Cogeneratie | Gecombineerde Warmte- en Energieproductie

Cogeneratie wordt ook wel gecombineerde warmte- en elektriciteitsproductie of gecombineerde warmte- en krachtproductie genoemd. Zoals de naam al aangeeft, werkt cogeneratie op het principe van het produceren van twee verschillende vormen van energie door gebruik te maken van één enkele brandstofbron. Van deze twee vormen moet er één warmte- of thermische energie zijn, en de andere is elektrische of mechanische energie.

Cogeneratie is de meest optimale, betrouwbare, schone en efficiënte manier om brandstof te gebruiken. De gebruikte brandstof kan aardgas, olie, diesel, propan, hout, bassage, kolen, enz. zijn. Het werkt op een zeer eenvoudig principe, namelijk dat de brandstof wordt gebruikt om elektriciteit te genereren en deze elektriciteit produceert warmte, die vervolgens wordt gebruikt om water te verhitten om stoom te produceren, voor ruimteverwarming en zelfs voor het koelen van gebouwen.

In een conventionele energiecentrale wordt de brandstof verbrand in een ketel, die op zijn beurt hoogdrukstoom produceert. Deze hoogdrukstoom wordt gebruikt om een turbine aan te drijven, die op zijn beurt verbonden is met een alternator en daardoor de alternator aandrijft om elektrische energie te produceren.

De uitlaatstoom wordt vervolgens naar de condensor gestuurd, waar deze afkoelt en omgezet wordt in water, waarna het terugkeert naar de ketel om meer elektrische energie te produceren. De efficiëntie van deze conventionele energiecentrale is slechts 35%. In een cogeneratie-installatie wordt de lagedrukstoom die uit de turbine komt niet gekondenseerd tot water, maar wordt deze gebruikt voor verwarming of koeling in gebouwen en fabrieken, omdat deze lagedrukstoom uit de turbine een hoge thermische energie heeft.

De cogeneratie-installatie heeft een hoge efficiëntie van ongeveer 80 – 90%. In India bedraagt het potentieel van elektriciteitsproductie uit cogeneratie-installaties meer dan 20.000 MW. De eerste commerciële cogeneratie-installatie werd in 1882 ontworpen en gebouwd door Thomas Edison in New York.

Zoals weergegeven in de bovenstaande diagram, bij een traditionele energiecentrale krijgen we bij het invoeren van brandstof elektrische energie en verliezen als uitvoer, maar bij cogeneratie krijgen we bij het invoeren van brandstof elektrische energie, warmte of thermische energie en verliezen.

Bij een conventionele energiecentrale wordt met 100% energie-invoer slechts 45% van de energie gebruikt en de resterende 55% verspild, maar bij cogeneratie wordt 80% van de energie gebruikt en slechts 20% verspild. Dit betekent dat bij cogeneratie de brandstofgebruik efficiënter en geoptimaliseerder is, en dus economischer.

Noodzaak voor Cogeneratie

• Cogeneratie helpt de efficiëntie van de installatie te verbeteren.

• Cogeneratie vermindert de luchtemissies van fijnstof, stikstofoxiden, zwaveldioxide, kwik en koolstofdioxide, die anders zouden leiden tot de broeikaseffect.

• Het vermindert de productiekosten en verhoogt de productiviteit.

• Een cogeneratiesysteem helpt bij het besparen van waterconsumptie en waterkosten.

• Een cogeneratiesysteem is economischer in vergelijking met een conventionele energiecentrale.

Soorten Cogeneratie Energiecentrales

In een typisch gecombineerd warmte- en elektriciteitscentrale systeem is er een stoom- of gasturbine die stoom neemt en een alternator aandrijft. Er is ook een afvalwarmte-uitwisselaar geïnstalleerd in de cogeneratie-installatie, die overtollige warmte of uitlaatgassen van de elektriciteitsgenerator herwint om op zijn beurt stoom of heet water te genereren.
Er zijn in principe twee soorten cogeneratie-energiecentrales, zoals-

• Topping cycle-energiecentrale

• Bottoming cycle-energiecentrale

Topping Cycle-energiecentrale

Bij dit type gecombineerde warmte- en elektriciteitscentrale wordt eerst elektriciteit gegenereerd en vervolgens wordt de afval- of uitlaatstoom gebruikt om water of gebouwen te verwarmen. Er zijn in principe vier soorten topping cycles.

1. Gecombineerde cyclus topping CHP-installatie- Bij dit type installatie wordt de brandstof eerst verbrand in een stoomketel. De stoom die in de ketel wordt geproduceerd, wordt gebruikt om een turbine aan te drijven en vervolgens een synchrone generator, die op zijn beurt elektrische energie produceert. De uitlaatgassen van deze turbine kunnen worden gebruikt om bruikbare warmte te leveren, of kunnen worden doorgestuurd naar een warmterecuperatiesysteem om stoom te genereren, die vervolgens kan worden gebruikt om een secundaire stoomturbine aan te drijven.

2. Stoomturbine topping CHP-installatie- Bij dit type wordt de brandstof verbrand om stoom te produceren, die elektriciteit genereert. De uitlaatstoom wordt vervolgens gebruikt als lagedrukprocesstoom om water voor diverse doeleinden te verhitten.

3. Water turbine topping CHP-installatie- Bij dit type CHP-installatie wordt een jasje van koelwater door een warmterecuperatiesysteem geleid om stoom of heet water te genereren voor ruimteverwarming.

4. Gasturbine topping CHP-installatie- Bij deze topping-installatie wordt een aardgasgestuurde turbine gebruikt om een synchrone generator aan te drijven om elektriciteit te produceren. De uitlaatgassen worden doorgestuurd naar een warmterecuperatieketel, waar ze worden gebruikt om water om te zetten in stoom, of om bruikbare warmte te genereren voor verwarming.

Bottoming Cycle-energiecentrale

Zoals de naam al aangeeft, is de bottoming cycle precies het tegenovergestelde van de topping cycle. Bij dit type CHP-installatie wordt overmatige warmte uit een productieproces gebruikt om stoom te genereren, en deze stoom wordt gebruikt om elektrische energie te genereren. Bij deze cyclus is geen extra brandstof nodig om elektriciteit te produceren, omdat de brandstof al is verbrand in het productieproces.

Configuratie van Cogeneratie-installatie

• Gas turbine gecombineerde warmte- en elektriciteitscentrales die de afvalwarmte in de rookgassen die uit de gasturbines komen, gebruiken.

• Stoom turbine gecombineerde warmte- en elektriciteitscentrales die het verwarmingssysteem als de jet stoom condensator voor de stoomturbine gebruiken.

• Smeltcarbonaat brandstofcellen hebben een hete uitlaat, zeer geschikt voor verwarming.

• Gecombineerde cyclus energiecentrales aangepast voor Gecombineerde Warmte- en Elektriciteitsproductie.

Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de moede gedeeld, indien er inbreuk is gelieve contact op te nemen om te verwijderen.