Systemy kogeneracyjne w przemyśle

CES

W dobie wyczerpujących się zasobów naturalnych, ciągłego dążenia do zwiększenia efektywności energetycznej i coraz większej troski o środowisko naturalne niezwykle ważne są nowe sposoby zaopatrywania przemysłu w media niezbędne do jego funkcjonowania. Czasy kryzysu, który obecnie przeżywamy, skłaniają wielu właścicieli zakładów przemysłowych do ciągłego oszczędzania, a opłaty za prąd elektryczny i ciepło są zazwyczaj największym obciążeniem dla prowadzonych przez nich zakładów. Doskonałym sposobem połączenia, zarówno nowej metody zaopatrzenia w media, jak i jednoczesnej oszczędności płynącej z ich samodzielnego wytwarzania, jest kogeneracja.

Kogeneracja to skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła. Dodatkowo w przypadku braku zapotrzebowania na ciepło, istnieje możliwość zamiany go w chłód za pomocą chłodziarek absorpcyjnych. Powstały w ten sposób chłód można z powodzeniem zastosować do klimatyzowania, na przykład pomieszczeń biurowych. Jednoczesna produkcja energii i ciepła odbywa się za pomocą tak zwanych modułów kogeneracyjnych. Najważniejszą częścią modułu kogeneracyjnego jest silnik gazowy, w którym to zawarta w paliwie energia, zostaje zamieniona na energię mechaniczną. Silnik połączony jest za pomocą sprzęgła z prądnicą synchroniczną, która zamienia energię mechaniczną w energię elektryczną. Ciepło w tym procesie jest produktem ubocznym. Można je odzyskiwać w dwóch postaciach. Około połowa całego możliwego do uzyskania w procesie kogeneracji ciepła zawarta jest w gorących spalinach (temperatura około 450°C) wytwarzanych przez moduł kogeneracyjny. Drugą połowę ciepła uzyskujemy w postaci gorącej wody o temperaturze około 90°C. Ta część ciepła odzyskiwana jest z kilku miejsc: bloku silnika, układu olejowego, pierwszego stopnia chłodzenia mieszanki paliwowej.

Poligeneracja
Bardzo istotny z punktu widzenia odbiorców przemysłowych jest fakt różnorodności produkowanych w kogeneracji mediów. Z gorących spalin można z powodzeniem produkować parę wodną o parametrach dostosowanych do potrzeb danego zakładu. Natomiast w przypadku całkowitego braku zapotrzebowania na energię cieplną, co nabiera szczególnego znaczenia w porze letniej, możemy bez problemu produkować z niej chłód w postaci tak zwanej wody lodowej. Proces jednoczesnej produkcji energii elektrycznej, cieplnej, pary wodnej i chłodu nazywamy poligeneracją. Układy poligeneracyjne z powodzeniem pracują już w zakładach przemysłowych w Polsce i przynoszą wymierne korzyści przedsiębiorcom, którzy zdecydowali się w nie zainwestować. Pierwszym w Polsce zakładem, gdzie został zamontowany układ poligeneracyjny, jest nowoczesny zakład MWS Tymbark, znanego producenta soków i napojów.

Dodatkowym argumentem przemawiającym za słusznością zastosowania kogeneracji oraz poligeneracji w przemyśle jest możliwość stosowania jako paliwa nie tylko gazu ziemnego w czystej postaci sieciowej, ale również gazu innego pochodzenia. Szczególnie cennym w tym przypadku wydaje się być gaz z procesu odmetanawiania kopalń czy też tak zwany gaz koksowniczy. Zwłaszcza w pierwszym przypadku ten rodzaj gazu jest doskonałym paliwem dla silników gazowych. Od wielu już lat pracują zasilane nim silniki kogeneracyjne w niektórych polskich kopalniach (w Jastrzębskiej Spółki Weglowej SA czy Kopalni Węgla Kamiennego „Pniówek"). Moduły kogeneracyjne pracują również bez problemu na gazie ziemnym zaazotowanym.

Systemy kogeneracyjne oraz poligeneracyjne znajdziemy w ofercie Centrum Elektroniki Stosowanej z Krakowa. Typoszereg oferowanych przez firmę urządzeń zaczyna się już praktycznie od 50 kW mocy elektrycznej, a kończy na 4,3 MW mocy elektrycznej w jednym urządzeniu. Oczywiście system kogeneracyjny może składać się z kilku urządzeń pracujących jednocześnie i zawsze jest on „uszyty na miarę" dla danego Klienta. Podstawą jest zawsze maksymalne wykorzystanie mediów wyprodukowanych w kogeneracji, czy poligeneracji, tak aby przyniosło to największe korzyści finansowe dla Inwestora. Koszty takich układów są bardzo zróżnicowane i zależą od konfiguracji instalacji, niemniej wahają się one w zależności od wielkości układu od kilkuset tysięcy do nawet kilku milionów Euro. Czas zwrotu inwestycji optymalnie dobranych układów oscyluje w granicy 3-5 lat.

To się naprawdę opłaca
Po pierwsze, inwestując w kogenerację, stawiamy na własną produkcję mediów. Wiąże się to przede wszystkim z uniknięciem kosztów zakupu mediów od zewnętrznych dostawców. Produkując energię elektryczną i ciepło na terenie własnego zakładu, unikamy kosztów, które najczęściej są największym obciążeniem dla przedsiębiorstw produkcyjnych. Dodatkową korzyścią finansową płynącą z produkcji energii elektrycznej i cieplnej w skojarzeniu są profity, jakie dają certyfikaty. Certyfikaty, czyli świadectwa pochodzenia energii, są to niejako bonifikaty przyznawane przez państwo polskie dla wytwórców energii elektrycznej i cieplnej w kogeneracji. Naliczane są one do każdej wyprodukowanej kilowatogodziny energii elektrycznej, dzięki czemu zwiększają przewagę kogeneracji nad klasycznym zaopatrywaniem zakładu w media.

Innym pożytkiem wynikającym z zastosowania kogeneracji jest korzyść dla środowiska naturalnego. Jednoczesna produkcja energii elektrycznej i cieplnej powoduje znaczące ograniczenie zużycia energii pierwotnej zawartej w paliwie. Zamiana starych kotłowni węglowych, służących do produkcji ciepła, na nowoczesne układy kogeneracyjne w bardzo znaczący sposób ogranicza również emisję szkodliwych związków do atmosfery oraz pozwala w wielu przypadkach uniknąć opłat emisyjnych w znacznym również stopniu obciążających przemysł.

Podsumowując, w dobie ciągłego dążenia do poprawiania efektywności energetycznej przemysłu, w czasach ciągłego szukania oszczędności bardzo atrakcyjnym rozwiązaniem jest inwestycja w kogenerację lub poligenerację. Przynosi ona nie tylko wymierne korzyści finansowe, które są zazwyczaj najważniejszym argumentem, ale również pozytywnie wpływa na stan otaczającego nas środowiska naturalnego, co również nie powinno pozostawać dla nas bez znaczenia.

------------
Autor jest specjalistą ds. kogeneracji w Centrum Elektroniki Stosowanej CES w Krakowie www.kogeneracjaces.pl

O Autorze

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę