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.
NahoruKombinovaná 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.
NahoruMožnosti 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.
NahoruKVET 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.
NahoruDruhy 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.
NahoruNasazení 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).
NahoruKogenerační 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.
NahoruKonstrukce 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…
