Kogeneracja | Złączone Wykorzystanie Ciepła i Energii Elektrycznej

Kogeneracja jest również nazywana złączeniem ciepła i energii lub połączeniem ciepła i energii. Jak wskazuje nazwa, kogeneracja opiera się na koncepcji produkcji dwóch różnych form energii za pomocą jednego źródła paliwa. Z tych dwóch form jedna musi być ciepłem lub energią termiczną, a druga to albo energia elektryczna, albo mechaniczna.

Kogeneracja jest najbardziej optymalnym, niezawodnym, czystym i efektywnym sposobem wykorzystania paliwa. Używanym paliwem może być gaz ziemny, olej, olej napędowy, propan, drewno, bagaż, węgiel itp. Działa na bardzo prostym zasadzie, tj. paliwo jest używane do generowania energii elektrycznej, a ta energia produkuje ciepło, które jest używane do gotowania wody, aby produkować parę, do ogrzewania pomieszczeń i nawet do chłodzenia budynków.

W tradycyjnej elektrowni paliwo jest spalane w kotłowni, co powoduje powstanie pary wysokiego ciśnienia. Ta para wysokiego ciśnienia jest używana do napędzenia turbiny, która jest połączona z alternatorem, co prowadzi do produkcji energii elektrycznej.

Para wybrzuszona jest następnie wysyłana do kondensatora, gdzie stygnie i zamienia się w wodę, która wraca do kotła do produkcji więcej energii elektrycznej. Wydajność tej tradycyjnej elektrowni wynosi tylko 35%. W elektrowni kogeneracyjnej para niskiego ciśnienia pochodząca z turbiny nie jest skraplana, aby utworzyć wodę, zamiast tego jest używana do ogrzewania lub chłodzenia w budynkach i fabrykach, ponieważ ta para niskiego ciśnienia z turbiny ma wysoką energię termiczną.

Elektrownia kogeneracyjna ma wysoką wydajność około 80-90%. W Indiach potencjał generowania energii elektrycznej z elektrowni kogeneracyjnej przekracza 20 000 MW. Pierwsza komercyjna elektrownia kogeneracyjna została zbudowana i zaprojektowana przez Thomasa Edisona w Nowym Jorku w roku 1882.

Jak pokazano na powyższym diagramie, w tradycyjnej elektrowni, gdy podajemy paliwo jako wejście, otrzymujemy energię elektryczną i straty jako wyjście, ale w przypadku kogeneracji z paliwem jako wejściem, wyjściem jest energia elektryczna, ciepło lub energia termiczna i straty.

W tradycyjnej elektrowni, przy 100% energii wejściowej, tylko 45% energii jest wykorzystywane, a reszta 55% jest marnowana, ale w przypadku kogeneracji, całkowita energia wykorzystana wynosi 80%, a stracona energia wynosi tylko 20%. Oznacza to, że dzięki kogeneracji wykorzystanie paliwa jest bardziej efektywne i zoptymalizowane, a więc bardziej ekonomiczne.

Potrzeba kogeneracji

• Kogeneracja pomaga poprawić efektywność zakładu.

• Kogeneracja zmniejsza emisje powietrzne cząsteczek, tlenków azotu, dwutlenku siarki, rtęci i dwutlenku węgla, które inaczej prowadzą do efektu cieplarnianego.

• Zmniejsza koszty produkcji i poprawia produktywność.

• System kogeneracji pomaga oszczędzić zużycie wody i koszty związane z wodą.

• System kogeneracji jest bardziej ekonomiczny w porównaniu z tradycyjną elektrownią.

Typy elektrowni kogeneracyjnych

W typowym systemie elektrowni kogeneracyjnej znajduje się turbina parowa lub gazowa, która bierze parę i napędza alternator. W elektrowni kogeneracyjnej zainstalowany jest również wymiennik ciepła odpadowego, który odzyskuje nadmiar ciepła lub spalin z generatora elektrycznego, aby wytwarzać parę lub gorącą wodę.
Wyróżnia się dwa podstawowe typy elektrowni kogeneracyjnych, takie jak-

• Elektrownia kogeneracyjna z cyklem górnym

• Elektrownia kogeneracyjna z cyklem dolnym

Elektrownia kogeneracyjna z cyklem górnym

W tym typie elektrowni kogeneracyjnej najpierw generowana jest energia elektryczna, a następnie odpadowa para lub spaliny są używane do ogrzewania wody lub budynków. Istnieją cztery podstawowe rodzaje cyklów górnych.

1. Elektrownia kogeneracyjna z cyklem górnym kombinowanym- W tym typie elektrowni paliwo jest najpierw spalone w kotłowni parowej. Para wyprodukowana w kotłowni jest używana do napędzenia turbiny, która napędza synchroniczny generator, co w rezultacie prowadzi do produkcji energii elektrycznej. Spaliny z turbiny mogą być użyte do dostarczenia użytecznego ciepła lub mogą być wysłane do systemu odzysku ciepła, aby wytworzyć parę, która może być dalej użyta do napędzenia drugiej turbiny parowej.

2. Elektrownia kogeneracyjna z cyklem górnym turbin parowych- W tym przypadku paliwo jest spalone, aby wytworzyć parę, która generuje energię. Odpadowa para jest następnie używana jako niskociśnieniowa para procesowa do grzania wody do różnych celów.

3. Elektrownia kogeneracyjna z cyklem górnym turbin wodnych- W tym typie elektrowni kogeneracyjnej obudowa chłodzącej wody jest przeprowadzana przez system odzysku ciepła, aby wytworzyć parę lub gorącą wodę do ogrzewania pomieszczeń.

4. Elektrownia kogeneracyjna z cyklem górnym turbin gazowych- W tym typie elektrowni kogeneracyjnej zastosowana jest turbina gazowa napędzana gazem ziemnym, która napędza synchroniczny generator, aby wyprodukować energię elektryczną. Spaliny są wysyłane do kotła odzysku ciepła, gdzie są używane do zamiany wody w parę lub do produkcji użytecznego ciepła do celów grzewczych.

Elektrownia kogeneracyjna z cyklem dolnym

Jak wskazuje nazwa, cykl dolny jest dokładnie odwrotnością cyklu górnego. W tym typie elektrowni kogeneracyjnej nadmiarowe ciepło z procesu produkcyjnego jest używany do wytworzenia pary, a ta para jest używana do generowania energii elektrycznej. W tym typie cyklu nie potrzebne jest dodatkowe paliwo do produkcji energii elektrycznej, ponieważ paliwo jest już spalone w procesie produkcyjnym.

Konfiguracja elektrowni kogeneracyjnej

• Elektrownie kogeneracyjne z turbinami gazowymi, które wykorzystują odpadłe ciepło w spalinach gazowych.

• Elektrownie kogeneracyjne z turbinami parowymi, które używają systemu grzewczego jako kondensatora pary dla turbiny parowej.

• Komórki paliwowe z roztopionym węglanem mają ciepły odpływ, bardzo odpowiedni do ogrzewania.

• Elektrownie z cyklem kombinowanym dostosowane do kogeneracji ciepła i energii.

Oświadczenie: Szanuj oryginalność, dobre artykuły warto dzielić się, jeśli wystąpi naruszenie praw autorskich proszę o usunięcie.