+
Přidat firmu
Vyhledávání
Menu

O kogeneraci

02.05.2018 Firma: ČEZ Energo, s.r.o.

Kogenerace je sdružená výroba tepla a elektrické energie.

Image 1

  • Slovo kogenerace pochází z anglického co-generation a znamená společnou výrobu elektřiny a tepla.
  • Kogenerační jednotku tvoří nejčastěji generátor na výrobu elektřiny poháněný většinou spalovacím motorem na zemní plyn, v méně častých případech plynovou či parní turbínou.
  • V případě potřeby je možné vyrábět kromě elektrické energie a tepla i chlad. V tom případě jde o trigeneraci.

U triginerace je kogenerační jednotka doplněna o chladicí jednotku absorpčního typu. Toto spojení umožňuje využít teplo kogenerační jednotky i v letním období k výrobě chladu, kdy jinak spotřeba tepla klesá na minimum. Tím se výrazně prodlužuje doba provozu kogenerační jednotky a zlepšuje její ekonomické ukazatele.

Princip a výhody

Proces přeměny energie z paliva je proveden tak, že nejprve se využije vysokopotenciální tepelná energie (pracovní látka má vysokou teplotu) k vykonání práce (výrobě elektrické energie) a poté se pracovní látka o nižší teplotě využije pro pokrytí potřeb tepla.

Výhody kogenerace

Oproti klasickým elektrárnám, ve kterých je teplo vznikající při výrobě energie bez užitku vypouštěno do okolí, využívá kogenerační jednotka teplo k vytápění nebo k přípravě teplé vody a tím šetří palivo i finanční prostředky potřebné na jeho nákup.

Vysoká účinnost využití energie v palivu, která často přesahuje 90 %, snižuje jak palivovou náročnost energetiky, tak i globální množství emisí.

Konkrétní úspora emisí závisí na velikosti jednotky včetně jejího provozu a je vyčíslena k výrobě elektřiny dle energetického mixu České republiky.

Pokud nastane tzv. Black-out, může kogenerace fungovat jako záložní zdroj zajišťující dodávku elektřiny.

Ekologická výroba

V ČR je v provozu mnoho drobných kotelen, ještě často na uhlí, vytápějí se nemocnice, školy, úřady, průmyslové podniky apod. Spalování uhlí v malých kotelnách je ovšem málo ekologické, poškozuje životní prostředí.

Malé teplárenské zdroje přitom přispívají velkou měrou k jednomu z hlavních problémů současného znečištění ovzduší – polétavému prachu. Poškozují tak lidské zdraví i v lokalitách, kde není velký průmysl a jsou tedy pokládány za čisté. Do velkých elektráren a tepláren plynuly už v minulosti významné investice, takže jejich negativní vliv na životní prostředí se hodně snížil.

Problémy životního prostředí – znečišťování ovzduší – umí malé kogenerace řešit právě díky vyšší efektivitě výroby elektřiny, tepla a využívají jako palivo především zemní plyn. Vyrábět energii s účinností 80–90 % totiž jiné zdroje nedokáží, ale v kogeneraci se tomu lze přiblížit. Z paliva, které má výrobce k dispozici, se vyrobí elektřina i teplo, které prodává dalším zákazníkům. Dalším kladem je, že se decentrální výroba elektřiny a tepla většinou nachází tam, kde se také energie spotřebovává a tím také dochází k minimalizaci ztrát při distribuci energie.

Příklady typického využití kogenerace

Kogenerace je vhodná všude tam, kde jsou vysoké nároky na odběr tepla.

Rozložení výroby tepla [GJ]

Image 2

Kogenerační jednotku je možno využít všude tam, kde je potřeba

  • stabilizace dodávky a ceny tepla,
  • zefektivnit provoz zdroje centrálního zásobování teplem,
  • uspořit finanční prostředky.

Největší předpoklady pro maximální využití výhod KGJ mají velcí odběratelé tepla

  • lokální komunální výtopny,
  • systémy centrálního zásobování teplem,
  • nemocnice, léčebny dlouhodobě nemocných,
  • domovy důchodců,
  • hotely, penziony, školy,
  • obchodní domy, obchodní centra,
  • bazény, lázně, sportovní centra,
  • průmyslové podniky.

Teplo vznikající při klasické kondenzační výrobě elektrické energie přichází obvykle nazmar. Při kogenerační výrobě je toto teplo možno účelně využít například k vytápění budov nebo ohřevu vody.

Instalace kogenerační jednotky je vhodná zejména v případě, kdy je garantován celoroční odběr tepelné energie (např. v soustavách kdy se i v mimotopném období připravuje teplá užitková voda). Vždy ale záleží na technicko-ekonomickém vyhodnocení podmínek jednotlivých instalací.

Pro instalaci kogeneračních zdrojů kromě technických a finančních limitů platí i legislativní mantinely a to hlavně posouzení vlivu nové technologie na životní prostředí. Jde o přísné emisní a hlukové limity, které musí být při provozu kogeneračních zdrojů ze zákona dodrženy.

Jak funguje kogenerační jednotka

Efektivní a vysoce účinná kombinovaná výroba elektrické energie a tepla (kogenerace), dokáže využít až 95 % dodaného paliva a přeměnit ho efektivně na elektrickou energii a teplo.

Doposud běžná výroba elektřiny a tepla probíhá odděleně. Elektřina se vyrábí nejčastěji v uhelných či jaderných elektrárnách, kde při výrobě elektrické energie vzniká velké množství tepla, které se nevyužívá a je vypouštěno do ovzduší. Výroba elektřiny tak vyžaduje podstatně větší množství paliva než kombinovaná výroba.

Kombinovaná výroba elektřiny a tepla oproti klasické výrobě energií umí teplo využít efektivně a zužitkovat ho na teplo do otopné soustavy a na přípravu teplé vody s nižšími požadavky na vstupní palivo.

Základ každé kogenerační jednotky tvoří soustrojí motor-generátor. Pohonná jednotka vychází z koncepce pístového motoru upraveného na spalování zemního plynu. Generátor je synchronně roztáčen a vytváří tak napětí s frekvencí 50 Hz, což umožňuje bezproblémové přifázování elektrické energie do distribuční soustavy. Motor i generátor produkují teplo, které je odváděno vodou přes oddělovací výměník, do otopného soustavy. Zdroj energie je tak využit dvakrát, a účinnost zařízení je tak podstatně vyšší.

V době kdy je kogenerační jednotka mimo provoz, je teplo dodáváno dvěma způsoby a to:

  • dodávka tepla z akumulačního zásobníku,
  • z jiného zdroje tepla, např. plynového kotle.

Z hlediska spolupráce s nadřazenou distribuční soustavou jsou možné tři základní druhy provozu kogenerační jednotky a dále v úvahu přicházejí některé jejich vzájemné kombinace. Základní druhy provozu jsou tyto:

  • paralelní provoz se sítí – kogenerační jednotka dodává elektřinu do nadřazené distribuční soustavy,
  • ostrovní provoz – kogenerační jednotka pracuje autonomně bez připojení na nadřazenou distribuční soustavu, dodává elektřinu pro vlastní spotřebu odběratele,
  • nouzový provoz – v nouzovém provozu plní jednotka funkci záložního zdroje.

Vyrobená elektřina je převážně vyráběna na úrovni nízkého napětí a podle místních podmínek je připojena buď do distribuční sítě nízkého napětí, nebo přes transformátor do distribuční sítě vysokého napětí.

Trigenerace představuje kombinovanou výrobu elektřiny, tepla a chladu. Současná dodávka všech tří energetických toků není nezbytnou podmínkou, možná je i variantní dodávka elektřiny a tepla nebo elektřiny a chladu. Jde o spojení kogenerační jednotky s absorpční chladicí jednotkou. Jednotka pro výrobu chladu je samostatný díl instalovaný v blízkosti kogenerační jednotky. Výhodou tohoto spojení je zejména využití tepla kogenerační jednotky i mimo topnou sezonu, čímž je možnost dosáhnout vyššího i efektivnějšího ročního provozu kogenerační jednotky.

Trigenerace může být využita všude tam, kde je zapotřebí klimatizace nebo výroba technologického chladu.

Co tvoří kogenerační jednotku

Generátor

  • zařízení pro přeměnu mechanické točivé energie na energii elektrickou.

Spalovací motor

  • pístový motor na zemní plyn, který roztáčí připojený generátor,
  • teplo, které motor produkuje je prostřednictvím chladicí vody předáváno do výměníku a dále využíváno, stejně tak je využíváno i teplo spalin motoru.

Tepelný systém (výměník tepla)

Je tvořen primárním okruhem, sekundárním okruhem a v některých případech technologickým okruhem:

  • primární okruh je vnitřní uzavřený tlakový okruh, který v případě kogenerační jednotky osazené spalovacím motorem odebírá teplo z vodního pláště motoru a předává ho do sekundárního okruhu,
  • sekundárním okruhem je zajištěno vyvedení tepelného výkonu (získaného chlazením spalovacího motoru a spalin) z kogenerační jednotky ke spotřebiči,
  • technologický okruh představuje okruh chlazení plnicí směsi ohřáté stlačením v turbokompresoru, tento okruh je realizován pouze u některých typů kogeneračních jednotek.

Rozvaděč a řídicí systém

  • rozvaděč je centrální částí řídicího systému,
  • řídicí systém je určen pro ovládání kogenerační jednotky.

Spolu s kogenerační jednotkou je instalována akumulační nádrž, která slouží k ukládání přebytečného tepla pro jeho pozdější využití v době, kdy je odběr tepla snížený pod jmenovitý tepelný výkon kogenerační jednotky nebo naopak slouží k vyrovnání zvýšeného odběru tepla v době odběrových špiček. Použití akumulace umožňuje udržet kvalitu dodávek tepla na vysoké úrovni a také prodloužení provozní doby kogenerační jednotky a tím zvýšení efektivity provozu. Mimo jiné slouží akumulace také k dodávkám tepla do navazující soustavy v době, kdy je kogenerační jednotka mimo provoz. Jako médium pro akumulaci tepla je použita teplá voda.

Image 3


Více informací na http://www.cezenergo.cz/cs/uvod.html

Firemní článek