Kogeneracja – czyli system skojarzonej energii
Postęp cywilizacji jest związany ze stałym wzrostem zużycia energii, która jest niezbędna do rozwoju gospodarczego i społecznego ludzkości. Przeważająca część zużywanej energii jest wytwarzana z paliw kopalnych w konwencjonalnych elektrowniach parowych.
W naszym cyklu prezentującym alternatywne możliwości wytwarzana energii dzisiaj pora na przedstawienie mało znanego, a bardzo ciekawego sposobu. Mowa o kogeneracji.
Wytwarzając ciepło można też generować prąd, czyli w jednym urządzeniu wytwarzać energię elektryczną i cieplną. Taki system nosi właśnie nazwę kogeneracja lub system wytwarzania energii skojarzonej.
W języku Szekspira to combined heat & power – CHP – kombinowana energia cieplna i elektryczna. Kogeneratory czyli urządzenia, które wytwarzają taką energię mogą być rożne. Wszystkie jednak są źródłem taniego prądu i pozwalają na redukcję kosztów energii elektrycznej nawet do 90 %.
Własna modułowa elektrociepłownia może nas uniezależnić od dostaw energii ze źródeł zewnętrznych. I zapewni przy tym spore oszczędności.
Dla tych, którzy zwracają uwagę na aspekty ekologiczne kolejna ważna informacja. Kogeneracja to jedna z najczystszych technologii produkcji energii elektrycznej i cieplnej.
Jak to działa kogeneracja
Wybrane paliwo (gaz ziemny, biogaz czy gaz ze zgazowanej biomasy) trafia do silnika, w którym jest spalane. Następnie energia mechaniczna zamieniana jest w prądnicy sprzężonej z silnikiem na energię elektryczną. Natomiast ciepło wytwarzane przez blok silnika oraz spaliny, może być wykorzystane pod dowolną postacią. Jako chłód, para technologiczna, olej termalny, gorące powietrze czy gorąca woda.
W tradycyjnej elektrowni, której głównym produktem jest energia elektryczna, ciepło – ze względu na duże odległości dzielące potencjalnych odbiorców, zawierające ponad połowę energii dostarczonej w paliwie – stanowi odpad ulatujący do atmosfery.
To wielkie marnotrawstwo, które nie tylko wpływa negatywnie na środowisko, ale zwiększa też cenę energii w naszych domach i firmach. W modułowej elektrociepłowni wykorzystywane są dwa strumienie energii. Pozwala to ograniczyć zużycie paliwa i straty o połowę oraz zredukować dodatkowo szkodliwą emisję CO2.
W instalacji kogeneracyjnej, w zależności od mocy urządzenia, z dostarczonej 1 kWh energii pierwotnej w postaci gazu ziemnego, biogazu lub innego paliwa gazowego, możemy uzyskać od 29 do nawet 48 proc. energii elektrycznej. Dodatkowo, dzięki produkcji w miejscu zużycia, zagospodarowujemy strumień ciepła pod dowolną postacią. Zawierający od 40 do 60 proc. energii zawartej w gazie.
Ograniczając zużycie paliwa lub zamieniając źródło węglowe na gaz ziemny, teoretycznie droższy, dzięki wykorzystaniu kogeneracji, w praktyce obniżamy koszty zakupu energii. To zaś przyczynia się do poprawy jakości powietrza i likwidacji smogu, tak często zalegającego w naszych miastach.
Jakie korzyści?
„ Zyski z kogeneracji są spore. Urządzenia pozwalają w prosty sposób zarządzać systemem zasilania i ogrzewania obiektów przemysłowych oraz budynków mieszkalnych. Redukując koszty pozyskania energii nawet do 70 procent”. Mówi Bartosz Ścisłowicz, prezes zarządu spółki Aurum Energy. „Oznacza to, że cała inwestycja szybko staje się dochodowa. Z naszych analiz wynika, że w zależności od profilu klienta, zwrot z inwestycji może nastąpić w okresie od dwóch do pięciu lat. To dużo wyższa rentowność niż w przypadku instalacji fotowoltaicznych lub wiatrowych. Warto także dodać, że wykorzystanie kogeneracji jest w polskich warunkach możliwe, nawet bez jakiegokolwiek wsparcia w postaci dotacji”.
Najbardziej obiecująca wydaje się być możliwość wykorzystania procesu gazyfikacji biomasy do produkcji czystej, odnawialnej energii elektrycznej i cieplnej.
Kogeneracja jest technologią, która umożliwia produkcję przez ponad 8000 h w ciągu roku. Stanowi zatem idealne uzupełnienie lub wręcz podstawę funkcjonalną miksów energetycznych. Tych, które mają wytwarzać energię na potrzeby odbiorców lokalnych, wykorzystujących inne, mniej stabilne, pracujące okresowo źródła wytwórcze takie jak fotowoltaika czy elektrownie wiatrowe.
Technologia kogeneracji, również biomasowej, przeznaczona jest dla bardzo szerokiego grona odbiorców. To zarówno zakłady pracy, mniejsze i większe obiekty handlowe czy usługowe (szkoły, pływalnie), a także lokalne kotłownie osiedlowe. Wszystko zależy od tego, jakie potrzeby ma odbiorca. Dostępne na rynku rozwiązania można dostosować do indywidualnych potrzeb, tak aby przynosiły jak największe oszczędności.
Elektryczność wytwarzana przez agregaty kogeneracyjne może być zużywana zarówno na potrzeby własne obiektu, w którym urządzenie jest zainstalowane, jak i sprzedawana do sieci energetycznej. Energię cieplną możemy wykorzystać do ogrzewania jak i do przygotowania ciepłej wody użytkowej lub ciepła technologicznego. Możliwa jest również produkcja chłodu na potrzeby klimatyzacji z zastosowaniem agregatów ad- lub absorbcyjnych zasilanych gorącą wodą lub spalinami. Agregaty kogeneracyjne mogą również służyć jako zapasowe źródła energii elektrycznej tam, gdzie zasilanie musi być dostarczane nieprzerwanie przez całą dobę.
Proces wdrażania – krok po kroku
Proces wdrożenia projektu modułowej elektrociepłowni rozpoczyna analiza profilu energetycznego. Pozwala to na identyfikację wszystkich obszarów, w których możliwe jest uzyskanie oszczędności i zaproponowanie rozwiązań które przyniosą największe korzyści. Priorytetem, prócz bezpieczeństwa dostaw energii, jest obniżenie kosztów funkcjonowania całego systemu. W przypadku komercyjnej działalności niższe koszty pozyskania mediów zwiększają przewagę nad konkurencją. Po uzyskaniu niezbędnych danych przygotowuje się model finansowy określający zasadność inwestycji i po zatwierdzeniu przez inwestora wykonuje.
W instalacji kogeneracyjnej, w zależności od mocy urządzenia, z dostarczonej 1 kWh energii pierwotnej w postaci gazu ziemnego, biogazu lub innego paliwa gazowego, możemy uzyskać od 29 do nawet 48 proc. energii elektrycznej. Dodatkowo, dzięki produkcji w miejscu zużycia, zagospodarowujemy strumień ciepła pod dowolną postacią. Zawierający od 40 do 60 proc. energii niesionej w gazie.
Kogeneracja w dzisiejszych czasach
Dzięki zastosowaniu kogeneracji ograniczamy emisję szkodliwych gazów cieplarnianych m. in. dwutlenku węgla, tlenki siarki oraz azotu i pyłów do atmosfery. Dzieje się tak, gdyż wysoka efektywność energetyczna podczas procesu kogeneracji oznacza mniejsze zużycie paliw. Wpływa to pozytywnie na jakość powietrza w najbliższej okolicy.
Ponadto kogeneracja to bezpieczeństwo i mniejsza zależność od zewnętrznych dostawców. Przede wszystkim nie jesteśmy zdani na sieć energetyczną. Zależni od ewentualnych fluktuacji dostępnej mocy lub też awarii, do których może dojść z różnych powodów.
Niewątpliwą zaletą jest również kompaktowość instalacji i zaoszczędzona przestrzeń. Agregaty kogeneracyjne odznaczają się modułową budową. Przez to czas budowy kompletnej instalacji jest krótszy, a sam koszt jej wykonania niższy. Wpływa to też na małą ilość miejsca wymaganego do zabudowy agregatu.
W obecnych czasach, gdy ceny energii rosną jak szalone jest to niewątpliwie ciekawy sposób jej pozyskiwania.
Czytaj także: Czy skoncentrowana energia słoneczna zbawi naszą planetę?
