Témata
Reklama

Kogenerační a trigenerační výroba energií

Při srovnání kogenerační (kombinované) výroby elektřiny a tepla s oddělenou (klasickou) výrobou energie dochází k rozsáhlým úsporám primárních paliv.

Principiálně platí, že výroba vyšší formy energie, tedy elektřiny, je vždy doprovázena vznikem tepla. Využitím tohoto tepla lze dosáhnout zlepšení využití paliva a z toho vyplývajících přínosů ekonomických i ekologických.
Reklama
Reklama
Reklama

Ekologický přínos

Ekologický přínos je dán zejména snížením množství primárního paliva při rovnocenném uspokojení energetických potřeb. Kogenerace však v poslední době velmi akcelerovala i využívání obnovitelných paliv - bioplynů z čistíren odpadních vod, skládek odpadů či zemědělských bioplynových stanic. Vzhledem k existujícím velikostem kogeneračních jednotek od několika desítek kW až po několik MW jednotkového elektrického výkonu je možné ekonomicky efektivně zpracovávat i velmi malé zdroje bioplynu. V západní Evropě se dokonce velice živě rozvíjí tzv. energetické zemědělství, které plánovaně pěstuje zemědělské plodiny vhodné pro výrobu bioplynu, který je pak použit pro kogenerační výrobu.

Kogenerační technologie s pístovými motory

V současné době jsou kogenerace jako princip i její hlavní vlastnosti známy odborné veřejnosti. Laická veřejnost však ve své většině stále tento pojem nezná. Faktem je, že obor kogenerace na bázi plynových motorů je v České republice ve srovnání se zeměmi střední a východní Evropy nejrozvinutější.

Obnovitelná paliva v ČR

Od počátku devadesátých let byly v oblasti obnovitelných zdrojů realizovány významné projekty využití bioplynu zejména na čistírnách odpadních vod. Společnost Motorgas Praha, jako vedoucí dodavatel kogeneračních technologií pro bioplyny, dodal pro tyto účely již 30 kogeneračních jednotek o celkovém elektrickém výkonu více než 6 MW. Kogenerační jednotky zajišťují mimo jiné energetiku např. na ČOV Plzeň, ČOV České Budějovice, ČOV Ústí nad Labem a na řadě dalších. V poslední době se stále více otevírají ekonomické možnosti využití bioplynů ze skládek a zemědělských bioplynových stanic.

Trigenerace

Použití trigeneračního přístupu je relativně novou věcí. Nejedná se o nějaký převratně nový fyzikální princip, ale o spojení kogenerační jednotky a absorpční chladicí jednotky za účelem maximálního využití kogenerace a zužitkování části vyrobeného tepla na výrobu chladu absorpčním způsobem. Novotvar trigenerace lze tedy přeložit srozumitelně jako "kombinovaná výroba elektřiny, tepla a chladu".

Výhody trigeneračního přístupu

Jak již bylo výše uvedeno, jedním z hlavních důvodů, proč se přistupuje k trigeneraci, je prodloužení efektivního ročního proběhu kogenerační jednotky. Zvýšeného efektu kogenerace se dosahuje zařazením dodatečné spotřeby tepla zejména v letním období. Letní spotřeba tepla je totiž hlavním limitujícím faktorem pro velikost a efektivitu kogenerační jednotky. Vhodnou "letní" spotřebou tepla může být právě využití tepelné energie z kogenerace jako vstupu pro absorpční chladicí proces. S vyrobeným chladem se pak nejčastěji klimatizují bytové, administrativní nebo technologické prostory.
Hlavní výhodou absorpční chladicí jednotky je nahrazení ušlechtilé vstupní elektrické energie méně ušlechtilou (a také levnější) energií tepelnou. Dalšími výhodami absorpční chladicí jednotky při srovnání s kompresorovými chladicími jednotkami jsou minimální hlučnost, jednoduchost a z toho vyplývající spolehlivost a ekologická nezávadnost.

Nevýhody trigeneračního přístupu

Nevýhody trigenerace jsou podobné jako nevýhody každé moderní technologie a nového technického přístupu. Stejně jako jsou kogenerační jednotky investičně náročnější než pouhé plynové kotle, jsou i absorpční chladicí jednotky nákladnější při pořízení než klasické kompresorové chlazení. Hlavní nevýhodou absorpční chladicí jednotky je tedy vyšší investice. Dalšími nevýhodami je nutnost chladicích věží o vyšším výkonu ve srovnání s kompresorovým chlazením a větší rozměry a hmotnosti technologie.

Technické podmínky trigenerace

Při spolupráci a optimalizaci vzájemného chodu kogenerace a absorpčního chlazení se dostáváme téměř vždy do rozporu požadavku na parametry tepelných okruhů. Zatímco kogenerační jednotky si nejlépe "vedou" v oblasti tepelného okruhu 90/70 0C, absorpční chladicí jednotky mají optimum vysoko nad 100 0C. Zvýšení parametrů na kogenerační jednotce se téměř vždy projeví v nutnosti snížit výkon a snižuje se i účinnost. Výkon se snižuje i u absorpčního chlazení, zde však naopak při snižování teplotního parametru.
Je tedy nutné pro každý jednotlivý případ hledat kompromisní optimum teplotní úrovně tepelného okruhu. Obvykle se kompromis nachází na výstupních teplotách kogenerace v rozmezí 100 - 110 0C.

Ekonomické vlastnosti trigeneračního přístupu

Cestou pro zlepšení ekonomické efektivity se jeví rozdělování výkonu chladicích jednotek mezi absorpční a kompresorové chlazení. Stejně jako se kombinují kogenerační jednotky se špičkovacími kotli, je vhodné kombinovat investičně náročné absorpční a levnější kompresorové chlazení. Investičně dražší trigenerace se pak navrhuje na pokrytí základního diagramu potřeby energií (elektro, teplo, chlad) a investičně levnější technologie jsou nasazovány na pokrytí špiček.

Příklad aplikace trigenerace

Trigenerační technologie kompletně projektovaná a dodávaná firmou Motorgas je v objektu Pražské plynárenské, a. s., v Praze-Michli. Uvedena do provozu byla v roce 1998. Strojovna trigenerace je tepelně propojena s kotelnou a spolupráce těchto dvou zdrojů je zajištěna řídicím systémem. Stejně je zajištěna i návaznost na odběr elektřiny z veřejné sítě. Kogenerační jednotka plní navíc funkci náhradního zdroje pro objekt Pražské plynárenské v případě výpadku veřejné sítě.
Nejdůležitější technická data projektu:
Kogenerační jednotka Motorgas TBG 260, 257 kWel / 365 kWt
Absorpční chladicí jednotka Carrier 16 JB - 010, 200 kW chl.
Ing. Vladan Švaňa
Reklama
Vydání #12
Kód článku: 11213
Datum: 12. 12. 2001
Rubrika: Trendy / Energetické strojírenství
Autor:
Firmy
Související články
Průmyslové využití nejvýkonnějších laserů

Již několik desetiletí jsme svědky postupného nabývání významu a upevňování pozice laserů nejen v průmyslových provozech, ale i ve zdravotnictví, metrologii a mnoha dalších oblastech. Na stránkách tohoto vydání je uvedeno hned několik možností jejich využití, všechny jsou však velmi vzdálené možnostem laserů vyvíjených v centru HiLASE. V Dolních Břežanech u Prahy totiž vyvíjejí „superlasery“.

Měření energie je důležité ve všech oborech

Spotřeba a ve velké míře i kvalita energií je v poslední době stále více sledovanou veličinou. Měřicími systémy od přehledových měřičů spotřeby až po systémy, kde je měření, zobrazování, ukládání a grafické prezentování veličin integrováno do větších systémů lze získávat přehled o spotřebě kdykoli je to potřeba.

Monitorování energie

S rostoucími cenami energií a s tresty za nesplnění cílů Kjótského protokolu nelze ignorovat nutnost zlepšovat energetickou efektivitu. První krok k šetření energií představuje zjištění přesných informací o tom, kdy a kde ji spotřebováváme. Proto je klíčovým prvkem efektivního řešení vyspělé měření spotřeby energie. Systém APROL EnMon nabízí nepřetržité monitorování spotřeby energie v podobě samostatné jednotky nebo integrované součásti systému řízení procesů.

Související články
Od vzdělávání přes úspory až po virtuální realitu

Společnost Siemens se zúčastnila všech dosud konaných ročníků Mezinárodního strojírenského veletrhu v Brně a tradice pokračuje i v letošním roce, kdy hlavním tématem expozice je časová a energetická efektivita v rámci celého životního cyklu stroje - od jeho návrhu až k výrobě. Že je ochrana životního prostředí pro Siemens téma číslo jedna, podpoří i divácky atraktivní část expozice, ve které se představí nový model elektromobilu BMW i3, který je od jara letošního roku součástí vozového parku společnosti Siemens.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Jak ušetřit za energie: Využijte odpadní teplo

Řada průmyslových provozů využívá různé technologie, při nichž vzniká velké množství odpadního tepla. Tato draze získaná energie často uniká bez užitku, například ve formě odvodu horkých spalin komínem. Na druhé straně teplo potřebujeme na ohřívání vody nebo na vytápění. K tomu, abychom unikající teplo zadrželi a využili je tam, kde je ho potřeba, slouží technologie zpětného získávání neboli rekuperace tepelné energie.

MM Podcast: Glosa - Tschüss Kernenergie

Zelené Německo nás intenzivnějším spalováním uhlí, substituujícím bezjadernou výrobu elektřiny pro uspokojení rostoucích direktivně nastavených požadavků na provoz elektromobilů, může v následujícím období dostihnout, a přiblížit se tak naší produkci 500 gramů emisí CO2 na jednu spotřebovanou kWh, tedy např. 20násobku objemu produkce Švédska, které naopak svoji energetickou koncepci zaměřuje na jádro.

Energetická náročnost obráběcích strojů, část 2: Vliv výrobních strojů

Globální oteplování se stalo velmi diskutovaným tématem. I když bylo provedeno mnoho vědeckých studií a napsáno neméně vědeckých článků, dosud se odborná komunita nesjednotila v celkovém názoru na globální změny klimatu. Navíc zde hrají roli politika a byznysové zájmy, a tak je velmi obtížné se ve všech, často protichůdných, informacích vyznat.

MM Podcast: Glosa - Made in Germany: Richtig oder falsch?

Proč stále není slyšet o problémech průmyslových firem, do kterých se kvůli souběhu všech krizí dostaly? Obecně, ať se jedná o jedince, či instituci, vždy máme obavy přiznat určité potíže. V momentu, kdy majitel firmy či management pustí do éteru první negativní zprávu, přestane být podnik důvěryhodný pro zákazníky, banky a zaměstnance, jak současné, tak i potenciální. Proto to všichni zatím drží pod pokličkou a vyčkávají do doby, kdy situace již bude neudržitelná či na stav upozorní okolí.

Současné ceny energií jsou pro firmy likvidační

Pavel Janeček působí v energetice celý svůj profesní život. S redakcí MM Průmyslového spektra se podělil o své dlouholeté zkušenosti z plynárenského byznysu a o názory na řešení energetické krize v České republice. Navrhuje konkrétní východiska a apeluje na rychlé jednání české vlády.

MM Podcast: Glosa - Tanec na Titaniku ve dvojitém svetru

Podnikatelé potřebují mít možnost predikovat své náklady. Trh se nechová přirozeně, nepohybujeme se v tržním hospodářství, ale v ekonomice ovlivněné válkou a spekulanty. Nic nemá svoji logiku. V létě, kdy byly obnovitelné zdroje na maximálním výkonu, byla spotová cena elektřiny na burze nejvyšší. Na všem v obrovské míře profitují obchodníci, často mimoevropští. Různé podpůrné substituce, které stojí stát obrovské finanční zdroje, se v důsledku rozplynou jako pára nad hrncem. Vzpomeňme na letní politicky pompézní snížení spotřební daně u PHM o necelé dvě koruny na litr, které jsme ve finále ani nezaregistrovali, protože bylo okamžitě přehlušeno nárůstem ceny ropy a marží prodejců.

MM Podcast: Glosa - Hra o energii o třech dějstvích

Mysleme na to, že Evropa je nyní blíže okamžiku bodu zvratu, protože již několik let trvající trend postupného poklesu konkurenceschopnosti tohoto regionu se dostane do ještě strmější trajektorie. Toto obrovské riziko zde reálně hrozí, a pokud na něj nebudeme reagovat a věnovat se jeho řešení, hrozí nám obrovské sociální problémy, které jsme zde za posledních několik desetiletí neřešili. A válka na Ukrajině, která není jeho prvotní příčinou, tento trend dále eskaluje.

MM Podcast: Glosa - Green Deal je mrtev, ať žije Green Deal!

V rámci tzv. Zelené dohody přijala Evropská komise návrhy na uzpůsobení své politiky v otázkách klimatu, energetiky, dopravy a zdanění, tak aby se státy mohly podílet na snižování emisí skleníkových plynů do roku 2030 alespoň o 55 % ve srovnání s rokem 1990. Komise plánovala do roku 2050 vytvořit z Evropy první klimaticky neutrální kontinent. Vše ale bylo postaveno na dodávkách ruského plynu. S ohledem na eskalaci studené války a nestabilitu dodávek ropy a zemního plynu na Green Deal ve stávající podobě zapomeňme. Vracíme se k pálení uhlí, mazutu a kdoví čeho ještě...

Inženýrská akademie ČR - Energie pro udržitelný život

Inženýrská akademie ČR je organizace sdružující lidi se společným zájmem – podporovat výzkum, vzdělávání a inovace. Najdeme zde špičkové odborníky z různých oborů. V našem seriálu dáváme slovo těm z nich, jejichž oblasti působnosti mohou být pro naše čtenáře zvlášť zajímavé.

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 3. díl: Energetický mix České republiky

V minulém díle jsme upozornili na tu skutečnost, že elektromobily lze za vozidla s nízkými anebo nulovými emisemi skleníkových plynů považovat pouze podmíněně a že jednou z takových podmínek je energetický mix dané země. To jsme ilustrovali na rozdílných emisích bateriových elektrických automobilů mezi Řeckem (155,3 g CO2/km) a Švédskem (4,1 g CO2/km). V tomto díle se zaměříme právě na energetický mix, jak všeobecně, tak v souvislosti s očekávaným postupným přechodem na elektromobilitu.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit