Možnosti využití kombinované výroby tepla a elektrické energie
Kogenerace představuje vysoce efektivní princip kombinované výr oby tepla a elektrické energie. Oproti klasickým elektrárnám, ve kterých je teplo vzniklé při výrobě elektrické energie vypouštěno do okolí, využívá kogenerační jednotka teplo k vytápění a šetří tak palivo i finanční prostředky potřebné na jeho nákup. Účinnost výroby elektrické energie v tepelných elektrárnách se pohybuje od 25 do 35 %, naproti tomu kogenerační jednotka pracuje díky využití tepla s účinností 80 až 90%.
Kogenerace - princip a výhody
V kogenerační jednotce vzniká elektrická energie stejným způsobem jako v jiných elektrárnách - roztočením elektrického generátoru, v tomto případě pomocí pístového spalovacího motoru. Motory v kogeneračních jednotkách jsou standardně konstruovány na zemní plyn, mohou však spalovat i jiná kapalná či plynná paliva (propan, propan-butan, bioplyny).Teplo i elektrická energie vznikají v místě své spotřeby, čímž odpadají náklady na ro zvod i ztráty způsobené dálkovým rozvodem. Teplo z kogenerační jednotky je využíváno k vytápění budov, přípravě teplé užitkové vody nebo technologického tepla. Kogenerační jednotky se synchronním generátorem mohou rovněž plnit funkci náhradního zdroje elektrické energie v místech její nepřetržité potřeby. Pomocí absorpčního výměníku je možné vzniklé teplo využít i k výrobě chladu pro technologické účely nebo klimatizaci.
V České republice pracuje v současné době přibližně 1000 kogeneračních jednotek s pístovými spa lovacími motory.
Možnosti nasazení kogeneračních jednotek
Kogenerační jednotky je možné využít ve všech objektech s nároky na odběr elektřiny a tepla, resp. chladu. Jsou to především nemocnice, plovárny, lázně, komunální výtopny, obchodní domy, hotely a penziony, pekárny, vývařovny, dílny, průmyslové závody, chladírenské provozy, zimní stadiony nebo čistírny odpadních vod.
Navržení typu a výkonu kogenerační jedno tky
Navržení optimálního typu, v ýkonu a provozního režimu jednotky do značné míry ovlivňuje ekonomickou návratnost celé investice. Výkon kogenerační jednotky nemusí plně pokrývat příkon objektu, neboť kogenerační jednotky jsou provozovány paralelně (v souběhu) se sítí rozvodných závodů. V době, kdy příkon objektu převyšuje instalovaný výkon kogenerační jednotky, je chybějící příkon odebírán ze sítě.
V případě vysoké spotřeby nebo ceny tepla jsou kogenerační jednotky dimenzovány na z ákladě průběhu spotřeby tepla a elektrický výkon jednotek může převýšit elektrický příkon objektu. Přebytky lze pak prodat rozvodným závodům.
Výkon všech kogene račních jednotek je sice plynule regulovatelný, ale optimální je plný výkon. Proto je výkon kogeneračních jednotek navrhován tak, aby byl po většinu dne zužitkován.
Kogenerační jednotky TEDOM
Kogenerační jednotky TEDOM jsou konstrukčně uspořádány do bloku, tzn. že motor, generátor a ostatní příslušenství (tepelné výměníky, armatury, tlumič výfuku apod.) jsou umístěny na společném rámu pod protihlukovou kapotou. Jednotky jsou dodávány včetně elektrického rozváděče.
Blokové uspořádání s protihlukovou kapotou má tyto výhody:
- minimální hlučnost umožňuje umístit jednotku prakticky kamkoliv bez nutnosti budovat strojovnu
- nízká cena instalace
- p otrubní, plynová i kabelová vedení jsou ukryta před náhodným a nechtěným porušením
Kogenerační jednotka se do tepelného systému zařazuje v zásadě jako pl ynový kotel, většinou pak paralelně s plynovými kotli do společného rozdělovače a sběrače nebo na předehřev vody do kotlů, je-li výkon jednotky podstatně nižší než výkon kotlů. Oproti plynovým kotlům je třeba počítat s vyvedením elektrické energie z rozváděče kogenerační jednotky.
Kogenerační jednotka obsahuje standardní plynovou regulační a uzavírací řadu. Její napojení na plyn se provádí dostatečně dimenzovaným potrubím, do kterého je třeba osadit pouze ruční uzávěr. Vstupní tlak plynu se pohybuje v rozmezí 2 – 20 kPa.
Kogenerační jednotka je již v základním provedení vybavena účinný m tlumičem hluku. Spalinovod nebo výfuk se napojují potrubím potřebné světlosti s parametry dle technické specifikace. Spalinovod je odvodňován přímo v jednotce.
Kogenerační jednotka pracující paralelně se sítí je vybavena elektrickým startov acím zařízením. Toto zařízení odebírá energii pro start přímo ze sítě, takže nejsou zapotřebí startovací akumulátory, čímž odpadá jejich údržba, zvyšuje se spolehlivost startu, a tím i celé kogenerační jednotky.
Kogenerační jednotka je také vybavena zařízením pro automatické doplňov ání oleje za provozu, a to ze zásobní nádrže oleje. To znamená, že u žádné instalace není třeba budovat olejové hospodářství, neboť potřebné množství mazacího oleje je zajištěno přímo ze zásobní nádrže oleje.
U zástavby kogenerační jednotky odpadá projekt strojovny, neboť jedno tka je tepelně propojena již z výrobního závodu a propojení na místě je omezeno pouze na napojení k přírubám kogenerační jednotky.
Rekonstrukce tepelného hospodářství ve městě Svitavy s využitím kogeneračních jednotek
V roce 1998 bylo městem Svitavy vypsáno výběrové řízení na provozovatele tepelného hospodářství města, který tepelné zdroje a sítě zmodernizuje a bude je po dohodnutou dobu provozovat. Toto výběrové řízení vyhrála společnost TEDOM s .r.o. K financování celé akce bylo použito modelu tzv. energetického contractingu, tedy splácení z dosažených úspor.
Na podzim roku 1999 byla zahájena rekonstrukce menších tepelných zdrojů v kotelně na ulici Kyjevská, a to výměnou původních tepelných rozvodů za rozvody z předizolovaného potrubí s monitorovacím systémem pro detekci úniku topné vody a napojením na nový centrální dispečink. Dále byla provedena rekonstrukce kotelny v ulici B.Martinů a její napojení na nový centrální dispečink.
Hlavní rekons trukce tepelného hospodářství začala počátkem léta minulého roku a spočívala v rekonstrukci technologické části kotelen Dimitrovova, Tovární a Lány, výměně tepelných rozvodů a instalaci domovních předávacích stanic (dále jen DPS).
Kotelny byly vybaveny no vými špičkovými teplovodními kotli a moderním řídicím systémem. Pro minimalizaci tepelných ztrát venkovních rozvodů a zajištění jejich maximální životnosti bylo použito dvoutrubkového systému rozvodů z předizolovaného potrubí, opět s monitorovacím systémem pro detekci úniku topné vody.
V jednotlivých vytápěných objektech byly instalovány kompaktní předávací stanice, které zajišťují regulaci topné vody dle venkovní teploty a samostatnou přípravu teplé užitkové vody přímo v domě.
Koncem roku 2000 byla doko nčena přestavba uhelné kotelny Lány II na moderní teplovodní plynovou kotelnu s kogenerací. V kotelně je mimo klasických plynových kotlů instalována i kogenerační jednotka TEDOM CAT 2000 o výkonu 2 MWel.. Kogeneračními jednotkami menších výkonů jsou osazeny i ostatní kotelny, v nichž jednotky slouží především pro krytí jejich vlastní spotřeby elektřiny.
V kogenerační jednotce TEDOM CAT 2000 je použita zajímavá konstrukce motorgenerátoru. Ta vznikla spojením dvou motorů CAT 3516, každého o výkonu 1 MW, za sebe a dosazením generátoru na konec společné klikové hřídele. Soustrojí s označením CAT 3532 o výkonu 2 MW el má délku 10 m a hmotnost 31 tun. Motorgenerátor byl dodán na stavbu 11. listopadu 2000 a jeho usazení na připravený fundament trvalo 6 hodin. Spalinový výměník a tlumiče výfuku se začaly montovat počátkem prosince, na přelomu roku byla montáž dokončena a v prvních lednových týdnech začalo oživování celého systému. Kogenerační jednotka byla uvedena do zkušebního provozu 15. ledna 2001.
Součástí celé akce byla i rekonstrukce zdroje páry a dodávka tepla pro nemocnici ve Svitavách. Stávající parní kotelna byla zrušena a nahrazena zcela novou parní kotelnou s rychlovyvíječi páry, které vyrábějí páru pouze pro technologické účely. Pro vytápění a přípra vu teplé užitkové vody pro objekty nemocnice bylo použito rovněž technologie DPS s napojením na kotelnu Lány II.
Instalací moderních řídicích systémů, přenosové technologie a centrálního dispečinku je ve Svitavách dosaženo plné automatizace provozů jednotlivých kotelen a DPS. Z centrálního dispečinku, který je umístěn v prostorách kotelny Lány II, je možno zobrazovat, řídit a archivovat jednotlivé provozní stavy a veličiny. Obsluha dispečinku má možnost nepřetržité kontroly všech rekonstruovaných zdrojů, včetně libovolné z 46 instalovaných DPS.
Provoz kotelen je nepřetržitý, s možností dodávek TUV i vytápění (s nočním útlumem) po dobu 24 hodin denně. Celkovou výrobu tepla a elektrické energie zabezpečuje 7 pracovníků .
Základní údaje:
Projektant: K.M.P. Control, s.r.o.
Investor: HARPEN ČR
Generální dodavatel: TEDOM, s.r.o.
Provozovatel: TEDOM Energo, s.r.o.
Majitel: Městský podnik tepelného hospodářství, s.r.o., Svitavy
Celkové investiční náklady: 81 mil. Kč
| |
