Można założyć, że podejście takie funkcjonowało równolegle z technicznym pytaniem: co można zrobić z wysoką temperaturą gazów wylotowych z silnika spalinowego czy turbiny produkującej prąd? Być może nurtowało ono wielu inżynierów, którzy wcześniej zapewnili dostawy prądu w miejscach oddalonych od infrastruktury, gdzie istniała również potrzeba wykorzystania ciepła do ogrzewania czy procesów technologicznych. Historia w tym przypadku zatacza koło, bowiem pierwszym powszechnie wykorzystywanym energetycznym medium przemysłowym było ciepło, czyli para wodna. Dziś, kiedy dominuje energia elektryczna, możemy zastanawiać się, jak przy jej produkcji uzyskać jednocześnie ciepło użytkowe.

Kogeneracja – jak to działa

Dzięki temu, że w systemach kogeneracyjnych produkuje się jednocześnie energię elektryczną i ciepło, uzyskujemy daleko większą sprawność od oddzielnej produkcji tych mediów. Z tej samej ilości energii pierwotnej – paliwa otrzymujemy wobec tego łącznie większą ilość energii. Dodatkową korzyścią dla środowiska jest sumaryczne obniżenie emisji dwutlenku węgla. Największe korzyści z wykorzystania układów kogeneracyjnych osiągniemy w przypadkach jak największego, jednoczesnego i liniowego wykorzystania obu mediów. Biorąc pod uwagę nasze warunki klimatyczne, sensowne więc wydaje się wykorzystanie małych/średnich systemów kogeneracyjnych dla celów przemysłowych, pracy dla jednego obiektu, tzw. wyspy czy inaczej kogeneracji rozproszonej, czyli produkcji mediów w miejscu, w którym są one bezpośrednio zużywane.

Produkcja ciepła i energii w takich – małych systemach polega na przekształceniu gazów wylotowych z turbiny lub silnika dieslowskiego czy gazowego za pośrednictwem wymiennika na energię cieplną. Mikrokogeneracja to systemy od kilku do kilkudziesięciu kW, przy łącznej sprawności podawanej przez producentów (optymalny liniowy odbiór, bardzo rzadko możliwy do uzyskania) nawet do 96%. Mała kogeneracja to systemy oparte na silnikach lub turbinach najczęściej gazowych, które osiągają moc do kilkudziesięciu MW. Zależnie od przyjętych rozwiązań, zapotrzebowania na moc w czasie, ekonomiczne uzasadnienie jednego z rozwiązań (turbina, silnik) może się różnić.

Korzyści i wady inwestycji z zastosowaniem kogeneracji

Korzyści wynikające ze stosowania kogeneracji zauważalne będą zarówno w obszarze ekonomiczno-funkcjonalnym, ekologicznym, jaki i finansowym. Jakkolwiek ze względu na najpopularniejsze paliwo stosowane w średnich systemach kogeneracyjnych, jakim jest gaz ziemny, warto uwzględnić lokalizację urządzeń kogeneracyjnych z bezpośrednim dostępem do sieci przesyłowej - choć nie jest to oczywiście warunek niezbędny. Zależeć będzie to zarówno od zapotrzebowania na moc, a tym samym przyjętego rozwiązania, tego czy jest to źródło główne, czy wspomagające (zapasowe) oraz konkretnej lokalizacji na terenie kraju.

Bez wchodzenia w szczegóły, wyobraźmy sobie sytuację, w której potrzebujemy ze względów na dostęp do głównego surowca produkcyjnego zlokalizować zakład gdzieś z dala od głównych sieci przesyłowych i możliwości realizacji przyłącza gazu oraz energii. Oczywiście w przypadku budowy systemu kogeneracyjnego, jeśli nie będzie to np. okolica składowiska odpadów z gazem wysypiskowym, który też może być wykorzystany w podobnych systemach, będziemy musieli paliwo (diesel, gaz) dostarczyć, co spowoduje podniesienie kosztu jednostki wytworzonej energii. Jednakże, biorąc pod uwagę np. wspomnianą bliskość surowca, warto rozważyć różnice kosztu transportu, jaka będzie relacją kosztu transportu jednostki surowca do jednostki energii koniecznych do wytworzenia produktu finalnego.

Dodatkowym aspektem związanym z lokalizacją może być także atrakcyjność zakupu gruntu w porównaniu z terenami z lepszym dostępem do infrastruktury. Może okazać się, że rozważenie całego kosztu inwestycji w zakładanym okresie 10- czy 15-letnim będzie wystarczające ekonomicznie do jej lokalizacji instalacji z wykorzystaniem kogeneracji.

Zależnie od tego, czy rozwiązanie kogeneracyjne przyjmiemy jako główne założenie zaopatrzenia w energię, czy wsparcie dostępnych w danym miejscu zasobów, pozwala nam ono na całkowite lub częściowe uniezależnienie się, czy też zapewnienie mocy w tzw. szczytach. Niezależnie od tego, czy system kogeneracyjny będzie stanowił główne czy wspierające źródło energii, istnieje możliwość skorzystania z wytworzonej pary wodnej, choćby do celów technologicznych. W tym przypadku, nawet jeśli zaistnieje konieczność podniesienia parametrów pary, może okazać się to rozwiązaniem korzystnym ze względów ekonomicznych – mamy bowiem już gotowy półprodukt. Kolejną zaletą eksploatacyjną jest możliwość wytworzenia chłodu, czyli trigeneracji z wykorzystaniem absorpcyjnych agregatów chłodniczych.

W związku z faktem, iż niniejsze instalacje pracują w miejscu, które zasilają, zmniejsza się także koszt strat na przesyle, co także stanowi niebagatelną rzecz w procesie technologicznym, a także w samych kosztach związanych z brakiem konieczności wytworzenia dodatkowych jednostek w celu utrzymania parametrów.

Niebagatelnym ekonomicznie wątkiem może także okazać się możliwość umorzenia świadectw energetycznych, co jednak zależne jest od aktualnie obowiązującego systemu wsparcia.*

(*Zapisy wspierające kogenerację przez Unię Europejską znajdują się w dyrektywie 2004/08/EC Parlamentu Europejskiego.)