Kobling af varme og kraft | Kombineret Varme- og Kraftproduktion

Kobling af varme og kraft kaldes også for kombineret varme- og kraftproduktion. Som navnet antyder, arbejder koblingen på princippet om at producere to forskellige former for energi ved hjælp af en enkelt brændstofkilde. Af disse to former skal den ene være varme eller termisk energi, mens den anden er enten elektrisk eller mekanisk energi.

Kobling af varme og kraft er den mest optimale, pålidelige, rene og effektive måde at anvende brændstof på. Brugt brændstof kan være naturgas, olie, diesel, propane, træ, bagasse, kul osv. Det fungerer på et meget simpelt princip, nemlig at brændstoffet bruges til at generere elektricitet, og denne elektricitet producerer varme, som bruges til at koge vand for at producere damp, til rumopvarmning og endda køling af bygninger.

I en konventionel kraftværk bliver brændstoffet forbrent i en gryde, hvilket igen producerer højtryksdamp. Denne højtryksdamp bruges til at drevet en turbine, der i sin tur er forbundet til en alternator og dermed driver en alternator for at producere elektrisk energi.

Den udstødte damp sendes derefter til kondensator, hvor den afkøles og omdannes til vand, og dermed returneres til gryden for at producere mere elektrisk energi. Effektiviteten af denne konventionelle kraftværk er kun 35 %. I en kobling af varme og kraft anvendes den lavtryksdamp, der kommer fra turbinen, ikke til at danne vand, men bruges i stedet til opvarmning eller køling i bygninger og fabrikker, da denne lavtryksdamp fra turbinen har høj termisk energi.

En kobling af varme og kraft har en høj effektivitet på omkring 80 – 90%. I Indien er potentialet for strømproduktion fra kobling af varme og kraft over 20.000 MW. Den første kommercielle kobling af varme og kraft blev bygget og designet af Thomas Edison i New York i 1882.

Som vist på diagrammet ovenfor, i en traditionel kraftværk, når vi giver brændstof som input, får vi elektrisk energi og tab som output, men i tilfældet med kobling af varme og kraft, med brændstof som input, er outputtet elektrisk energi, varme eller termisk energi og tab.

I en konventionel kraftværk, med 100 % energiinput, bruges kun 45 % af energien, og resten 55 % spildes, men med kobling af varme og kraft, er det samlede energiforbrug 80%, og det spildte energi er kun 20%. Dette betyder, at med kobling af varme og kraft er brændstofanvendelsen mere effektiv og optimeret, og dermed mere økonomisk.

Nødvendighed af kombineret varme- og kraftproduktion

• Kobling af varme og kraft hjælper med at forbedre effektiviteten af anlægget.

• Kobling af varme og kraft reducerer luftudledning af partikler, kvæveoksid, svovldioxid, kviksølv og kulstofdioxid, som ellers ville føre til drivhusvirksomhed.

• Det reducerer produktionsomkostninger og forbedrer produktiviteten.

• Koblingsystem hjælper med at spare på vandforbrug og vandomkostninger.

• Koblingsystem er mere økonomisk sammenlignet med konventionelle kraftværker.

Typer af kombinerede varme- og kraftværker

I et typisk kombineret varme- og kraftanlæg findes der en damp- eller gasturbine, der tager damp og driver en alternator. Der er også installeret en affaldsvarmeudveksler i kombinationsanlægget, der genindvinder den overskydende varme eller affaldsgas fra den elektriske generator for at generere damp eller varmt vand.
Der er grundlæggende to typer kombinerede varme- og kraftværker, nemlig-

• Topping cycle-kraftværk

• Bottoming cycle-kraftværk

Topping Cycle-kraftværk

I denne type kombineret varme- og kraftanlæg genereres elektricitet først, og derefter bruges affalds- eller udstødelsesdamp til opvarmning af vand eller bygninger. Der er grundlæggende fire typer topping cycles.

1. Kombineret cyklus topping CHP-anlæg- I dette type anlæg bliver brændstoffet først forbrent i en dampkoger. Den damp, der produceres i en koger, bruges til at drevet en turbine og dermed en synkron generator, der i sin tur producerer elektrisk energi. Udstødelsen fra denne turbine kan enten bruges til at give brugbar varme, eller kan sendes til et varmeudnyttelsessystem for at generere damp, som kan bruges til at drevet en sekundær damp turbine.

2. Damp turbine topping CHP-anlæg- Her bliver brændstoffet forbrent for at producere damp, som genererer strøm. Udstødelsesdampen bruges derefter som lavtryksprocesdamp til at opvarme vand til forskellige formål.

3. Vand turbine topping CHP-anlæg- I dette type CHP-anlæg løbes en jakke af kølevand gennem et varmeudnyttelsessystem for at generere damp eller varmt vand til rumopvarmning.

4. Gas turbine topping CHP-anlæg- I dette topping anlæg bruges en naturgasdrivn turbine til at drevet en synkron generator for at producere elektricitet. Udstødelsesgassen sendes til en varmeudnyttelseskoger, hvor den bruges til at omdanne vand til damp, eller til at lave brugbar varme til opvarmningsformål.

Bottoming Cycle-kraftværk

Som navnet antyder, er bottoming cycle præcis det modsatte af topping cycle. I dette type CHP-anlæg bruges overskydende varme fra en produktionssproces til at generere damp, og denne damp bruges til at generere elektrisk energi. I denne type cyklus er der ingen ekstra brændstof nødvendig for at producere elektricitet, da brændstoffet allerede er forbrent i produktionsprocessen.

Konfiguration af kombineret varme- og kraftanlæg

• Gasturbine kombineret varme- og kraftanlæg, der bruger affaldsvarme i fluegassen, der kommer ud af gasturbiner.

• Damp turbine kombineret varme- og kraftanlæg, der bruger opvarmningsanlæg som jetdamp kondensator for damp turbinen.

• Smeltkarbonat brændselceller har en varm udstødelse, der er meget egnet til opvarmning.

• Kombinerede cyklus kraftværker, der er tilpasset til kombineret varme- og kraftproduktion.

Erklæring: Respektér det originale, godt artikel fortjener at deles, hvis der er overtrædelse kontakt for sletning.