Kogeneracja - co warto wiedzieć?

Kogeneracja gazowa to proces jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła z wykorzystaniem paliwa. Inwestycja w urządzenia do jednoczesnej produkcji ciepła i energii elektrycznej zwiększa efektywność energetyczną systemu, co przekłada się na wyższe dochody firmy. Dzieje się tak dzięki ograniczeniu kosztów zakupu energii elektrycznej na potrzeby własne oraz możliwości sprzedaży jej nadwyżek do sieci lub magazynowaniu i ponownym wykorzystaniu.

Na czym dokładnie polega proces kogeneracji ? 

Kogeneracja (ang. CHP – Combined Heat & Power) to technologia, w której jednocześnie wytwarza się energię elektryczną i ciepło w jednym procesie. Sprawność przekształcania energii paliwa w energię mechaniczną, np. w nowoczesnych silnikach tłokowych, wynosi około 40–48%. Oznacza to, że z całego strumienia energii pierwotnej około 40% jest przekształcane na energię elektryczną za pomocą prądnicy, a pozostałe 50% stanowi ciepło, które można efektywnie wykorzystać. W porównaniu z oddzielnym wytwarzaniem energii elektrycznej i ciepła (np. w elektrowni i ciepłowni), kogeneracja pozwala znacząco ograniczyć straty energii, które w tradycyjnych systemach mogą sięgać nawet 70%.

Oznacza to mniejsze zużycie paliwa oraz poprawę jakości powietrza, oczywiście pod warunkiem, że wielkość i parametry urządzeń zostaną odpowiednio dopasowane do profilu obciążeń w skali doby i roku dla konkretnego obiektu.

Kogeneracja sprawdza się wszędzie tam, gdzie w procesach produkcyjnych wymagane są różne formy energii, takie jak gorąca woda technologiczna, para technologiczna czy chłód w postaci wody lodowej. Rozwiązanie to znajduje szerokie zastosowanie w wielu branżach, w tym w zakładach przemysłowych, szklarniach, biurowcach, centrach handlowych oraz centrach danych.

CHP znajduje zastosowanie także w miejscach, gdzie dostępne są odnawialne źródła metanu, takie jak biogaz czy biometan. Dzięki temu instalacje te mogą wspierać samowystarczalność energetyczną oraz generować dodatkowe przychody z produkcji odnawialnej energii elektrycznej, co stanowi szczególną korzyść dla oczyszczalni ścieków, składowisk odpadów i biogazowni rolniczych.

Zalety instalacji kogeneracyjnej w firmie

• Wysoka efektywność energetyczna – Kogeneracja pozwala na znaczne zwiększenie efektywności wykorzystania paliw, ponieważ energia cieplna, która w tradycyjnych elektrowniach zostaje utracona, jest wykorzystywana do produkcji ciepła. Dzięki temu całkowita sprawność systemu może wynosić nawet 80-90%.

• Oszczędność paliwa – Dzięki wykorzystaniu tego samego źródła energii do produkcji zarówno prądu, jak i ciepła, zmniejsza się zapotrzebowanie na paliwo w porównaniu do oddzielnych procesów wytwarzania energii elektrycznej i ciepła.

• Redukcja emisji gazów cieplarnianych – Wyższa efektywność kogeneracji przyczynia się do zmniejszenia emisji CO2 i innych zanieczyszczeń, co jest korzystne dla środowiska.

• Zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego – Kogeneracja umożliwia bardziej zrównoważone wykorzystanie energii, co może przyczynić się do większej stabilności systemów energetycznych oraz zmniejszenia uzależnienia od importu energii.

• Mniejsze straty przesyłowe – W systemach kogeneracyjnych ciepło wytwarzane w pobliżu miejsca jego wykorzystania zmniejsza straty energii związane z transportem ciepła na duże odległości.

• Możliwość lokalnego wykorzystania energii – Kogeneracja jest często stosowana w lokalnych systemach grzewczych, co zmniejsza potrzebę budowy długich sieci ciepłowniczych i związanych z nimi kosztów.

• Zwiększenie opłacalności inwestycji – Dzięki wysokiej efektywności energetycznej i mniejszym kosztom eksploatacyjnym, inwestycje w kogenerację mogą być bardziej opłacalne w dłuższej perspektywie czasowej.

• Elastyczność – W zależności od potrzeb, kogeneracja może produkować zarówno więcej energii elektrycznej, jak i więcej ciepła, co pozwala na dostosowanie jej pracy do aktualnego zapotrzebowania.

Co warto sprawdzić przed inwestycją ? 

Wdrożenie kogeneracji wymaga szczegółowej analizy zapotrzebowania na energię, wyboru odpowiedniej technologii oraz dostosowania instalacji do lokalnych warunków. Istotne jest także uwzględnienie dostępnych programów wsparcia finansowego, takich jak premia gwarantowana dla wysokosprawnej kogeneracji, oraz programów dofinansowania zakupu i inwestycji w systemy kogeneracyjne, które wspierają rozwój technologii i poprawę efektywności energetycznej.

Na co zawracać uwagę po zainstalowaniu CHP ?  

Po zainstalowaniu systemu kogeneracji warto monitorować kilka kluczowych parametrów, aby zapewnić optymalną wydajność i efektywność instalacji. Oto najważniejsze z nich:

• Wydajność elektryczna (moc elektryczna) – Mierzenie ilości energii elektrycznej generowanej przez system kogeneracji, aby upewnić się, że urządzenie działa zgodnie z oczekiwaniami i zapotrzebowaniem.

• Wydajność cieplna (moc cieplna) – Monitoring ilości energii cieplnej produkowanej przez instalację kogeneracyjną. Ważne jest, aby ilość wytwarzanego ciepła odpowiadała potrzebom systemu grzewczego lub procesów przemysłowych.

• Sprawność elektryczna i cieplna (COP i OPE) – COP (Coefficient of Performance) mierzy efektywność produkcji ciepła w stosunku do zużytego paliwa, a OPE (Overall Electrical Efficiency) to wskaźnik ogólnej sprawności elektrycznej. Wysokie wartości obu parametrów oznaczają efektywniejsze wykorzystanie energii.

• Zużycie paliwa – Śledzenie ilości paliwa zużywanego przez system (zazwyczaj gazu ziemnego). Należy monitorować, czy zużycie paliwa jest zgodne z oczekiwaniami, a także czy system działa efektywnie.

• Emisja gazów – Mierzenie poziomu emisji CO2 i innych zanieczyszczeń. Monitorowanie tych parametrów pozwala ocenić, jak efektywne i ekologiczne jest dążenie do zmniejszenia emisji w wyniku zastosowania kogeneracji.

• Stany pracy urządzenia – Obserwacja parametrów pracy urządzenia, takich jak temperatury, ciśnienia i obroty silnika, pomaga w wykrywaniu potencjalnych problemów technicznych i zapobieganiu awariom.

• Temperatura spalin – Warto monitorować temperaturę spalin, ponieważ zbyt wysoka temperatura może oznaczać marnowanie energii, co zmniejsza ogólną sprawność systemu.

• Koszt energii i oszczędności – Analiza kosztów produkcji energii elektrycznej i ciepła w porównaniu do kosztów tradycyjnych źródeł energii pozwala ocenić rentowność systemu kogeneracyjnego i mierzyć osiągnięte oszczędności.

• Zdolność do adaptacji do zmieniającego się zapotrzebowania – Śledzenie, jak system reaguje na zmieniające się potrzeby energetyczne (np. zmiany w zapotrzebowaniu na ciepło lub energię elektryczną) pozwala na optymalizację pracy instalacji.

• Wskaźnik obciążenia – Mierzenie stopnia obciążenia systemu kogeneracji, czyli jak blisko jego maksymalnej mocy pracuje w danym czasie. Optymalizacja tego wskaźnika pozwala na długoterminową, ekonomiczną eksploatację.

• Spark spread - Jest to różnica  pomiędzy ceną energii elektrycznej a kosztem paliwa wykorzystywanego do jej produkcji. Jest to miara rentowności produkcji energii elektrycznej w elektrowniach opalanych gazem ziemnym.

Regularne monitorowanie tych parametrów pozwala na efektywne zarządzanie systemem kogeneracji, optymalizację jego pracy oraz szybsze wykrywanie potencjalnych problemów. Dobrze skonfigurowany system monitoringu pomoże także utrzymać wysoką rentowność i sprawność energetyczną przez cały okres eksploatacji.