Kogeneracja. Co to jest kogeneracja? Jakie są korzyści z kogeneracji?
Kogeneracja jest jednym ze sposobów na zwiększenie efektywności energetycznej przedsiębiorstw. Coraz bardziej restrykcyjne prawo w zakresie zużycia energii, ale i rosnąca świadomość społeczeństwa w kwestiach klimatycznych wymuszają na przedsiębiorstwach przemysłowych wdrażanie różnych rozwiązań. Układy kogeneracyjne umożliwiają gospodarowanie energią elektryczną w sposób bardziej efektywny i zarazem przyjazny dla środowiska.
Spis treści
- Czym jest kogeneracja?
- Kogeneracja na różne sposoby
- Korzyści z kogeneracji – nie tylko większa efektywność energetyczna
- Trigeneracja jako rozszerzenie kogeneracji
Transformacja energetyczna i wdrażanie rozwiązań, które pozwolą zaoszczędzić dzięki mniejszemu zużyciu energii, to nie tylko odpowiedź na wysokie ceny energii elektrycznej. Cele klimatyczne UE, czyli obniżenie emisji netto gazów cieplarnianych do końca obecnej dekady aż o co najmniej 55% (w porównaniu z 1990 r.), wymuszają na całych gospodarkach i poszczególnych przedsiębiorstwach radykalne niekiedy zmiany. W te działania świetnie wpisuje się m.in. kogeneracja, która pozwoli zmniejszyć zużycie pierwotnego paliwa niezbędnego do produkcji energii i ciepła, a jednocześnie zredukować ilość emitowanego do atmosfery dwutlenku węgla.
Czym jest kogeneracja?
Kogeneracja, określana również procesem CHP (Combined Heat and Power), to skojarzona produkcja energii elektrycznej (lub mechanicznej) i energii cieplnej. W jednym procesie technologicznym, w wyniku spalania np. gazu ziemnego lub biogazu, wytwarzane są dwa rodzaje energii przy użyciu generatorów i innych niezbędnych urządzeń, które tworzą blok lub zespół kogeneracyjny. W efekcie do wytworzenia określonej ilości prądu i ciepła zużywa się mniej paliwa, niż gdybyśmy chcieli wytworzyć taką samą ilość energii elektrycznej i cieplnej, ale w procesie produkcji rozdzielonej. Korzyści, jakie niesie ze sobą kogeneracja, są więc zarówno natury ekologicznej, jak i ekonomicznej.
Paliwem wykorzystywanym w procesie kogeneracji mogą być różne rodzaje gazu. Najczęściej stosuje się gaz ziemny, biogaz, ale również gaz kopalniany, syngaz czy np. gaz koksowniczy. Moduł kogeneracyjny najczęściej tworzą natomiast określony silnik lub turbina wraz z generatorem i wymiennikiem ciepła.
W procesie kogeneracji na skutek spalania dostarczanego paliwa (gazu) zawarta w nim energia jest przetwarzana w energię mechaniczną. Energia mechaniczna przekształcana jest następnie w generatorze w energię elektryczną. Powstające w silniku ciepło odpadowe trafia natomiast przez wymiennik płytowy do sieci cieplnej i może być wykorzystywane do podgrzania pomieszczeń, wody użytkowej, a także do innych procesów technologicznych. Ciepło można odzyskać także z wody, która jest stosowana do chłodzenia silnika.
Układy kogeneracji mają zastosowanie w różnych obiektach, nie tylko związanych ściśle z wytwarzaniem energii elektrycznej i cieplnej. Naturalnie największe korzyści mogą odnieść te przedsiębiorstwa produkcyjne, które w swoich procesach technologicznych zużywają duże ilości prądu i ciepła. Z powodzeniem kogenerację można stosować jednak także w dużo mniejszych firmach czy halach przemysłowych, ale również z innych branż. Przykładem może być rolnictwo, obiekty komercyjne, ale również obiekty użyteczności publicznej, a nawet domy mieszkalne czy całe osiedla.
Przeczytaj także:
- Rekuperacja w halach przemysłowych
- Energooszczędne systemy wentylacji przemysłowej
- Roboty w przemyśle - budowa, wykorzystanie i zastosowanie
Kogeneracja na różne sposoby
Układy kogeneracji, choć ich cel i ogólna zasada działania są takie same, mogą jednak różnić się budową. W najczęściej spotykanych blokach kogeneracyjnych stosuje się turbinę parową, turbinę gazową lub układ gazowo-parowy. Ponadto można spotkać układy kogeneracji, w których montuje się silniki gazowe lub silniki na biopaliwo.
Choć największe korzyści z kogeneracji mogą uzyskać duże przedsiębiorstwa, to, tak jak już zostało wspomniane, proces ten z powodzeniem mogą stosować również dużo mniejsze firmy. Małe układy kogeneracji, zwane również mikrokogeneracją, wykorzystują urządzenia o małej lub średniej mocy. Najczęściej są to małe silniki gazowe, silniki tłokowe czy np. silniki Stirlinga, których wydajność pozwoli zaspokoić potrzeby energetyczno-cieplne małych obiektów.
Korzyści z kogeneracji – nie tylko większa efektywność energetyczna
Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej w bloku kogeneracyjnym może przynieść przedsiębiorstwu przede wszystkim spore oszczędności w postaci mniejszego zużycia energii pierwotnej. Do wyprodukowania takiej samej ilości prądu i ciepła zużywa się bowiem mniej paliwa (w zależności od rozwiązania nawet o 40%), niż gdyby energię elektryczną i ciepło wytwarzano oddzielnie metodami tradycyjnymi. Dużo większa jest także wydajność układu kogeneracyjnego, która sięga blisko 90%, co przekłada się na poprawę wskaźników efektywności energetycznej przedsiębiorstwa.
Kogeneracja oznacza również znaczące korzyści dla środowiska naturalnego. Podczas skojarzonego wytwarzania energii do atmosfery trafia przede wszystkim mniej dwutlenku węgla, a także tlenków siarki, azotu czy pyłów. W efekcie rozwiązanie to może poprawić także wizerunek przedsiębiorstwa jako firmy, która ma mniejszy negatywny wpływ na środowisko. Obecnie coraz częściej czynnik ten staje się jednym z najważniejszych kryteriów wyboru klienta czy partnera handlowego.
Inwestycja w kogenerację to nie tylko tańsze prąd i ciepło dla przedsiębiorstwa. Jako ekologiczna technologia pozwala ubiegać się firmom o dodatkowe formy wsparcia w postaci np. dofinansowania czy ulg. W zależności od wielkości zużycia energii elektrycznej i ciepła oraz sprawności systemu kogeneracyjnego inwestycja w takie rozwiązanie może się już zwrócić zaledwie po kilku latach.
Kogeneracja, jako własne źródło energii elektrycznej i ciepła, oznacza wreszcie dla przedsiębiorstwa większą niezależność od zewnętrznych dostawców prądu czy ciepła, a co za tym idzie – większe bezpieczeństwo energetyczne, mniejsze ryzyko przerw w dostawach prądu na skutek np. awarii sieci energetycznej czy też częściowe przynajmniej uniezależnienie się od wahań cen za dostarczaną energię. Systemy kogeneracyjne mogą pełnić tym samym funkcję zasilania awaryjnego. Jest to szczególnie istotne w przypadku obiektów, które nie mogą sobie pozwolić na przerwy w dostawach prądu lub ciepła.
Trigeneracja jako rozszerzenie kogeneracji
W szczególnych przypadkach, obok energii elektrycznej i energii cieplnej, przedsiębiorstwa mogą potrzebować do poprawnej realizacji różnych procesów produkcyjnych jeszcze chłodzenia. Trigeneracja polega na skojarzonym wytwarzaniu prądu, ciepła i właśnie chłodu użytkowego również w ramach jednego, zintegrowanego procesu technologicznego. W zależności od przedsiębiorstwa wszystkie te trzy produkty można wytwarzać jednocześnie, choć trigenerację stosuje się także do produkcji prądu i ciepła zimą, a latem do produkcji prądu i chłodu użytkowego.
Również w tym procesie największą korzyścią jest zmniejszenie zużycia energii pierwotnej, jaka byłaby niezbędna do wyprodukowania każdego z tych trzech produktów w oddzielnym procesie, oraz zredukowanie ilości szkodliwych substancji, jakie są emitowane do atmosfery.
Kogeneracja oznacza liczne zalety, ale w każdym przypadku przedsiębiorstwo powinno przeprowadzić analizę opłacalności takiej inwestycji. Tylko bowiem szczegółowe określenie zapotrzebowania na energię elektryczną i ciepło (ewentualnie na chłód), i to zarówno aktualne, jak i w dającej się przewidzieć przyszłości, pozwoli dobrać optymalne rozwiązanie (zarówno jeśli chodzi rodzaj, jak i moc jednostki kogeneracyjnej) dopasowane do specyfiki danego zakładu.
