datum: 10. januar 2013 avtor: Tadej Sevšek

Kogeneracija za večje ekonomske, okoljske in energijske učinke

Kogeneracija ali sočasna proizvodnja toplote in električne energije povečuje izkoristek pretvorbe energije. Tipična kogeneracijska enota proizvede sedem enot toplotne in tri enote električne energije, pri izkoristku, ki je lahko pri novih napravah krepko višji od 90 odstotkov. Z razvojem so se pojavile nove možnosti koriščenja primarnih virov v vedno bolj optimiziranih pogojih delovanja s kratkimi vračilnimi dobami ob minimalnih tveganjih in velikih spodbudah za odkup energije po nacionalni podporni shemi. Najboljši čas za soproizvodnjo je že tukaj.





Vnesi prispevek

V uredništvu Energija doma smo prepričani, da naši bralci in člani razpolagajo z obširnim znanjem in vedenjem o energetski učinkovitosti in obnovljivih virih energije. Vabimo vas, da delite svoje znanje, izkušnje in informacije z nami in pomagate tistim, ki iščejo prave informacije ali pa le zanimive članke. Vpišite svoje vsebine in soustvarjajte energijsko odgovorno skupnost!
vnesi prispevek

Zadosten odvzem toplote kot prvi pogoj za soproizvodnjo električne energije

Odvzem toplote pogojuje delovanje kogeneracijske naprave, le ta pa na vračilno dobo. Glede na to, da se cene energentov na trgu višajo, lahko s soproizvodnjo istočasno povečujemo ekonomske, okoljske in energijske učinke. »Ključni pogoj je ustrezna potreba po koristni toploti, ki zagotavlja obratovanje enote soproizvodnje pri polni obremenitvi v obsegu vsaj okrog 3500 ur letno« je pojasnil Stane Merše, vodja Centra za energijsko učinkovitost na Institutu Jožef Stefan.

»Podporna shema zagotavlja konkurenčnost soproizvodnje tako na zemeljski plin kot tudi na lesno biomaso, žal pa trenutne tehnologije za izkoriščanje lesne biomase zahtevajo lokacije z večjim odjemom koristne toplote, kar predstavlja zahtevnejše načrtovanje in večji investicijski zalogaj ter zato ostaja še premalo izkoriščena priložnost v Sloveniji,« je dodal.

Primere dobre prakse lahko najdemo v večstanovanjskih stavbah, zdravstvenih ustanovah, poslovno industrijskih objektih, gostinskih objektih, pa tudi vzgojno–izobraževalnih ustanovah kot so vrtci, osnovne– in srednje šole in fakultete.

FOTO: www.zemeljski-plin.siPrimer dobre prakse iz industrije: kogeneracija na zemeljski plin na objektu Iskra Labore

Kapaciteta EE: 844 kW
Kapaciteta toplote: 895 kW
Letna proizvodnja EE: 3200 MWh
Letna proizvodnja toplote: 3600 MWh
Državna podpora: zagotovljen odkup
Leto izgradnje: 2010

FOTO: www.zemeljski-plin.siPrimer dobre prakse javnih stavb: kogeneracija na zemeljski plin, vgrajena v Zavodu za zdravstveno varstvo Maribor

Kapaciteta EE: 50 kW
Kapaciteta toplote: 78 kW
Letna proizvodnja EE: 200 MWh
Letna proizvodnja toplote: 312 MWh
Državna podpora: obratovalna podpora
Leto izgradnje: 2011

Skoraj neomejene možnosti pri izbiri energenta

Kogeneracijske tehnologije so v zadnjih petnajstih letih tehnično močno napredovale. Kot primarni energent se lahko ob velikih izkoristkih uporabljajo zemeljski plin, propan, bioplin, diesel gorivo, biodiesel ali lesna biomasa. Izbira energenta pa pogojuje tehnologijo in obseg postrojenja.
Primarni pretvorniki energije goriva so torej motor z notranjim izgorevanjem, turbina z notranjim izgorevanjem, parna ali ORC turbina in Stirlingov, parni ali vijačni motor.

»V Sloveniji je trenutno 74 proizvodnih naprav s soproizvodnjo toplote in električne energije z visokim izkoristkom, od tega jih 78 odstotkov kot primarni energent koristi zemeljski plin, osem utekočinjen naftni plin, sedem lesno biomaso in ekstra lahko kurilno olje,« nam je na vprašanje o uporabi primarnih energentov v soproizvodnji odgovoril Andrej Špec iz Sektorja za električno energijo Javne agencije RS za energijo. »Opažamo povečano zanimanje za vlaganje v tovrstne naprave, kar lahko pripišemo predvsem uvedbi podporne sheme za proizvedeno električno ob koncu leta 2009,« je o obetajoči prihodnosti vlaganj v soproizvodnje povedal sogovornik, temu pa pritrjujejo tudi spodnji podatki.

Vrsta energenta
Število naprav s soproizvodnjo
Nazivna neto električna moč (MW)
Zemeljski plin 58 51,6
Utekočinjen naftni plin
 6 0,3
Lesna biomasa
 5 9,4
Ekstra lahko kurilno olje
 5 0,1

Vir: Javna agencija RS za energijo; podatki so iz začetka leta 2012

 

VIR: Javna agencija RS za energijo

Ekonomski in okolji razlogi

Po podatkih Statističnega urada je bilo v letu 2010 v Sloveniji nameščenih 36 enot soproizvodnje s skupno električno močjo 335 MW, ki so proizvedle 1106 GWh električne energije in 3325 GWh koristne toplote. V letu 2011 so enote SPTE, vključene v podporno shemo, proizvedle 286 GWh električne energije.

Moč in število enot SPTE, vključenih v podporno shemo v januarju 2012


MWŠt.MWŠt.
Do 50 kW  626 25 2% 55,5%
Do 1 MW 6.478 13 18% 29%
Nad 1 MW 28.176 7 80% 15,5%
 SKUPAJ 35.281 45 100% 100%

 

Vir: Center za energijsko učinkovitost, Institut Jožef Stefan

Podatki kažejo, da je bilo v podporno shemo v januarju 2012 vključenih največ manjših enot, 56 odstotkov. Na skupno priključno moč pa so imele relativno majhen vpliv, zgolj dva odstotka. Enote, katerih priključna moč je višja od 1 megavata, so predstavljale 29-odstotni delež vgrajenih naprav. Zaradi višje priključne moči naprav pa je njihova priključna moč znašala 29 odstotkov. Največji delež k priključni moči pa so prispevale soproizvodnje s priključno močjo nad 1 megavatom, kar 80 odstotkov, ob najmanjšem odstotku vgrajenih naprav na celoto, zgolj 15,5 odstotka.

Za prihodnost se lahko nadejamo še višjega odstotka naprav in priključne moči pri napravah do 50 kWe, predvsem zaradi porasta ozaveščenosti o učinkoviti rabi energije in aktivnostih agencij za odkup električne energije in subvencioniranje ukrepov.

 

VIR: Center za energijsko učinkovitost, Institut Jožef Stefan

Delovanje soproizvodnje toplotne in električne energije – najpogostejši primeri tehnologij

SPTE s pomočjo biomase

Energijo biomase lahko koristimo na več različnih načinov. Pri direktnem izgorevanju biomase v kotlu lahko za soproizvodnje električne energije uporabimo le parno turbino, s katero pretvorimo energijo v mehansko. Grobo gledano je takšna tehnologija soproizvodnje toplote in električne energije neprimerna za manjše moči in za obrate, kjer para visokega tlaka ni potrebna.

Drugi način je ta, da lesno biomaso s pomočjo temperature uplinimo in tako pridobljen plin uporabimo za direktno zgorevanje v plinskih motorjih ali turbinah. Ta tehnologija je bolj primerna za širši spekter aplikacij, se pa lahko pojavijo težave pri hladnih zagonih in krmilni regulaciji. Za zagon kotla je potreben tudi alternativni vir energije, da zagotovi temperaturo, pri kateri se prične iz biomase sproščati lesni plin. Proces je od te stopnje naprej podoben delovanju soproizvodnje na zemeljski ali utekočinjen naftni plin.

Plinska turbina ali motor nato pretvarja energijo uplinjene biomase ali drugega plinastega goriva v mehansko energijo. Za povečanje učinkovitosti tehnologije lahko toploto dimnih plinov, ki nastane pri zgorevanju v turbini ali motorju, uporabimo za dogrevanje toplovodnega sistema.

Uporaba bioplina iz biomase za soproizvodnje toplotne in električne energije

VIR: General Electrics-Jenbacher












SPTE z dizelskimi agregati

Pri takšnih soproizvodnjah je generator električnega toka preko gredi direktno vezan na dizelski agregat. Privlačnost takšnih agregatov pa pada predvsem zaradi rasti cen naftnih derivatov.

Upravičenost investicije v soproizvodnjo toplotne in električne energije

Današnje naprave za pretvorbo energije goriva so vedno bolj učinkovite, ob enem pa se trend zavedanja za učinkovito rabe energije še povečuje. Razmere na trgu proizvajalce opreme silijo v vedno bolj inovativne in revolucionarne in pristope pri izboljšanju izkoristkov naprav. Potrebno se je zavedati, da je soproizvodnja toplotne in električne energije ob stalnih potrebah po toplotni energiji na objektu, ki ga želimo nadgraditi ali pa energetsko optimizirati, prava odločitev.