Що це таке – когенерація та принцип роботи когенерації

Уявіть, як працює чіллер – він охолоджує воду для різних процесів, і при цьому виділяє велику кількість тепла, яке зазвичай просто скидається в навколишнє середовище. Що таке когенерація? Це спосіб зловити це тепло і використати його для опалення або нагріву води.

Знаєте, як працює двигун вашої машини? Він сильно гріється, і це тепло доводиться відводити через радіатор. А тепер уявіть, що тепло не викидають, а направляють на обігрів салону. Ось вам найпростіший приклад когенерації. Тільки в промислових масштабах все серйозніше.

Принцип роботи когенерації на практиці

Давайте розберемо, як працює когенерація на конкретному прикладі. Є газовий двигун, схожий на автомобільний, тільки великий. Він обертає генератор – отримуємо електрику. Двигун нагрівається до 90°C, а вихлопні гази мають температуру 400-500°C.

Що роблять з цим теплом? Ставлять теплообмінники. Гарячі вихлопи проходять через труби, навколо яких тече вода. Вода нагрівається до 80-90°C і йде в систему опалення. Від самого двигуна теж відбирають тепло через систему охолодження. Принцип роботи когенерації заснований саме на цьому – ловимо тепло там, де воно є.

А ось конкретні цифри – звичайна електростанція має ККД близько 40%. Тобто зі 100 кубометрів газу лише 40 перетворюється на електрику. Решта 60 – втрати. Когенераційні технології дозволяють довести загальний ККД до 85-90%. З тих же 100 кубометрів газу отримуємо 40 одиниць електрики і 45-50 одиниць тепла.

Де застосовують когенераційні технології

Когенерація працює всюди, де потрібні одночасно тепло і електрика. Лікарні – класичний приклад. Їм потрібно багато електрики для обладнання і багато тепла для опалення палат. Ставлять когенераційну установку в підвалі і забувають про перебої з електрикою.

Промислові підприємства теж люблять когенераційні технології. Особливо ті, де є технологічна пара. Наприклад, харчові виробництва. Молокозавод використовує пару для пастеризації, а електрику – для холодильників. Що таке когенерація для такого заводу? Це економія до 40% на енергоресурсах.

Ефективність різних систем енергопостачання:

Торгові центри – ще один приклад. Взимку їм потрібне опалення, влітку – кондиціонування. Когенерація – це те, що дозволяє виробляти і те, і інше. Влітку тепло від двигуна живить абсорбційні чилери, які виробляють холод. Називається це тригенерація – електрика, тепло і холод з одного джерела.

Когенерація – це різноманіття установок

Когенерація це не тільки газові двигуни. Є різні технології, і у кожної свої плюси.

1.       Газопоршневі установки – найпоширеніші. Працюють як великий автомобільний двигун. Потужність від 20 кВт до 10 МВт. Швидко запускаються, легко регулюються. Мінус – шумні і вимагають частого обслуговування.

2.       Газові турбіни використовують для великих потужностей – від 1 МВт і вище. Принцип роботи когенерації тут інший, він полягає в тому, що газ згорає в камері, а гарячі гази обертають турбіну. Температура вихлопу досягає 500-600°C – відмінне джерело для виробництва пари. Мінус – погано працюють на частковому навантаженні.

3.       Мікротурбіни – нове слово в когенерації. Потужність від 30 до 500 кВт. Компактні, тихі, майже не потребують обслуговування. Обертаються зі швидкістю 90 000 обертів на хвилину. Але поки дорогі.

І ще парові турбіни. Їх ставлять там, де вже є котли високого тиску. Пара спочатку обертає турбіну для виробітку електрики, потім йде на технологічні потреби. Що таке когенерація на паровій турбіні? Це спосіб отримати електрику з пари, яку все одно виробляють для технології.

Що таке когенерація в плані впровадження

Перше – необхідно правильно розрахувати навантаження. Когенераційні технології ефективні лише при постійному завантаженні. Якщо споживання тепла і електрики стрибає в рази, краще поставити установку на базове навантаження, а піки покривати з мережі.

Друге – виберіть правильне паливо. Природний газ – оптимальний варіант. Але можна працювати на біогазі, супутньому нафтовому газі, навіть на дизелі. Головне – стабільні поставки і прийнятна ціна.

Третє – не забудьте про обслуговування. Газопоршнева установка потребує заміни мастила кожні 1000-2000 годин. Капремонт – через 30-60 тисяч годин. Закладайте ці витрати в бізнес-план.

І останнє – починайте з енергоаудиту. Часто виявляється, що перед впровадженням когенерації потрібно спочатку навести лад зі споживанням енергії. Утеплити будівлі, замінити насоси, поставити частотні приводи. Це дешевше і дає швидкий ефект.

FAQ: часто задавані питання

Чи можна встановити когенерацію в приватному будинку?

Так, є мікро-когенераційні установки потужністю від 1 кВт. Вони розміром з холодильник і працюють майже безшумно. Але окупаються довго – 7-10 років при поточних тарифах на газ і електрику.

Яке паливо найкраще підходить для когенерації?

Природний газ – оптимальний вибір за співвідношенням ціна-якість-екологічність. Когенерація це технологія, яка може працювати на різному паливі, але газ дає мінімум викидів і максимум автоматизації. Біогаз і звалищний газ теж хороші, якщо є джерело.

Чи потрібен спеціальний дозвіл для встановлення когенерації?

Для установок до 25 кВт зазвичай достатньо повідомити профільного оператора у вашій області. Понад 25 кВт потрібно отримувати техумови на підключення, навіть якщо працюєте автономно. Когенераційні технології потужністю понад 1 МВт потребують повноцінного проектування та експертизи.

Скільки місця потрібно для когенераційної установки?

Установка на 100 кВт займає близько 20 квадратних метрів з урахуванням обслуговування. Установка на 1 МВт – це вже окреме приміщення 100-150 квадратів. Не забудьте про вентиляцію та димохід.

Наскільки шумна когенераційна установка?

Газопоршневі двигуни виробляють 70-95 дБ на відстані 1 метр. Без шумоізоляції це постійний гуркіт, як від вантажівки. Але сучасні кожухи знижують шум до 60-65 дБ – як звичайна розмова.

Чи можна продавати надлишки електроенергії в мережу?

Технічно – так, юридично – складно. Потрібен статус кваліфікованого генеруючого об'єкта, двосторонній облік, договір з мережевою компанією. Технічна сторона питання дозволяє це робити, але бюрократії багато, а викупні тарифи низькі.