mil.tun 6

Info o Tokijské plynárenské as of March 31, 2010 Založení 1. října 1885 Kapitál 141.8 miliard JPY (1 miliarda JPY =cca 8 mil. US$ ) Obchodní aktivity Servisní oblast Čistý obrat (1)Výroba, dodávka a prodej městského plynu (2) Dodávky a prodej plynových zařízení a souvisejících konstrukcí (3) Dodávky studené a horké vody včetně páry prostřednictvím okrskových tepelných a chladících systémů (4) Dodávky elektrické energie Velká města jako Tokio, Kanagawa, Saitama, Chiba, Ibaraki, Tochigi, Gunma, Yamanashi, Nagano \1.54 biliónů konsolidovaný, fiskální rok 2010 Objem prodeje plynu 14.7 mld. m 3 průmyslový: 42%, rezidenční 23%, podnikatelský 21%, velkoobchodní13% Počet klientů 10.4 mil.podíl rezidentů 94% Skupina Tokyo Gas 64 konsolidovaných filiálek (6 zahraničních) 7

Podnikatelské portfolio Tokijské plynárenské Rezidenční sektor Přivaděč LNG Terminály Potrubní přeprava Distribuce plynu μchp zákazníci Přeprava LNG Výroba energie Okrskové vytápění a chlazení 8

Vývoj domácích plynových spotřebičů a zařízení Šířením vysoce účinných zařízení od topení po ohřev vody přispívat k úsporám energie a snižování emisí CO2 Vysoce účinné vařiče Vysoce účinný plynový ohřev vody de facto standard Nucený oběh Systém solárního ohřevu vody Zásobník s horkou vodu nový Starý Efektivnost zařízení56% Míra úspory primární energie20% Efektivnost ohřevu95% Efektivnost vytápění : 87% Míra úspory primární energie13% Míra úspory primární energie32% proti dosavadním zařízením 9

Japonské plynárenství a Tokyo Gas (Tokijská plynárenská) Smysl zavádění mikro-chp (kombinovaného mikrosystému energie a vytápění). Palivové baterie Tokijské plynárenské (ene-farma) Kudy dál

Množství emisí CO2 v Japonsku (porovnání s 90.lety) Oproti 90.letům narostl podíl domácností o 27%rok 2009 Domácnosti domácnosti průmysl přeprava ostatní podnikatelské oblasti přeměna energie 11

Nárůst spotřeby energií v sektoru domácností (vůči 90.letům) Nárůst spotřeby energií v r. 2009 23% Spotřebovaná energie V porovnání s 90. léty Spotřeba energií porovnání vůči r.1990 12

Segmentovaná spotřeba el.e v domácnostech Úspory energie dosažitelné samotnými přístroji a zařízeními se dostávají na své maximum. LED chlazení úsporné spotřebiče vytápění napájení, osvětlení aj. Vysoce účinná klimatizace. domácnost Vysoce účinný kotel na ohřev a vytápění vaření Teplá voda 13

Ještě vyšší úspory energií zavedením µchp Umožnit ještě další energetické úspory přímým vytvářením el.energie a tepla z primární energie Dosavadní energetické systémy Decentralizované energetické systémy Vstupní napájení, osvětlení ad. vaření chlazení topení. domácnost Ohřev vody 14

Porovnání spotřeby primární E a emisí CO2 u dosavadních systémů a mikro CHP Porovnání spotřeby primární energie a emisí CO2 při výrobě 1.0kWh ele a tepla 1.4kWh Primární energie snížení 35%, emise CO2 snižení 48 Objem spotřeby primární energie Objem emisí CO2 11.5MJ 7.5MJ 732g-CO2 382g-CO2 Tepelné elektrárny + dosavadní typ ohřevu vody CHP Odpovídající hodnota = plyn:45mj/m3 el.:9,76mj/kwh Uhelné elektrárny + dosavadní typ ohřevu vody µchp Odpovídající hodnota = plyn:2,29kg-co2/m3 el.:0,69-co2/kwh 15

. Japonské plynárenství a Tokyo Gas (Tokijská plynárenská) Smysl zavádění mikro-chp (kombinovaného mikrosystému energie a vytápění). Palivové baterie Tokijské plynárenské (ene-farma) Kudy dál

µ CHP v Japonsku Typ zdroje: plynový motor účinnost zdroje26.3%23.7% celková účinnost90%83.7% Typ zdroje: palivová baterie LHVHHV účinnost zdroje40%36% celková účinnost90%81% Generátor jednotka S plynovým motorem Jednotka pro vytápění a ohřev vody využívající Odpadní teplo 17

EcoWill: jednotky s plynovým motorem počet instalovaných kusů Překročena hranice 100 tis ks Počet prodaných ks III/2003 zahájení prodeje první generace výrobků X/2006 generátory, zásobníky MC VI/2011 generátory, zásobníky FMC IV/2005, zásobníky MC IV/2008 zásobníky MC 18

č Č Počet nainstalovaných jednotek Verifikovaný výzkum Velkoobjemové ověřování Běžný prodej 19

Struktura Ene-farm (palivové baterie) měnič Záložní zdroj tepla Zásobník na teplou vodu Zařízení na odpadní teplo Teplá voda teplá voda: prostředníctvím zásobníku teplé vody vytápění: prostřednictvím výměníku tepla D/C proud vodík Odpadni teplo A/C proud Palivová baterie Vzduch / kyslík/ Městský plyn Jednotka zpracovávající palivo 20

Vysoká účinnost palivových baterií Je-li objem el.e generovaný plynovým motorem malý, je i nízká účinnost generátoru, avšak účinnost generátoru palivové baterie je vysoká. [% LHV] účinnost výkonu 70 60 50 40 30 20 1 Průměrná účinnost japonských tepelných elektráren (@user site) : 41.0% LHV PEFC SOFC Plynový motor SOFC+GT,ST Plynová turbína Motor nový plyn (Millerův cyklus) Pokročilé GT PEFCPolymer Electrolyte Fuel Cell, palivová jednotka na bázi polymerního elektrolytu MACC SOFCSolid Oxide Fuel Cell, palivová jednotka na bázi pevných oxidů ACC GT kombinovaný cyklus Jaderná energie (ST) 10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000 Kapacita výkonu [kw] 21

Specifika Ene-farmy nového typu Původní generace enefarmy cena snížení nákladů cena zařízení 2 760 000JPY10 let údržby v ceně) Změna modelů prostorová náročnost snížena na 50% původní 2.0m 2 rozměry zařízení 0.36m 2 účinnost zlepšení účinnosti výkonu generátoru o 3%, světově unikátní účinnost generátor Zásobníková jednotka 22

Porovnání parametrů nového a starého typu zařízení Jmenovitý výkon generátoru el.e Rozsah generátoru Nový typ 0.75kW Starý typ 1.0kW 250-750W 300-1000W Jmenovitá účinnost generátoru LHV / HHV) 40% / 36% 37%/ 33% Jmenovitá účinnost odpadního tepla (LHV / HHV) 50% / 45% 52% / 47% Teplota vody Objem zásobníku L L 23

V Japonsku je otázka zajištění prostoru pro instalaci aktuální problém k řešení 24

Snížení prostorové náročnosti o % Zásobník horké vody - jednotka Generátor Zmenšení o cca 1.1 m Zmenšení o cca 30 cm Cca 3330 1180 prostorová náročnost nového typu zařízení prostorová náročnost dosavadních typů zařízení Pozn.: Je možné i jiné uspořádání, než je naznačeno na náčrtu. 25

Jednička oboru v ohledech k životnímu prostředí Při dílčí zátěži účinnost vyšší než 40% Účinnost generátoru č výkon 力力 26

K historii palivových baterií pro domácnosti n 1999: vývoj prototypu kompaktního typu palivové baterie n 2002: od tohoto roku ukotvování základních technologií pro verifikovaný výzkum n 2005: od tohoto roku výsledky výzkumu a ověřování uvolněny pro trh n 2009: počínaje tímto rokem již běžný standardní prodej Výzkum stabilních palivových baterií Počty ks podle jednotlivých stádii, 1. stadium:12 ks, 2stadium 33 ks Ověřovací série stabilních palivových baterií 480ks, 777ks, 930ks, 1120ks Vlastní prodej sjednocení značky ene-farm Počet firem poskytujících systém: 11 a pak 5 Podpora pro implementaci palivových baterií pro běžnou potřebu obyvatelstva Související události Výzkumná společnost pro palivové baterie leden 2001 Instalace PEFC v rezidenci premiéra 2005) Revize zákona o elektroenergetice (kromě proplachování dusíkem březen 2004) Energetická revoluce Cool Earth březen 2008 Zahájení prodeje Eneform Revize zákona o elektroenergetice - 2005 Hasičský zákon (Fire Service Act) 27

Velkoobjemové ověřovací série celostátně 3 307 instalovaných jednotek Ustanovení 5 výrobců ene-farmy v Japonsku Verifikační období: 20052008 Výrobci palivových baterií ENEOS CellTech (1) EBARA Toshiba Fuel Cell Systems Panasonic (2) Toyota Automotive Celkem LPG Městský plyn Topný olej Součet 1/Firma na palivová články, kterou založila firma Nippon Oil a Sanyo v dubnu 2008 2/Původně Matsushita Denki (říjen r. 2008) Schéma zařízení v roce 2008 Konec r.2008 rozložení instalací 28

Ene-farma má funkci učím se-pamatuji si-konám Odhad potřebného množství teplé vody, v optimálním čase automaticky generuje elektřinu i se zastaví řůě Příklad denního provozu Objem vody Využití odpadního tepla při výrobě elektřiny na ohřev vody 0.75kW Ráno ranní hygiena, příprava snídaně Start provoz cíl (stop) Spotřeba elektřiny Při objemu vyšším než 1 kw využití elektřiny od elektrárenských společností Mn.spotřebované E Mn.spotřebované vody Využití elektřiny od elektráren Programovací Funkce Využití energie z Eneform paměť Uložení stavu Spotřebované energie Předpoklad/odhad Mn.E Potřebné Pro Následující den Zbytek teplé vody pro večerní koupel Využití elektřiny od elektráren rozhodnutí řízení doby chodu apod. 29

Příklad půlročního provozu Ene-farmy [kwh] El.E 25 20 15 10 5 20101 2 2010 jednotlivé měsíce 3 4 5 6 Průměrná potřeba el.e18kwh/den Průměrná kontribuce el.e: 50% Nakupovaná energie [kwh] teplo 0 20 15 10 5 Průměrná potřeba na teplou vodu: 11kWh/den Průměrná míra kontribuce teplé vody: 89% Mn. tepla vytvořeného pomocným tepelným zdrojem El.E generovaná Ene-farmou Mn.tepla pokryté teplem vznikajícím při činnosti Ene-farmy 0 30

Ukázka denního provozu Ene-farmy An example of the operation Poptávka po energii Skladování tepla Energetický výkon Poptávka po teple Poptávka po energii a výkon Skladování tepla (kwh), poptávka po teple (kwh/min) Čas 31

Přínosy zavedení ene-farmy značné snížení emisí CO2 n ř č n ě Roční redukce emisí CO2 v objemu 1t, což je potřeba teplé vody na domácnost 3,870kWh/rok (10.6kWh/ den Potřebu teplé vody vyšší než 10.6kWh/ den má 50% domáností v oblastech servisovaných Tokijsou plynárenskou ř ř 32

Přínosy zavedení ene-farmy Přínos v energetických úsporách Porovnání objemu nakoupené a vygenerované el.e Spotřeba el.e ve výši cca 60% generována3.6mwh/rok Generované EF Nákup E Kalkulace se standardní rodinou, tj. 4 členové 33

Přínosy zavedení ene-farmy snížení nákladů na energie 300,000 Náklady na energie JPY/rok) 200,000 100,000 Náklady na el.e 132,000JPY 23.7JPY/kWh Náklady na plyn 129,000JPY 55,000JPY 26.7JPY/kWh 152,000JPY 54,000JPY/rok 11.1JPY/kWh Dosavadní plynové zásobníky na teplou vodu a ohřev vody 9.3JPY/kWh Ene-Farma 34

W FC + PVsystém výroby el.e Wsystém výroby el.e Grid power fotovoltaika El.E spotřebovaná v domácnosti Mn.energie z fotovoltaiky Mn.solární E (na prodej) Množství energie z ene-farmy El.E Zemní plyn Palivové baterie teplo Společným využíváním spolu se solární energií je možné maximalizovat objem el.e generované v rámci domácnosti 35

čůě 36

Posilování pocitu důvěry a bezpečí: systém následné navazující péče a služeb Individuální vyhodnocování přínosu zavedení ene-farmy pro jednotlivé zákazníky, podpora růstu spokojenosti zákazníka po implementaci jednotky 37

Japonské plynárenství a Tokyo Gas (Tokijská plynárenská) Smysl zavádění mikro-chp (kombinovaného mikrosystému energie a vytápění). Palivové baterie Tokijské plynárenské (ene-farma) Kudy dál

Co pro další zavedení a skutečné rozšíření (čelíme výzvám) Technologická revoluce umožnila snížení nákladů a učinila produkt kompaktnější, přínosem hromadné výroby je další snižování nákladů Technologická revoluce Efekt velkovýroby Desetitisíce JPY/ks Stávající modely Nové modely Požadavek zohledňující v jednotlivých fázích aspekty: Aspekt životního prostředí aspekt ekonomický - Aspekt zohlednění prostoru (malé prostory hromadné bydlení) Aspekt životního prostředí Ekonomický aspekt Ks/rok Prostorový aspekt Hromadné bydlení 39

K zamyšlení: Kogenerační systémy využívající palivové baterie s oxidovou morfologií (SOFC solid oxide fuel cell) pro domácnosti rozměry výška šířka hloubka výkon účinnostlhv Generátorová jednotka Jednotka pro teplou vodu, vytápění s využ.odpadníh o tepla Účinnost odpadního tepla LHV 935 mm X 600 mm X 335 mm 1760 mm X 740 mm X 310 mm 700W Více než 45 Více než 40 ověřovací typ SOFC pro domácnosti svazkové uspořádání Životní prostředí: Průměrná účinnost generování energie je vyšší oproti efektivitě tepelných elektráren, i při monogeneraci jsou možné energetické úspory Ekonomičnost: počet komponentů v enefarmě je zhruba poloviční, takže je zde velký potenciál pro redukci nákladů Prostorová náročnost instalace: nutný prostor pro instalaci je v porovnání v rámci ene-farmy 50%, je možné rozšíření trhu i do oblastí hromadného bydlení 40

Energie v domácnostech Kogenerační systémy palivových baterií pro využití v domácnostech Jménem Tokijské plynárenské děkuji za Vaši pozornost!