Kogeneracja czyli oszczędzanie energii

Kogeneracja, inaczej produkcja skojarzona, to proces jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej w najbardziej efektywny sposób, czyli w jednym procesie technologicznym. Z punktu widzenia termodynamiki, ekonomii i ekologii jest to najkorzystniejszy sposób wykorzystywania energii chemicznej paliw. Jest nie tylko efektywna energetycznie, ale również związane są z nią znaczne ograniczenia emisji dwutlenku węgla i innych szkodliwych związków chemicznych

Jedną z istotniejszych zalet kogeneracji jest znacznie większy stopień wykorzystania energii pierwotnej zawartej w paliwie do produkcji energii elektrycznej i ciepła. Innymi słowy, efektywność energetyczna systemu skojarzonego jest nawet o 30 proc. wyższa niż w przypadku oddzielnego wytwarzania energii elektrycznej w elektrowni kondensacyjnej i ciepła w kotłowni. W ciepłowniach silnik cieplny nie jest w stanie przekształcić całej energii cieplnej w elektryczną. Większość silników cieplnych traci ponad połowę mocy cieplnej co stanowi stratę wylotową. Przewaga elektrociepłowni polega na tym, że wychwytuje ona nadmiar ciepła, który zmarnowałby się w konwencjonalnej elektrowni. Znaczy to, że elektrociepłownia zużywa mniej paliwa do wyprodukowania tej samej ilości energii co elektrownia.

Rodzaje kogeneracji: Duże układy kogeneracji są w stanie zapewnić ciepłą wodę i prąd zakładom przemysłowym lub całym miastom. Układy kogeneracji mogą składać się z

• Turbiny gazowej – układ ten wykorzystuje ciepło spalin z turbiny gazowej. Paliwo używane w tym układzie to najczęściej gaz ziemny.

• Silnika gazowego – układy kogeneracji z silnikiem gazowym są konkurencyjne z układami z turbiną gazową do mocy około 5 MW. Paliwo spalane w silniku to najczęściej gaz ziemny.

• Silnik na biopaliwo – w układach na biopaliwo stosuje się przystosowane do tego celu silniki gazowe tłokowo-suwowe lub silniki diesela. Wybór silnika zależy od rodzaju biopaliwa. Zaletą używania biopaliwa jest ograniczenie zużycia paliw węglowodorowych co wiąże się także z redukcją emisji CO2.

• Układ gazowo-parowy – układ kogeneracyjny stosowany w elektrociepłowniach.

• Ogniwo paliwowe ze stopionym węglanem i ogniwo paliwowe ze stałym tlenkiem – układy te mają bardzo gorące gazy wylotowe, nadające się do ogrzewania.

• Elektrownie atomowe – pozyskanie ciepła z elektrowni jądrowej jest możliwe jednak nie używa się go do celów komunalnych. Spowodowane jest to dużą odległością, która dzieli elektrownie od miejsc zamieszkania. Przesył ciepła na duże odległości jest nieopłacalny.

Głównymi elementami systemów kogeneracyjnych są: silnik spalinowy gazowy lub wysokoprężny, prądnica, system wymienników ciepła oraz układ sterowania. Energia elektryczna wytwarzana jest przez prądnicę, napędzaną silnikiem spalinowym. Ciepło pochodzi z procesów spalania w silniku i jest odzyskiwane poprzez system wymienników ciepła połączonych z układem chłodzenia oraz układem wydechowym silnika. Poprzez wymienniki ciepła energia cieplna przekazywana jest cieczy, która staje się jej nośnikiem. Ciecz ta może być dalej wykorzystana jako źródło ciepła w układzie centralnego ogrzewania lub też wykorzystana do różnego rodzaju procesów technologicznych.

Proces kogeneracji przynosi nam wiele korzyści:

Korzyści eksploatacyjne:

• Urządzenie kogeneracyjne jako podstawowe źródło zasilania elektrycznego

• Zwiększenie bezpieczeństwa dostaw energii

• Większa elastyczność produkcji ciepła do ogrzewania i ciepłej wody użytkowej

• Możliwości produkcji pary wodnej

Korzyści ekonomiczne:

• Obniżenie kosztów użycia energii pierwotnej

• Stabilne koszty energii elektrycznej w ustalonym okresie

• Niższe koszty inwestycji w urządzenia towarzyszące np .kotły

• Zarządzanie środkami trwałymi w sposób efektywny z punktu widzenia opodatkowania

• Zwiększenie kosztów inwestycyjnych i znaczne zmniejszenie kosztów eksploatacji

Korzyści prawne:

• Możliwości zwiekszenia produkcji energi bez przekroczenia ustawowych limitów emisji CO2

• Możliwość umorzenia świadectw pochodzenia energii z wysoko sprawnej kogeneracji

Korzyści środowiskowe:

• Obniżenie ilości zużywanego paliwa

• Zmniejszenie emisji dwutlenku węgla

• Brak strat przesyłowych

• Zmniejszenie zużycia energii (nie ilości energii dostępnej w zakładzie)

• Zmniejszenie emisji tlenków siarki z powodu wykorzystania gazu ziemnego jako paliwa zamiast węgla kamiennego

Możliwość zastosowania kogeneracji należy rozważyć:

• Podczas projektowania nowego budynku i modernizacji istniejących

• Podczas instalowania nowej kotłowni

• Gdy ma być zapewniona ciągłość dostaw energii elektrycznej i większa sprawność energetyczna instalacji

• Gdy ma zostać zmniejszona uciążliwość instalacji dla środowiska

Miejsca typowych zastosowań kogeneracji:

• Hotele i ośrodki wypoczynkowe

• Obiekty sportowe - hale i kryte pływanie

• Osiedlowe instalacje grzewcze (dla biur i lokali mieszkalnych)

• Szpitale i bazy wojskowe

• Szkoły, uczelnie, budynki rządowe i komercyjne

• Budynki użyteczności publicznej

• Przemysł - hale produkcyjne, procesy technologiczne

• Handel - super- i hipermarkety, centra logistyczne

• Ogrodnictwo - uprawy kwiatów, warzyw i owoców

• Porty lotnicze

Unia Europejska aktywnie wspiera rozwój kogeneracji. Stosowne zapisy wspierające jej rozwój są zapisane w Dyrektywie 2004/08/EC Parlamentu Europejskiego. Zapis ten wspiera rozwój kogeneracji w krajach członkowskich a także ustala metody liczenia możliwości kogeneracyjnych dla krajów członkowskich.

• Aż 11% energii elektrycznej produkowanej w Unii Europejskiej pochodzi z kogeneracji.

• Domy pasywne – dofinansowanie do budowy – do kredytu – wykorzystanie kogeneracji