Kogenerační jednotka

8.4.4.3

Kogenerační jednotka

Ing. Vítězslav Šťastný, CSc. a kolektiv

Při použití biomasy musí být biomasa pro plynové turbíny a spalovací motory transformována zplyněním. Použití pístových spalovacích motorů pro KVET umožňuje snížení spotřeby primárních energetických zdrojů (zvýšení celkové účinnosti až k 85 %) a výrazné snižování škodlivin emisí. Modul teplárenské výroby elektřiny se blíží jedné. Při aplikacích motorů na bioplyn, skládkové plyny apod. musí být plyn zbaven nežádoucích příměsí. V obrázku 12 je zjednodušené schéma kogenerační jednotky se spalovacím motorem.

Obrázek 12 – Kogenerační jednotka se spalovacím motorem

 NahoruStirlingův motor

Stirlingův motor je pístový motor s vnějším spalováním, kde se uvolněná tepelná energie předává pracovní látce tepelného oběhu, kterou je nejčastěji helium, vzduch, dusík, CO₂. Teplo je přiváděno do okruhu z vnějšího zdroje. Dále pokračuje vývoj různých typů těchto motorů a jejich zařazení do kogenerace i na bázi bioplynu. V obrázku 13 je schéma kogenerační jednotky se Stirlingovým motorem.

Obrázek 13 – Zjednodušené schéma kogenerační jednotky se Stirlingovým motorem

 NahoruMikroturbíny

Vznik tzv. mikrokogenerace, tj. zdrojů elektřiny a tepla přispívá k decentralizaci výroby elektřiny. Celková účinnost dosahuje hodnoty 65 až 80 %, emise škodlivin nízké. Při konstrukci mikroturbín byly využity zkušenosti z vývoje raketové technologie. Mikroturbíny mají pouze pohyblivou část – společný hřídel s jednostupňovou radiální turbínou, kompresorem a generátorem, uložených na vzduchových ložiskách (otáčky 70 000 až 100 000 ot./min). Použit vysokofrekvenční generátor s úpravou parametrů elektrické energie pro provoz pro vlastní spotřebu elektřiny a dodávky do sítě. V obrázku 14 je schéma kogenerace s použitím mikroturbíny.

Obrázek 14 – Schéma kogenerace s mikroturbínou

 NahoruPalivové články

Palivové články (PČ) zajišťují na základě elektrochemického principu přímou přeměnu chemicky vázané energie na elektrickou a tepelnou energii, při vysoké účinnosti. U PČ emise plynných škodlivin jsou velmi nízké. Zařízení PČ tvoří elektrody a elektrolyt, obrázek 15.

Obrázek 15 – Principiální schéma palivových článků

Obě elektrody jsou odděleny elektrolytem. Na jednu stranu se přivádí plyn (např. vodík, metan) a na druhou vzduch, jehož kyslík se zúčastní exotermní reakce. Vzniká elektrochemické napětí, jeho hodnoty se pohybují okolo 1 V. Druhým produktem je tepelná energie. V obrázku 16 je schéma kogenerační jednotky s palivovým článkem, využívajícím plyn jako primární palivo.

Obrázek 16 – Palivový článek typu PAFC

V současné době existuje řada konstrukcí palivových článků, většinou členěných podle používaného…