Pojem kogenerace znamená kombinovanou výrobu elektrické energie a tepla. Oproti klasickým elektrárnám, ve kterých je teplo vzniklé při výrobě elektrické energie vypouštěno do okolí, využívá kogenerační jednotka teplo k vytápění a šetří tak palivo i finanční prostředky potřebné na jeho nákup.
Nasazení v místě odběru s úsporami
Elektrická energie vzniká ve všech elektrárnách roztočením elektrického generátoru pomocí turbíny. Teplo nutné k výrobě páry, která turbínu pohání, se většinou získává spalováním uhlí nebo štěpením jader uranu. Jeho velká část však není využita a je bez užitku vypouštěna do ovzduší. Účinnost výroby v tepelných elektrárnách se pohybuje kolem 30 %, ovšem k dalším ztrátám dochází při transformaci a dálkovém přenosu elektrické energie.
V čem spočívá hospodárnost
V kogenerační jednotce vzniká elektrická energie stejným způsobem jako v jiných elektrárnách -roztočením elektrického generátoru, a to pomocí pístového spalovacího motoru, který je konstruován na zemní plyn. Může však spalovat i jiná kapalná či plynná paliva.
Teplo, které se ve spalovacím motoru uvolňuje, je prostřednictvím chlazení motoru, oleje a spalin efektivně využíváno a díky tomu se účinnost kogeneračních jednotek pohybuje v rozmezí 80 až90 %.
Použití kogeneračního způsobu výroby tepla a elektrické energie představuje zhruba 40% úsporu paliva. Navíc oba zdroje vznikají v místě své spotřeby, čímž odpadají náklady na rozvod energie i ztráty tímto dálkovým rozvodem způsobené. Teplo z kogenerační jednotky je využito k vytápění budov, přípravě teplé užitkové vody nebo technologického tepla.
Kogenerační jednotky slouží často i jako nouzové zdroje elektrické energie v místech její nepřetržité potřeby. Pomocí absorpčního výměníku je možné vzniklé teplo využít i k výrobě chladu pro technologické účely nebo ke klimatizaci. V takovém případě se hovoří o tzv. trigeneraci, kombinované výrobě elektrické energie, tepla a chladu.
Ekonomická návratnost
Prostá ekonomická návratnost kogeneračních jednotek se běžně pohybuje v rozmezí čtyř až šesti let podle výkonu a způsobu nasazení -posouzení vhodnosti je vždy individuální záležitostí. Navržení typu kogenerační jednotky a formy jejího provozu musí předcházet důkladná ekonomicko-technická analýza.
Důležitá pro vyhodnocení vhodnosti instalace kogenerační jednotky a dimenzování jejího výkonu je potřeba elektrické a tepelné energie (k tomu je nejlepší sledovat průběh jejich spotřeby během jednoho roku). V případě souběhu potřeb obou energií alespoň v průběhu minimálně 5000 hodin ročně by měla být investice do kogenerace výhodná.
Rozhodující je efektivita
Firma EKOL, spol. s r.o., od roku 1996 nainstalovala a uvedla do provozu desítky kogeneračních tepláren. Jednalo se o nejrůznější energocentra, která jsou součástí hotelů, nemocnic, teplárenských provozů, čistíren odpadních vod, administrativních center a strojírenských podniků. Drtivou většinu dodávek provázel i vlastní projekt. Nejdůležitějším bodem je vždy efektivita provozu kogeneračního cyklu. V některých případech hraje svou roli i požadavek investora na příslušný způsob provozu (například kombinace se záložním zdrojem). Za základní prvek nasazení kogenerace lze považovat optimální využití všech vyráběných energií - tepla, elektrické energie, chladu. Proto jsou součástí dodávek firmy například i akumulační nádrže. Velmi důležité je zpracování projektu, který při vhodném dimenzování instalace \"kogeneračního\" výkonu zásadně ovlivňuje provozní ukazatele realizované akce.
Z pohledu hospodaření s elektrickou energií, teplem a případně chladem se mohou instalace provádět jak v rodinných domech (zejména pokud mají bazén, skleník apod.), tak v malých a středních provozovnách, sportovních halách či velkých průmyslových podnicích, institucích a centrech.
Na bázi pístových spalovacích motorů
Principem kogenerační technologie EKOL je palivo (zemní plyn, bioplyn, LTO, propan-butan, koksárenský nebo degazovaný plyn), které shoří ve spalovacím motoru. Na základě tohoto děje vzniká:
Mk - kroutící moment sloužící k roztočení elektrického generátoru (asynchronního nebo synchronního). Vyrobenou elektrickou energii o příslušném výkonu (10 kW -5 MW) a příslušného napětí (400 V -22 kV) použijeme ke krytí vlastní spotřeby nebo k dodávkám do sítě rozvodného podniku. V režimu krytí vlastní spotřeby můžeme navíc nejen plynule kopírovat potřebný příkon v paralelním provozu, ale v případě výpadku sítě pracovat i v ostrovním režimu.
Q-teplo (tepelná energie) 20 kW -7,5 MW, které lze rozdělit na tepelnou energii obsaženou ve spalinách (vychází z válců spalovacího motoru) a na tepelnou energii oleje a samotného bloku motoru. Prostřednictvím systému výměníků tuto tepelnou energii využíváme k ohřevu vody pro účely ÚT a TUV. Standardně dosahujeme teplovodních parametrů (systém 90 oC/70 oC). V případě požadavku lze dosáhnout i horkovodních parametrů s teplotou na výstupu až 130 oC. Variantně je možno nabídnout zařazení jak kotle na odpadní teplo a tím vyrábět i páru: t = 250 oC, p = 1,6 MPa (abs), tak absorpčního zařízení, které umožňuje vyrábět chlad v nízkoteplotním ( 6 oC/ 12 oC) nebo hlubokoteplotním režimu (max. -65 oC) -tento systém se nazývá trigenerace.
Celková účinnost cyklu, znázorněného ve schématu, se pohybuje podle typu zvoleného motoru, výměníků, generátorů atd. v rozmezí 80 -92 %. Elektrická účinnost je asi 30 -40 %. Velkou výhodou kogenerační, případně trigenerační technologie je skutečnost, že tato zařízení jsou dodávána v blokovém uspořádání, včetně protihlukové kapoty, což umožňuje nasazení přímo v místě odběru. Tím dochází spolu s dalšími opatřeními k minimálním ztrátám. Ve výsledku to znamená, že kogenerační cyklus je přibližně o 40 % úspornější oproti standardním způsobům (elektrárna výtopna).
AUTOR: Čestmír Stejný
ZDROJ: STAVITEL
V čem spočívá hospodárnost
V kogenerační jednotce vzniká elektrická energie stejným způsobem jako v jiných elektrárnách -roztočením elektrického generátoru, a to pomocí pístového spalovacího motoru, který je konstruován na zemní plyn. Může však spalovat i jiná kapalná či plynná paliva.
Teplo, které se ve spalovacím motoru uvolňuje, je prostřednictvím chlazení motoru, oleje a spalin efektivně využíváno a díky tomu se účinnost kogeneračních jednotek pohybuje v rozmezí 80 až90 %.
Použití kogeneračního způsobu výroby tepla a elektrické energie představuje zhruba 40% úsporu paliva. Navíc oba zdroje vznikají v místě své spotřeby, čímž odpadají náklady na rozvod energie i ztráty tímto dálkovým rozvodem způsobené. Teplo z kogenerační jednotky je využito k vytápění budov, přípravě teplé užitkové vody nebo technologického tepla.
Kogenerační jednotky slouží často i jako nouzové zdroje elektrické energie v místech její nepřetržité potřeby. Pomocí absorpčního výměníku je možné vzniklé teplo využít i k výrobě chladu pro technologické účely nebo ke klimatizaci. V takovém případě se hovoří o tzv. trigeneraci, kombinované výrobě elektrické energie, tepla a chladu.
Ekonomická návratnost
Prostá ekonomická návratnost kogeneračních jednotek se běžně pohybuje v rozmezí čtyř až šesti let podle výkonu a způsobu nasazení -posouzení vhodnosti je vždy individuální záležitostí. Navržení typu kogenerační jednotky a formy jejího provozu musí předcházet důkladná ekonomicko-technická analýza.
Důležitá pro vyhodnocení vhodnosti instalace kogenerační jednotky a dimenzování jejího výkonu je potřeba elektrické a tepelné energie (k tomu je nejlepší sledovat průběh jejich spotřeby během jednoho roku). V případě souběhu potřeb obou energií alespoň v průběhu minimálně 5000 hodin ročně by měla být investice do kogenerace výhodná.
Rozhodující je efektivita
Firma EKOL, spol. s r.o., od roku 1996 nainstalovala a uvedla do provozu desítky kogeneračních tepláren. Jednalo se o nejrůznější energocentra, která jsou součástí hotelů, nemocnic, teplárenských provozů, čistíren odpadních vod, administrativních center a strojírenských podniků. Drtivou většinu dodávek provázel i vlastní projekt. Nejdůležitějším bodem je vždy efektivita provozu kogeneračního cyklu. V některých případech hraje svou roli i požadavek investora na příslušný způsob provozu (například kombinace se záložním zdrojem). Za základní prvek nasazení kogenerace lze považovat optimální využití všech vyráběných energií - tepla, elektrické energie, chladu. Proto jsou součástí dodávek firmy například i akumulační nádrže. Velmi důležité je zpracování projektu, který při vhodném dimenzování instalace \"kogeneračního\" výkonu zásadně ovlivňuje provozní ukazatele realizované akce.
Z pohledu hospodaření s elektrickou energií, teplem a případně chladem se mohou instalace provádět jak v rodinných domech (zejména pokud mají bazén, skleník apod.), tak v malých a středních provozovnách, sportovních halách či velkých průmyslových podnicích, institucích a centrech.
Na bázi pístových spalovacích motorů
Principem kogenerační technologie EKOL je palivo (zemní plyn, bioplyn, LTO, propan-butan, koksárenský nebo degazovaný plyn), které shoří ve spalovacím motoru. Na základě tohoto děje vzniká:
Mk - kroutící moment sloužící k roztočení elektrického generátoru (asynchronního nebo synchronního). Vyrobenou elektrickou energii o příslušném výkonu (10 kW -5 MW) a příslušného napětí (400 V -22 kV) použijeme ke krytí vlastní spotřeby nebo k dodávkám do sítě rozvodného podniku. V režimu krytí vlastní spotřeby můžeme navíc nejen plynule kopírovat potřebný příkon v paralelním provozu, ale v případě výpadku sítě pracovat i v ostrovním režimu.
Q-teplo (tepelná energie) 20 kW -7,5 MW, které lze rozdělit na tepelnou energii obsaženou ve spalinách (vychází z válců spalovacího motoru) a na tepelnou energii oleje a samotného bloku motoru. Prostřednictvím systému výměníků tuto tepelnou energii využíváme k ohřevu vody pro účely ÚT a TUV. Standardně dosahujeme teplovodních parametrů (systém 90 oC/70 oC). V případě požadavku lze dosáhnout i horkovodních parametrů s teplotou na výstupu až 130 oC. Variantně je možno nabídnout zařazení jak kotle na odpadní teplo a tím vyrábět i páru: t = 250 oC, p = 1,6 MPa (abs), tak absorpčního zařízení, které umožňuje vyrábět chlad v nízkoteplotním ( 6 oC/ 12 oC) nebo hlubokoteplotním režimu (max. -65 oC) -tento systém se nazývá trigenerace.
Celková účinnost cyklu, znázorněného ve schématu, se pohybuje podle typu zvoleného motoru, výměníků, generátorů atd. v rozmezí 80 -92 %. Elektrická účinnost je asi 30 -40 %. Velkou výhodou kogenerační, případně trigenerační technologie je skutečnost, že tato zařízení jsou dodávána v blokovém uspořádání, včetně protihlukové kapoty, což umožňuje nasazení přímo v místě odběru. Tím dochází spolu s dalšími opatřeními k minimálním ztrátám. Ve výsledku to znamená, že kogenerační cyklus je přibližně o 40 % úspornější oproti standardním způsobům (elektrárna výtopna).
AUTOR: Čestmír Stejný
ZDROJ: STAVITEL
Sdílet článek na sociálních sítích
