Dotace Evropská unie Dotační Kanál G+ Dotační info RSS
Kontakty

Typy kogeneračních zařízení a jejich použití

Share Button

V návaznosti na předchozí příspěvek, týkající se aktuálních možností čerpání dotací pořízením kogeneračních zařízení, se nyní podíváme na jednotlivá technická provedení a nejvhodnější aplikace.

V současné době se jako pohon v kogeneračních zařízení nejčastěji požívá:

  • Spalovací motory jsou pístové motory odvozené od běžných automobilních motorů. Používají se motory vznětové (nafta) i zážehové (benzín). V obou případech jsou spalovací motory rekonstruovány pro spalování plynu. Motor pohání elektrický generátor a současně produkuje odpadní teplo – jedná se o teplo přímo z motoru (blok válců a hlava motoru) a teplo výfukových plynů. Teplota vody z chladícího okruhu může dosahovat kolem 80oC a teplota spalin až 500oC. Pomocí výměníků je získána teplá voda o optimální teplotě 90oC, která je následně zužitkována.  Spalovací motory se vyznačují relativně nízkými pořizovacími náklady, na druhou stranu vyššími nároky na pravidelnou údržbu, vyšší hlučností a nezbytnými pravidelnými odstávkami. V ČR je hlavním dodavatelem těchto jednotek společnost TEDOM a Motorgas.
  • Parní turbíny – tradiční řešení u velkých zdrojů (např. elektrárnách v Opatovicích, Mělníku, Temelínu, brněnské spalovně apod.). Vysokotlaká pára je produkovaná v kotli, následně vykonává mechanickou práci na turbíně a turbína poté pohání elektrický alternátor. Pára na výstupu z turbíny je jako nízkopotenciální dále využita jako zdroj tepla.  Palivo v kotli může být libovolné (uhlí, mazut, plyn, odpad, biomasa apod.). Nevýhodou jsou mimořádně vysoké investiční náklady na pořízení tohoto zařízení. Turbíny rozlišujeme na protitlakové a kondenzační.
  • Spalovací turbíny jsou zařízení skládající se z kompresoru, spalovací komory, plynové turbíny a generátoru. Kompresorem stlačený vzduch je veden do spalovací komory spolu s palivem, kde následně vznikají spaliny o vysoké teplotě a tlaku. Spaliny dále expandují v plynové turbíně. Turbína pohání elektrický alternátor a kompresor. Teplota spalin na výstupu z turbíny se pohybuje kolem 500oC a mohou složit k výrobě páry (středotlaké nebo nízkotlaké), výrobě teplé nebo horké vody, popřípadě výrobě vysokotlaké páry pro technologické účely. Spalovací turbíny se používají do výkonu kolem 300MW, při menším výkonu než 3MW již nejsou ekonomicky rentabilní z důvodu vysokých investičních nákladů na jednotku výkonu. Jako palivo se nejčastěji používá zemní plyn.
  • Paroplynové zdroje jsou nejčastějším uspořádáním kogeneračního paroplynového zdroje. Skládá se ze soustrojí spalovací turbíny nebo pístového spalovacího motoru, z parního kotle využívajícího jejich odpadní teplo a na výrobu páry, která jde následně na parní turbínu. Technické provedení paroplynového zdroje může mít velmi variabilní provedení a dodávka tepla ze zdroje se může uskutečnit v libovolné formě (teplé i horké vodě nebo páře o různých vlastnostech).
  • Ostatní řešení, která v současnosti procházení vývojem jako např. Stirlingův motor, mikroturbína, parní motor, palivové články.
  • Trigenerace je kombinovaná výroba elektřiny, tepla a chladu. Spojuje kogenerační jednotku s chladící jednotkou. Smyslem této kombinace je využít teplo kogenerarační jednotky i v průběhu letních měsíců, kdy je potřeba tepla minimální. Tímto se prodlužuje doba účinného provozu jednotky a výrazně se zlepšuje ekonomika provozu. Provedení chladící jednotky je buď kompresorového, nebo absorbčního typu.

Oblasti použití kogeneračních jednotek

  • Městské tepelné zdroje napojené na centrální zásobování teplemkogenerace je vhodná, pokud je dostatečná poptávka po odběru tepla a je k dispozici vhodný zdroj paliva (přípojka na zemní plyn).
  • Hotely, ubytovny, internáty, studentské koleje – pokud mají uvedená zařízení alespoň 50 lůžek, celoroční potřebu TUV, dostatečnou spotřebu elektřiny, popř. provozují služby jako např. bazény, sauna, prádelna. Nejčastěji se používají kogenerační jednotky se spalovacími motory.
  • Nemocnice mají obvykle poměrně stabilní a vysokou poptávku po teplu. Často se zde uplatňují i trigenerační jednotky. Jednotky s plynovými spalovacími motory vybavené pro ostrovní provoz mohu sloužit zároveň i jako záložní zdroj elektřiny.
  • Administrativní budovy, školy, obchodní domy, sportovní zařízení mají poměrně velkou potřebu tepla v době otopné sezony, ale minimální potřebu v době letních měsíců a malou potřebu TUV. Stále více se v těchto případech uplatňují trigenerační  jednotky pro provoz klimatizací.
  • Průmyslové podniky, v nichž je kogenerace vhodná zejména pro vícesměnné provozy s velkou potřebou tepla pro technologické provozy a zároveň pro částečné pokrytí vlastní spotřeby elektřiny.
  • Čistírny odpadních vod používají spalovací motory nebo spalovací turbíny na spalování kalového plynu (vedlejší produkt čištění odpadních vod). Teplo je používáno pro ohřev čistírenského kalu a elektřina se spotřebovává pro samotný provoz čistírny.
  • Rodinné domy a menší obytné budovy mají malou a nestabilní poptávku po teple a poměrně malou spotřebu elektřiny. Výhodnost instalace kogenerační jednotky není v tomto případě často ekonomicky odůvodnitelná. Do budoucna se předpokládá rozvoj nový technologických řešení kogeneračních jednotek jako např. Stirlingovy motory, mikroturbíny nebo palivové články.

Dimenzování kogeneračního zařízení

Při dimenzování kogeneračního zařízení je rozhodující znát potřeby odběru tepla. Elektřina jako výstup z kogeneračního zařízení je naproti tomu snadno uplatnitelná na trhu a to prostřednictvím příslušné distribuční společnosti, avšak provozování kogenerační jednotky bez dodávky tepla je nevýhodné a provoz zařízení ztrácí ekonomický smysl (pouhá výroba elektrické energie v kogenerační jednotce nemůže cenově konkurovat velkým elektrárenským provozům). Elektřina se může využít pro vlastní potřebu a je nutné znát denní průběhy potřeby elektřiny. Dále je možné, jak bylo zmiňováno, elektřinu prodávat na trhu přes distribuční společnost a v tomto případě je praktické uskutečňovat výrobu elektřiny ve špičkovém pásmu, kdy je cena vykupované elektřiny nejvyšší. Třetí a nejčastější možnosti je kombinací obou předchozích způsobů.

Pro správné dimenzování velikosti kogenerační jednotky z hlediska tepelného zdroje, pracujeme s diagramy denní potřeby tepla a roční diagram trvání potřeby tepla. Pokud je teplo používáno pouze pro vytápění a ohřev teplé užitkové vody (TUV) a nikoliv pro technologické účely ve výrobě, stačí zpracovat pouze roční diagram potřeby tepla.  Při dimenzování kogeneračního zařízení platí, že nemohou být jediným zdrojem tepla u provozovatele a využití výkonu kogenerační jednotky by nemělo klesnout pod 3000 hodin za rok. V opačném případě není zabezpečena ekonomická výhodnost zařízení.

Zdroje a doporučená literatura:

J.Krbek, B.Polesný. Kogenerační jednotky – zřizování a provoz.

E.Dvorský, P.Hejtmánková. Kombinovaná výroba elektrické a teplené energie.

Neváhejte a využijte možnost získat dotaci z letošního obrovského 27 miliardového „OPŽP“ balíku právě nyní. Nabízíme Vám pomocnou ruku při zpracování žádosti o dotaci. Jsme schopni váš projekt optimalizovat tak, abychom si byli jisti, že bude s vysokou pravděpodobností  podpořen. Proto můžeme k dnešnímu dni stále vykázat 100% úspěšnost v OP Životní prostředí. Náš tým konzultantů je připraven provést Vás spletitým procesem nastavení projektu a podání žádosti o dotaci. V případě úspěšného schválení grantu Vám rovněž nabízíme služby spojené s realizací projektu jako je zajištění výběrového řízení či komplexního poradenství v průběhu realizace, včetně podávání monitorovacích zpráv a žádostí o platbu.

Ing. Karel Valenta, @: karel.valenta@cyrrus.cz, T: 221 592 372

Konzultant projektů ŽP a energetiky

CYRRUS ADVISORY, a.s., člen Technologicko-energetické platformy


Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Můžete používat následující HTML značky a atributy: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>