Когенерація

Когенерація ефективніше за окреме виробництво теплової та електричної енергії. Когенерації – це можливість децентралізації генерації електричної енергії. Когенераційні установки можна використовувати в промисловості та в громадах.

Когенерація (комбіноване виробництво електричної та теплової енергії).Спосіб одночасного виробництва електричної та теплової енергії в межах одного технологічного процесу у результаті спалення палива.

Когенераційна установка .Комплекс обладнання, що працює за способом комбінованого виробництва електричної і теплової енергії або перетворює скидний енергетичний потенціал технологічних процесів у електричну та теплову енергію.

При виробленні електричної енергії в когенераційній установці паралельно виділяється тепло – це тепло, що було використано на роботу електричного генератора (залишкове тепло від роботи електростанції (нагріта пара після виходу з парової турбіни, вихлопні гази, нагріте масло та антифриз, які охолоджують двигун, тощо). Тепло відводиться за допомогою комплекту теплообмінників та утилізатора вихлопних газів для підігрівання мережевої води або виробництва пару. Таким чином, у процесі когенерації теплова енергія використовується максимально ефективно.

Електроенергія, що виробляється, може бути використана на власні потреби або продана до централізованої мережі за комерційною ціною. Теплова енергія використовується на потреби підприємства або може бути продана абонентам (як у випадку із ЖКГ).

Ефективність когенерації (одночасної генерації електроенергії та тепла) значно вище за ефективність роздільної генерації електроенергії та тепла на звичайних електростанціях та котельних. Попри це, треба звертати увагу ще і на втрати при транспортуванні тепла або пари по трубах до кінцевого споживача.

Приклад. Порівняння ефективності використання когенерації з окремим виробництвом теплової та електричної енергії.

Завдяки когенерації досягається дуже висока ефективність використання енергії, що міститься в паливі. Водночас, цей процес мінімізує втрати, які виникають при традиційному виробництві електроенергії. Завдяки ефективному використанню “відпрацьованого тепла”, комбіноване виробництво теплової та електричної енергії може заощадити до 70% енергії, що міститься в паливі, порівняно з окремим виробництвом електричної та теплової енергії.

Застосування технології когенерації дозволяє комплексно вирішувати цілий низку задач, включаючи:

• підвищення енергетичної ефективності, зокрема досягнення показників ефективного централізованого теплопостачання, визначених Законом України та Директивою ЄС (Комбіноване виробництво електричної та теплової енергії з використанням газопоршневих когенераційних установок може забезпечувати економію до 30% первинного палива порівняно з роздільним виробництво теплової та електричної енергії в котлах та конденсаційних електричних станціях);
• ефективне використання паливно-енергетичних ресурсів та альтернативних видів палива – вторинних енергетичних ресурсів: доменних, коксових, конверторних; продуктів збродження стічних вод, сміттєзвалищ, біогазу, шахтного метану та ін.;
• забезпечення енергопостачання критичної інфраструктури при виникненні надзвичайних ситуацій внаслідок обстрілів енергосистеми;
• забезпечувати теплокомуненерго власною дешевою електроенергією від когенерації (вартість електроенергії на енергетичних ринках має стійку тенденцію до зростання);
• підвищення стійкості енергетичної системи України внаслідок масштабного розвитку розподіленої генерації електроенергії від когенераційних установок;
•  виконання функцій балансування енергетичної системи.
•  зниження викидів парникових газів.

Когенераційні установки можуть виступати об’єктами розподіленої генерації.

Запровадження розподіленої генерації вкрай актуальне, оскільки вона:

при тій же самій сумарній потужності потребує значно меншого балансування, ніж великі об’єкти;

забезпечує виробництво та споживання в одному місці, що зменшує втрати в мережі;

підвищує маневреність, гнучкість та керованість енергосистеми;

сприяє збільшенню використання відновлюваних джерел, відповідно до міжнародних зобов’язань, без фінансового навантаження на бюджет та кінцевого споживача (не збільшуються виплати за «зеленим», а в подальшому аукціонним тарифам);

суб’єкти господарювання стають більш енергонезалежними, та не залежатимуть від збільшення цін на електроенергію.

Вартість енергії власної міні-ТЕЦ є нижчою від тарифів на 40–60%, що дозволяє станції окупатися за 2–4 роки залежно від параметрів та умов експлуатації.

Завдяки когенераційним установкам українські міста отримають – надійний, постійний доступ споживачів до теплової та електричної енергії, енергобезпеку, енергоефективність, заощаджені енергоресурси та навіть декарбонізацію.

Типи технологій, що забезпечують можливість комбінованого виробництва електричної та теплової енергії, зокрема:

• Парова турбіна
• Двигун внутрішнього згоряння
• Мікротурбіни
• Двигуни Стирлінга
• Паливні елементи
• Парові двигуни
• Органічний цикл Ранкіна

Види палива та енергії, що використовуються в процесі комбінованого виробництва, зокрема:

• природний газ;
• нафтопродукти;
• вугілля;
• ядерне паливо;
• торф;
• біопаливо/біогаз;
• коксовий/доменний газ;
• теплова енергія;
• сонячна теплова/геотермальна енергія

Когенераційна установка: використання у промисловості

Для промислових підприємств когенерація – це реальна та обґрунтована за ціною кіловата альтернатива класичним джерелам енергопостачання. Когенерація є найбільш вигідною для підприємств із постійним використанням теплової та електричної енергії зі споживанням понад 500 кВт на годину.

Особливості використання когенераційних установок для різних галузей:

1. Підприємства харчової (м’ясної, молочної, кондитерської, виробництва напоїв тощо) і фармацевтичної промисловості Технологічні процеси яких тісно пов’язані з безперервним споживанням теплової та електричної енергії. Когенераційні установки забезпечують безперебійну роботу технологічного циклу підприємства, забезпечуючи теплом/холодом і електроенергією.

2. Виробництво будівельних матеріалів Власна генерація електрики і тепла покриває базові навантаження підприємства. Когенераційна установка є особливо доцільною, якщо при розширенні виробництва відсутні додаткові потужності або об’єкт розташовується далеко від електро- і тепломережевої інфраструктури.

3. Тваринницькі комплекси та підприємства рослинництва Утилізація великих обсягів органічних відходів дозволяє використовувати передові методи отримання електрики з біопалива. Завдання ефективно вирішує когенераційна установка на біогазі, яка здатна працювати в тому числі на неочищеній і/або бідній паливній суміші.

4. Вугільна промисловість Задіюються способи отримання електроенергії з шахтного метану. Так, найбільша у світі електростанція, що працює на шахтному газі, – КГЕС шахти ім. Засядька – знаходиться в Україні та використовує 24 когенераційні установки.

Калькулятор розрахунку вигоди застосування когенерації (https://www.kts-eng.com/calculator/)