Kogeneracija | Kombinovana proizvodnja toplote i električne energije
Kogeneracija se takođe naziva kombinovana proizvodnja toplote i električne energije. Kao što naziv kaže, kogeneracija se zasniva na konceptu proizvodnje dve različite forme energije koristeći jedan izvor goriva. Od ovih dve forme, jedna mora biti toplinska ili termalna energija, a druga je ili električna ili mehanička energija.
Kogeneracija je najoptimalniji, pouzdan, čist i efikasan način iskorišćenja goriva. Koristi se prirodni gas, nafta, dizel, propan, drvo, bašta, ugljen itd. Radi na veoma jednostavnom principu, tj. gorivo se koristi za proizvodnju električne energije, a ta električna energija proizvodi toplotu koja se koristi za zagrevanje vode kako bi se proizvela para, za zagrevanje prostora i čak za hlađenje zgrada.
U tradicionalnoj elektrani, gorivo se sagoreva u kotlu, koji na svoj red proizvodi visokopritisnu paru. Ova visokopritisna para se koristi za pogon turbine, koja je na svoj red povezana sa alternatorom i stoga pokreće alternator kako bi proizvela električnu energiju.
Iscrpna para se zatim šalje u kondenzator, gde se ohladi i pretvori u vodu, te se vraća u kotao kako bi se proizvela više električne energije. Efikasnost ove tradicionalne elektrane je samo 35 %. U kogeneracijskoj elektrani, niskopritisna para koja dolazi iz turbine se ne kondenzira da bi se formirala voda, umesto toga koristi se za zagrevanje ili hlađenje u zgradama i fabrikama, jer ova niskopritisna para iz turbine ima visoku termalnu energiju.
Efikasnost kogeneracijske elektrane iznosi oko 80 – 90%. U Indiji, potencijal proizvodnje električne energije iz kogeneracijske elektrane prelazi 20.000 MW. Prva komercijalna kogeneracijska elektrana bila je izgrađena i dizajnirana od strane Thomasa Edisona u New Yorku 1882. godine.
Kao što je prikazano na gornjem dijagramu, u tradicionalnoj elektrani, kada unesemo gorivo kao ulaz, dobijamo električnu energiju i gubitke kao izlaz, ali u slučaju kogeneracije, sa gorivom kao ulazom, izlaz su električna energija, toplinska ili termalna energija i gubitci.
U tradicionalnoj elektrani, sa 100 % unetom energijom, samo 45 % energije se koristi, a ostatak od 55 % se gubi, ali sa kogeneracijom, ukupna korišćena energija iznosi 80 %, a gubljenje energije iznosi samo 20 %. To znači da sa kogeneracijom iskorišćenje goriva je efikasnije i optimizovano, stoga je i ekonomičnije.
Potreba za kogeneracijom
Kogeneracija pomaže u poboljšanju efikasnosti objekta.
Kogeneracija smanjuje emisije zračenja česticama, azotnim oksidima, sirovinom dioksida, rtuti i ugljičnim dioksidom, koji bi inače doveli do staklenog efekta.
Smanjuje troškove proizvodnje i poboljšava produktivnost.
Sistem kogeneracije pomaže u uštedi potrošnje vode i troškova vode.
Sistem kogeneracije je ekonomičniji u poređenju sa tradicionalnom elektranom.
Vrste kogeneracijskih elektrana
U tipičnom sistemu kombinovane proizvodnje toplote i električne energije postoji parna ili plinska turbina koja koristi paru i pokreće alternator. U kogeneracijskoj elektrani je takođe instaliran izmenjak toplote, koji oporavlja prekomernu toplotu ili izduvne plinove iz električnog generatora kako bi se generisala para ili vruća voda.
Postoje uglavnom dve vrste kogeneracijskih elektrana, a to su-
Elektrana s ciklusom na vrhu
Elektrana s ciklusom na dnu
Elektrana s ciklusom na vrhu
U ovom tipu kombinovane proizvodnje toplote i električne energije prvo se generiše električna energija, a zatim se iscrpna ili izduvnica para koristi za zagrevanje vode ili zgrade. Postoje uglavnom četiri vrste ciklusa na vrhu.
Kombinovani ciklus na vrhu CHP elektrane- U ovom tipu elektrane, gorivo se prvo sagoreva u parnom kotlu. Para koja se proizvede u kotlu koristi se za pogon turbine i sinhronog generatora, koji na svoj red proizvodi električnu energiju. Izcrljivanje iz ove turbine može se koristiti za pružanje korisne toplote, ili može biti poslato u sistem za oporavak toplote kako bi se generisala para, koja se može dalje koristiti za pogon sekundarne parne turbine.
Parna turbina na vrhu CHP elektrane- U ovom procesu, gorivo se sagoreva kako bi se proizvela para, koja generiše energiju. Izcrljivanje pare se zatim koristi kao niskopritisna procesna para za zagrevanje vode za razne svrhe.
Vodena turbina na vrhu CHP elektrane- U ovom tipu CHP elektrane, omotač hladne vode se proklizi kroz sistem za oporavak toplote kako bi se generisala para ili vruća voda za zagrevanje prostora.
Plinska turbina na vrhu CHP elektrane- U ovom ciklusu na vrhu, plinska turbina pokrevena prirodnim plinom pokreće sinhroni generator kako bi se proizvela električna energija. Izduvni plinovi se šalju u kotao za oporavak toplote, gde se koriste za pretvaranje vode u paru, ili za pružanje korisne toplote za zagrevanje.
Elektrana s ciklusom na dnu
Kao što naziv kaže, ciklus na dnu je upravo suprotan ciklusu na vrhu. U ovom tipu CHP elektrane, prekomerna toplota iz proizvodnog procesa koristi se za generisanje pare, a ta para se koristi za generisanje električne energije. U ovom tipu ciklusa nije potrebno dodatno gorivo za proizvodnju električne energije, jer je gorivo već sagoreno u proizvodnom procesu.
Konfiguracija kogeneracijske elektrane
Plinska turbina kombinovana proizvodnja toplote i električne energije koja koristi prekomernu toplotu u izduvnim plinovima koji izlaze iz plinskih turbin.
Parna turbina kombinovana proizvodnja toplote i električne energije koja koristi sistem zagrevanja kao jet-parni kondenzator za parnu turb
