Kogeneracja

Kogeneracja to połączenie ciepła i mocy elektrycznej. Podczas produkcji energii elektrycznej odzyskujemy energię cieplną wykorzystując jedno źródło paliwa.

Proces kogeneracji (w skrócie CHP) dostarcza gorącą wodę, wodę lodową, ciepło lub powietrze jak również niezawodne źródło energii elektrycznej odzyskując i przetwarzając na zasadzie recyklingu nadmiarowe ciepło normalnie ginące w procesie produkcji energii elektrycznej. Dodatkowo będąc wydajnym energetycznie, CHP jest bardziej ekonomiczna i przyjazna środowisku niż tradycyjna metoda generacji tych energii.

Zalety systemów CHP

W skrócie można wymienić trzy główne zalety systemów CHP, są to:

1. Systemy CHP potrafią wytworzyć od 2 do 3 razy więcej energii użytkowej z tej samej ilości paliwa niż osobne dedykowane układy
2. Systemy CHP generują oszczędności finansowe poprzez lepszy zwrot inwestycji oraz zmniejszone koszty energii
3. Systemy CHP produkują prawie 80% mniej dwutlenku węgla na jednostkę energii skonsumowanej w cyklu produkcji w porównaniu do osobnych dedykowanych układów

Różnice między  wytwarzaniem energii elektrycznej z agregatu, a układami CHP

Czym w skrócie różni się tradycyjne wytwarzanie energii elektrycznej z agregatu od układów CHP?

1. Tradycyjne agregaty wykorzystują paliwa ciekłe lub gazowe do wytworzenia energii elektrycznhidden-sm hidden-xsej, jednakże około 60% tej energii jest stracona w procesie produkcji, przeniesienia i dystrybucji co powoduje, że sprawność takiego układy wynosi jedynie około 40%
2. Układy kogeneracyjne również wykorzystują paliwa, choć w tym przypadku raczej gaz, do produkcji energii elektrycznej. Jednak w tym przypadku około 94% użytego paliwa może zostać wykorzystane do wytworzenia użytecznej formy energii. Agregat przetwarza 50% swojej mocy w energię cieplną a pozostałe 44% w energię elektryczną. Tylko 6% zostaje stracone w procesie konwersji.

Istnieją również dodatkowe zalety układów CHP. Połączone chłodzenie, ciepło i energia elektryczna inaczej zwane trigeneracją (w skrócie CCHP) jest rozszerzeniem kogeneracji. W procesie tym ciepło wytworzone z kogeneracji jest wykorzystywane do wytworzenia energii chłodzenia, która z kolei może produkować wodę lodową do użycia w klimatyzacji lub chłodnictwie. Poczwórna generacja jest również rozszerzeniem CHP. Dodatkowo do podgrzewania lub chłodzenia, ten rodzaj generacji wykorzystuje również dwutlenek węgla z gazów spalinowych w celu wykorzystania ich w szklarniach i przemyśle spożywczym.

Każdy układ CHP opiera się na tych samych a jednocześnie niezbędnych elementach wykorzystywanych do odzyskania ciepła z agregatu. Poniżej wymienione elementy muszą się znaleźć w każdym układzie kogeneracji (lub wyższym):

1. Wymienniki ciepła, transferują energię cieplną z płynów lub gazów do innych układów. Można zastosować wymienniki płytowe, rurowe lub chłodnice. Transferują ciepło wyprodukowane przez agregat do procesów przemysłowych klienta wykorzystując osobne obiegi.
2. Chłodnice stanowią osobny ważny punkt CHP. Są najczęściej używane w procesie zrzutu ciepła podczas gdy ciepło produkowane przez agregat nie jest używane do kogeneracji.
3. Pompy, zawory i orurowanie, czyli układy przesyłające ciepło pomiędzy obiegami. Zwykle całość montowana jest przed agregatem (od strony chłodnicy).
4. Elektroniczny system kontroli CHP, lub system SCADA. Komunikuje się on ze sterownikiem agregatu, pozwalając klientom na zbieranie i przetwarzanie informacji z systemu. Pozwala na operowanie i kontrolę nad ich procesem przemysłowym poprzez interfejs HMI (człowiek/maszyna).
5. Układ synchronizacji z siecią, inaczej pracy równoległej. Zapewnia on bezpieczne i efektywne połączenie z siecią. Pozwala on na synchronizację z siecią czterech podstawowych parametrów prądu takich jak napięcie, częstotliwość, fazowanie i kierunek wirowania faz, co z kolei pozwala na przesyłanie prądu do sieci.

Jakie zalety może przynieść układ CHP dla poszczególnych klientów?

Potrzeby indywidualnego klienta mogą być różne, tak samo jak ich pola działalności. Dla przykładu przemysł, reprezentowany przez różnego rodzaju fabryki, zakłady chemiczne, młyny, itp. będąc klientem z tego działu gospodarki możemy wykorzystywać parę do procesów przemysłowych. Natomiast klienci biznesowi do których można zaliczyć biurowce, szklarnie, data center, szpitale, hotele, baseny i wiele innych, ci z kolei mogą wykorzystać dodatkową energie z CHP do podgrzania wody. Tą z kolei mogą wykorzystać do celów sanitarnych, do ogrzewania budynków, lub w przypadku szklarni przy odzysku dwutlenku węgla do nawożenia uprawianych roślin.  Również klienci z szeroko pojętej domeny publicznej mogą wykorzystać systemy CHP do ogrzewania lub chłodzenia sowich budynków lub produkcji cieplej wody użytkowej.

Systemy CHP które produkują zarówno prąd jak i ciepło z tego samego źródła paliwa, mogą zaoferować oszczędności w energii w granicach 35% dla szerokiego zakresu klientów i obiektów. Trzeba jednak pamiętać, że systemy CHP są najbardziej efektywne przy rocznym okresie pracy minimum 5000 godzin.