Kogeneracja

Kogeneracja
Polecane artykuły

Kogeneracja – równoległe wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej oraz/lub mechanicznej. Cechą charakterystyczną kogeneracji jest wysoka sprawność procesu – sprawność procesy wynosi przeciętnie 80%. Zaletę stanowi również niska emisja zanieczyszczeń [1][2].

Energia elektryczna i ciepło są podstawowymi rodzajami energii, które wykorzystuje się w obiektach produkcyjnych. Wytworzenie energii elektrycznej i ciepła polega w głównej mierze na zamianie energii chemicznej paliw w procesach cieplnych. Zasoby paliw kopalnych kurczą się, z tego względu istotne jest aby wdrażać na szeroką skalę rozwiązania pozwalające na oszczędności eksploatacyjne [3]. Kogenerację można wykorzystywać w elektrociepłowniach zawodowych oraz w mniejszej skali przy zastosowaniu agregatów kogeneracyjnych.

Elementy układów kogeneracyjnych

Podstawowymi elementami układów kogeneracyjnych wykorzystywanych w elektrociepłowniach są turbiny parowe przeciwprężne bądź upustowo-kondesacyjne, które pracują w obiegu zamkniętym Rankine’a. Zastosowanie mają również turbiny gazowe pracujące w obiegu Braytona. Występują również układy kombinowane, dwupaliwowe.

W zamkniętym obiegu turbiny przeciwprężnej, w kotle wytwarza się para, następuje również jej przegrzanie. W turbinie rozgrzana para ulega rozprężeniu i trafia do wymiennika. Poprzez wymiennik następuje oddanie ciepła przegrzania i kondensacji na podgrzanie wody sieciowej. Przy zastosowaniu turbiny gazowej, do komory spalania kierowane jest sprężone powietrze. Następuje spalenie paliwa, ciepło oddawane jest do spalin. Spaliny ulegają rozprężeniu w turbinie napędzającej generator. Z turbiny, gorące spaliny o temperaturze 400-600 stopni Celsjusza kierowane są do rekuperatora, w którym sprężone powietrze zostaje wstępnie ogrzane. Końcowo trafiają do wymiennika, w którym następuje podgrzanie wody do celów ciepłowniczych [4]

Kogeneracja w małej skali

W przypadku rozdzielnego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej, ciepło może być produkowane na miejscu w kotłowni gazowej. Energia elektryczna wyprodukowana w elektrowni przesyłana jest do odbiorców siecią elektroenergetyczną, przesyłową oraz rozdzielczą. W polskich elektrowniach głównym substratem procesu spalania jest węgiel. Produktem jest para wodna napędzająca turbiny oraz generatory prądu. Niestety, całość powstałego w wyniku tego procesu ciepła jest tracona. Odmienna sytuacja występuje w elektrociepłowniach-tutaj ciepło nie jest tracone i usuwane do otoczenia a sprzedawane odbiorcom. Niestety wykorzystanie kogeneracji w elektrociepłowniach jest ograniczone, z uwagi na znaczne odległości pomiędzy źródłem ciepła a odbiorcą. Przy poszukiwaniu oszczędności warto więc skorzystać z możliwości jakie daje mikrokogeneracja.

Mikrokogeneracja – według zapisów dyrektywy 2004/8/EC oznacza skojarzoną produkcję energii elektrycznej i cieplnej z wydajnością poniżej 50 kW. Jest to rodzaj kogeneracji, który dedykuje się prywatnym przedsiębiorstwom, niewielkim fabrykom oraz gospodarstwom domowym. Poprzez zredukowanie strat wiążących się z przesyłaniem energii cieplnej i elektrycznej możliwe jest ograniczenie emisji CO2 oraz innych toksycznych substancji [2]. W mikrokogeneracji znajdują zastosowanie [5]:

  • Silniki spalinowe,
  • Mikroturbiny gazowe,
  • Ogniwa paliwowe,
  • Silniki Stirlinga,
  • kogeneratory Solarne,
  • turbiny parowe,
  • ORC.

W kogenereacji stosować można następujące paliwa[5]:

  • Biomasę,
  • Węgiel,
  • Gaz palny,
  • Wodór,
  • Produkty ropopochodne,
  • Energię słoneczną,

Przypisy

  1. Kiciński J., Lampart P., (2016), Kogeneracja w dużej i małej skali, ActaEnergetica, nr 2/2009
  2. 2,0 2,1 Małecki A. , Chmielewski A., Mydłowski T., Gumiński R., Dybała J. (2014), Silniki spalania zewnętrznego w układach mikrokogeneracji, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów, nr 2/2014
  3. Kaleta P., Wałek T.,(2014), Innowacyjna metoda zaopatrywania małych i średnich przedsiębiorstw produkcyjnych w ciepło i energię elektryczną, Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji, zeszyt 2(8), str. 76-87
  4. Kiciński J., Lampart P., (2016), Kogeneracja w dużej i małej skali , ActaEnergetica, nr 2/2009
  5. 5,0 5,1 Lis Ł., Siwek T., Sztekler K., Kalawa W., (2018), Potencjał rozwoju mikrokogeneracji w Polsce, Przegląd elektrotechniczny, nr 4/2018

Bibliografia

Autor: Patryk Wykręt