Hlavný dôvod pre použitie kogeneračných jednotiek t.j. zariadení pre kombinovanú výrobu tepla a elektrickej energie, je vyššia účinnosť premeny energie (v palive), na inú formu energie, v tomto prípade na tepelnú a elektrickú. Pri kombinovanom spôsobe výroby energie dochádza k šetreniu primárnej energie, v porovnaní s oddelenou výrobou tepla a elektriny, až o 40 % (a s tým samozrejme súvisí aj šetrenie financií – a to, pri dobrých projektoch, nie zanedbateľných). Priamym dôsledkom šetrenia primárneho paliva je pokles emisií, ktoré vznikajú pri horení. Moderné spôsoby odstraňovania škodlivín (zo spalín) držia emisie ako NOx, CO, CO2, SO2 na veľmi nízkych úrovniach.

 

Obr.1: Príklad 80 MW Paroplynový cyklus s prikurovaním

V súvislosti s kogeneráciou sa hovorí o technických systémoch – plynové motory, plynové turbíny, parné a plynové turbíny a to na základe spaľovania zemného plynu (resp. iného fosílneho paliva). Ďalší možný systém (pri určitých okrajových podmienkach) je previazanie plynovej turbíny na parnú kondenzačnú turbínu – a to tam, kde je prvoradá výroba elektrickej energie, resp. protitlakovú turbínu.

Použitie kondenzačnej odberovej parnej turbíny je vhodné použiť v tých prípadoch riešenia PPC, kedy nie je celoročne zabezpečený stabilný odber tepla z tepelnej siete. Z toho vyplýva, že použitie PPC s parnou kondenzačnou turbínou zabezpečuje stabilnú celoročnú prevádzku PPC bez závislosti na okamžitom odbere tepla z tepelnej siete.

 

Pri nasadení zariadení PPC v sústavách zásobovania teplom s celoročným vyrovnaným odberom tepla hlavne pre technologické účely sa použije protitlaková parná turbína, resp. parná odberová protitlaková turbína.

 

Obr.2: Paroplynový cyklus (ilustračný obrázok)

Kogeneračné jednotky je teda možné navrhovať ako na potrebu tepla, tak aj elektrickej energie, vždy podľa konkrétnych podmienok a požiadaviek.

Účinnosť výroby elektrickej energie v moderných paroplynových cykloch dosahujú účinnosť až okolo 60 %.

Palivo sa privedie do spaľovacej turbíny, kde sa časť energie premení na mechanickú, ktorá sa využije na generovanie elektrickej energie. Spaliny o vysokej teplote sa privedú do spalinového parného kotla (môže byť s, alebo bez prikurovania), kde sa vyrobí vodná para o požadovaných parametroch (tlak, teplota) a tá sa následne využije v parnej protitlakovej, alebo kondenzačnej turbíne. Mechanická energia z parnej turbíny sa opäť využije na generovanie elektrickej energie. Zvyšná para (teplo) sa využije na vykurovanie, resp. technologické účely.

 

Obr.3: Schéma paroplynového cyklu

Kombinovaná výroba elektriny a tepla zohráva dôležitú úlohu nielen v priemysle, ale svoje využitie nachádza aj v komunálnej sfére.

 

Pre efektívne využitie kogenerácie je potrebné, aby technológia spĺňala nasledovné parametre:

  • v prevádzke aspoň 6000 hodín ročne,
  • efektívne využité celé množstvo vyrobeného tepla a elektriny,
  • rovnomerný  a vyrovnaný priebeh spotreby elektriny a tepla,
  • optimálny pomer medzi potrebou elektrického a tepelného výkonu.

 

Výhody PPC:

  • vysoká účinnosť výroby elektrickej energie – až 60 %,
  • výstupné médium para / voda (podľa výmenníka),
  • možný odber pary z parnej turbíny o rôznych parametroch (teplota, tlak),
  • dobré prevádzkové vlastnosti,
  • nízke údržbové náklady,
  • kompaktný dizajn.

 

Nevýhody PPC:

  • potreba vyššieho vstupného tlaku plynu. Problém je riešiteľný použitím kompresora zemného plynu,
  • maximálny možný výkon je ovplyvnený energetickou politikou, nie potrebou,
  • zložitejšia regulácia pri odstavení turbíny – chladnutie.

 

Zdroj: prevádzkovateľ internetových stránok

* Ilustračný obrázok (zdroj: www.istockphoto.com)