dnes je 27.5.2024

Input:

Vhodnost nasazení kogenerační jednotky

17.3.2010, , Zdroj: Verlag Dashöfer

8.4.4.4
Vhodnost nasazení kogenerační jednotky

Ing. Vítězslav Šťastný, CSc. a kolektiv

Kombinovaná výroba elektřiny a tepla (v anglosaské literatuře označovaná jako kogenerace), též teplárenská výroba elektřiny a tepla, umožňuje snižování spotřeby primárních energetických zdrojů a výrazné snižování emisí.

Kombinovaná výroba elektřiny a tepla v ČR

Rozvoj kombinované výroby elektřiny a tepla (KVET) na kogeneračních jednotkách malých a středních výkonů má pro ČR značný význam, protože zde byla v minulosti uplatňována vysoká koncentrace zdrojů zajišťujících výrobu elektřiny převážně v kondenzačních elektrárnách. Podobně v teplárnách pro velké lokality byly použity protitlaké a odběrové turbíny s malým podílem výroby elektřiny. V těchto systémech, ačkoliv mají některé své výhody, vznikají vysoké přenosové ztráty. V menších lokalitách pokrývají dodávky tepla výtopny, což není hospodárné využití drahého primárního paliva ani příznivé z ekologického hlediska.

Možnosti rozvoje KVET v ČR

Širší používání kogenerace je podpořeno i bílou knihou EU o energetické politice (prosinec 1995), kde je kogenerace prezentována jako jedna z metod ke snižování emisí oxidu uhličitého. Doplněním středních plynových kotelen v ČR kogeneračními jednotkami by bylo možné získat i významný elektrický výkon, snížit náklady, snížit spotřebu primární energie a snížit emise škodlivin a emise skleníkových plynů. Při navrhování kogenerační výroby elektřiny a tepla je však třeba brát ohled na skutečnost, že v místě nasazení jednotky dojde ke zvýšení emisí přesto, že současné výrobní jednotky jsou vybaveny účinnými filtry a katalyzátory. V globálním pohledu se však ušetří ztráty při přepravě elektřiny a tím je potřeba výroby nižší minimálně o tyto ztráty. Rovněž je třeba zvážit, že dojde k vyššímu využití primárního paliva.

KVET a zákony

Význam rozvoje KVET je v ČR zdůrazněn v zákonu o hospodaření energií (zákon č. 406/2000 Sb. ze dne 25. 10. 2000). V zákonu č. 458/2000 Sb. (energetický zákon ze dne 28. 11. 2000) je definováno právo k přednostnímu zajištění dopravy elektřiny přenosovou soustavou a distribučními soustavami, které se vztahuje pouze na množství elektřiny vázané na výrobu tepelné energie pro dodávky.

Kogenerační výroba elektřiny a tepla jednoznačně snižuje globální spotřebu primárních energetických zdrojů a snižuje emise škodlivých látek.

Druhy KVET

Kogenerační výrobu lze zajišťovat jednotkami:

  • s plynovými spalovacími motory,

  • spalovacími turbínami malého výkonu,

  • se spalovacími turbínami pracujících se vstřikem páry,

  • s malými parními turbínami,

  • pro využití biomasy.

Kogenerační jednotky s pístovými plynovými spalovacími motory jsou v současnosti nejvíce používanými kogeneračními jednotkami. Základní výkonové toky jsou znázorněny na následujícím obrázku.

Na obr. 1 jsou znázorněny toky energií.

     
kde: 1 je plynový pístový motor
2 je elektrický generátor
3 je spalinový výměník (výměník na výfuku motoru)
4 představuje teplo z chlazení motoru vč. chladiče oleje

Nasazení kogeneračních jednotek

Podrobnější schéma klasické kogenerační jednotky s pístovým spalovacím motorem s turbodmychadlem (přeplňovaným motorem) včetně všech výměníků zajišťujících ekonomickou výrobu elektřiny a tepla je uvedeno na následujícím obrázku. Maximální teplota výstupního média je dána konstrukcí a řazením výměníků tepla. Převážně se dodávají jednotky s tepelným médiem topnou vodou s výstupní teplotou okolo 90 °C. Nižší teplota by znamenala neekonomické využití vznikajícího tepla. Lze jí však dosáhnout směšováním výstupní topné vody s vratnou vodou z tepelné sítě ve zvláštní směšovací armaruře. Vratná voda do bloku kogenerační jednotky je vhodná co nejstudenější. Obvyklá hodnota 70 °C neumožňuje uplatnit tzv. kondenzační jednotku, která vyžaduje teplotu vratné vody okolo 40 °C. Toho lze dosáhnout, použije-li se jednotka současně i k přípravě teplé užitkové vody. Pak se do obvodu dá zařadit kondenzační výměník, který využije kondenzační teplo spalin k ohřevu topné vody. Tím posune účinnost jednotky až za hranici 100 %. Běžně se dosahuje účinnosti takovéto výroby okolo 105 % proti klasickému spalování (využití energie primárního paliva).

Kogenerační jednotka a pára

V zásadě je nemožné využít kogenerační jednotku i k výrobě páry. Jde jen o vhodnou kombinaci výkonu, tepla ve spalinách (vždy jsou teplejší, než je teplota vyráběné páry) a vhodného spalinového výměníku (kotle) který je zařazen na výstupu bloku kogenerační jednotky.

V obr. 2 Kogenerační jednotka se spalovacím motorem.

Konstrukce u kogeneračních jednotek

Takto se vyrábějí jednotky od malých výkonů (řádově desítek kW) až po jednotky s výkonem několika MW. Malé jednotky jsou většinou v jednom protihlukovém krytu, větší jednotky mají kryt pouze pro části, které hluk způsobují. Některé jednotky jsou bez protihlukového krytu. Ty jsou pak umisťovány do samostatných místností vybavených protihlukovými uzávěry. Pokud se jedná o jednotky se spalinovým kotlem, případně i s kondenzační jednotkou, ty jsou osazovány samostatně a přídavné zařízení je zvláštní výbavou osazovanou na vlastní základy. S kogenerační

Nahrávám...
Nahrávám...