Bloki kogeneracyjne. Efektywna produkcja energii dla budynków i sieci ciepłowniczych.

Rosnące ceny energii sprawiają, że firmy powinny być bardziej świadome swojej struktury kosztów. Na zmiany w podejściu do zużycia energii w przedsiębiorstwach wpływa coraz bardziej świadoma postawa społeczeństwa, która dostrzega konieczność ochrony środowiska naturalnego. Dążenie do oszczędności i ciągłej poprawy efektywności energetycznej rośnie wraz z  popularnością alternatywnych źródeł energii takich jak: słońce, wiatr, woda i biomasa – a także bardziej oszczędnego obchodzenia się z paliwem stałym. W tym świetle pozyskiwanie energii z agregatów kogeneracyjnych gwałtownie zyskuje na znaczeniu i przynosi korzyści zarówno ekonomiczne jak i środowiskowe. 

Skojarzona gospodarka energetyczna w oparciu o kogenerację, polega na wytwarzaniu energii elektrycznej i ciepła w jednym urządzeniu. Ich jednoczesna produkcja odbywa się w tzw. blokach kogeneracyjnych, nazywanych skrótem CHP (Combined Heat and Power). Głównym elementem modułu kogeneracyjnego jest wysokosprawny silnik gazowy, który w wyniku procesu spalania przetwarza energię zawartą w paliwie w energię cieplną i mechaniczną. Energia mechaniczna dzięki synchronicznemu generatorowi sprzężonemu z silnikiem, przekształca się w energię elektryczną. Powstające w silniku ciepło odpadowe jest odprowadzane przez wymiennik płytowy i udostępniane, jako energia użytkowa. Przez sieć cieplną, ciepło może być dystrybuowane do różnych odbiorców i wykorzystywane, jako energia cieplna na potrzeby centralnego ogrzewania oraz do produkcji ciepłej wody użytkowej. Na przykład centralna instalacja grzewcza, zasilana z jednego bloku kogeneracyjnego, zastępuje wytwarzanie ciepła przez wiele różnych układów grzewczych, a dodatkowo produkuje prąd elektryczny. Dzięki maksymalizacji wykorzystania energii pierwotnej z paliwa gazowego do jednoczesnej produkcji energii elektrycznej i cieplnej oraz minimalizacji strat - systemy kogeneracyjne osiągają wydajność na poziomie blisko 90 proc.

Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła prowadzi do zużycia energii pierwotnej, która jest lepsza, niż byłoby to w oddzielnej produkcji. Do produkcji tych samych ilości energii elektrycznej i ciepła zużywa się mniej paliwa, niż w przypadku produkcji rozdzielonej. Skojarzone wytwarzanie energii pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie paliw i zmniejszenie globalnej emisji, CO₂ do atmosfery, – co korzystnie wpływa na poprawę wizerunku przedsiębiorstwa. Wprowadzenie agregatu kogeneracyjnego do istniejącej kotłowni, oznacza niższe koszty eksploatacji energii elektrycznej (mniejsze zakupy prądu, zwolnienie z opłat sieciowych i innych podatków z tytułu energii elektrycznej, ograniczenie ryzyka cenowego itp.). Blok kogeneracyjny może także stanowić źródło zapasowe poprawy bezpieczeństwa zasilania.

Firmy inwestujące w kogeneracje mogą liczyć na dodatkowe przychody z instrumentów wsparcia kogeneracji (certyfikaty, ulgi podatkowe, dotacje inwestycyjne, bezpłatne przydziały emisji gazów cieplarnianych itp.). Inwestycje w instalację jednostek kogeneracyjnych przez małe i średnie przedsiębiorstwa kwalifikują się do finansowania w ramach programu PolSEFF2 pod warunkiem, że dzięki inwestycji zostanie osiągnięty wzrost efektywności energetycznej o minimum 20 proc.

Obniżenie kosztów energii dzięki skojarzonej gospodarce powoduje, że systemy kogeneracyjne gwałtownie zyskują na znaczeniu. Nie wspominając już o znacznie zmniejszonej emisji zanieczyszczeń w porównaniu do zdecentralizowanych generatorów ciepła. Już w ciągu najbliższych kilku lat staną się jedną z podstawowych technologii energetycznych dla rentownej produkcji ciepła i energii elektrycznej dla małych i dużych obiektów, jak również w lokalnych sieciach elektroenergetycznych i elektrociepłowniach. Jednym z takich urządzeń jest jednostka PowerBlock przeznaczona do produkcji energii elektrycznej jak i ciepła użytkowego. Jest to połączenie silnika spalinowego, generatora, zestawu wymienników ciepła oraz układu zdalnego sterowania. Bloki kogeneracyjne PowerBlock należą do zdecentralizowanych źródeł energii. Oznacza to, że moc oraz ciepło, są wytwarzane w pobliżu miejsca zużycia, dzięki czemu występuje bardzo wysoki stopień wykorzystania energii pierwotnej do 90 proc. W przeciwieństwie do tego duże elektrownie gazowe wykorzystują tylko 30-50 proc. w porównaniu do jednostek kogeneracyjnych – pozostała energia jest tracona w postaci ciepła spalin. W agregacie kogeneracyjnym PowerBlock ciepło spalinowe wykorzystywane jest do celów grzewczych, np. do podgrzewania wody lub jako ciepło procesowe w zakładach przemysłowych. Wytworzona energia elektryczna jest wykorzystywana w budynku, lub odprowadzana do sieci publicznej, opłacanej przez dostawcę.

Dzięki wysokiemu wskaźnikowi efektywności - bloki kogeneracyjne PowerBlock przynoszą oszczędność energii. Lepsze wykorzystanie zasobów oznacza także znaczącą redukcję emisji CO₂ (zasilany gazem ziemnym blok kogeneracyjny zmniejsza emisję CO₂ o prawie 60 proc.). Bloki kogeneracyjne firmy Hoval można też eksploatować na bazie biogazu, jako paliwa. Niezależne od tego, czy przy użyciu boku kogeneracyjnego wytwarza się ciepło i prąd elektryczny dla budynku wielorodzinnego, całego osiedla czy obiektu przemysłowego – bloki kogeneracyjne PowerBlock w oparciu o gaz ziemny i biogaz dostępne są w szerokim zakresie energii elektrycznej od 43 do 532 kW i mocy cieplnej od 65 do 687 kW.

Ze względu na modułową konfigurację układów kogeneracyjnych, dostępności urządzeń, szeroka gama zastosowań, łatwość dostawy paliwa i stosunkowo wysoka sprawność – gazowe systemy kogeneracyjne są najbardziej wydajnymi urządzeniami do przetwarzania energii pierwotnej zawartej w paliwie na energię elektryczną i ciepło. Pozwalają one zaoszczędzić nawet do 30 proc. energii pierwotnej w porównaniu z oddzielnym wytwarzaniem ciepła i energii elektrycznej. Jednostki kogeneracyjne cieszą się największą popularnością wśród pojedynczych obiektów o stosunkowo niewielkich potrzebach energetycznych, zwłaszcza przemyśle - gdzie ciepło wytarzane z kotłowni lub dostarczane z sieci, oraz energia elektryczna z sieci są zastępowane przez prowadzoną we własnym zakresie produkcję skojarzoną. Wówczas jednostki kogeneracyjne mogą mieć znaczący udział w dostawach pary, ciepłej wody i ciepłego powietrza w branży przetwórczej do celów technologicznych oraz ogrzewania i chłodzenia, a także duży udział w zaspokajaniu zapotrzebowania na energię elektryczną.

Opłacalność instalacji opartej na agregatach kogeneracyjnych jest uzależniona od prawidłowego dopasowania systemu do obiektu tak, aby zapewnić maksymalne wykorzystanie energii. Aby to było możliwe, konieczne jest poprawne określenie mocy cieplnej bloków kogeneracyjnych do zapotrzebowania obiektu. W celu uzyskania maksymalnej efektywności eksploatacji, firma Hoval opracowuje scenariusze z różnymi modelami, przygotowując szczegółowe obliczenia zwrotu z inwestycji oparte na obecnych warunkach ramowych, co ma istotne znaczenie zwłaszcza dla potencjalnych inwestorów. Odpowiednio zaprojektowany system kogeneracyjny prowadzi do obniżenia kosztów wytwarzania energii końcowej oraz przyczynia się do zmniejszenia emisji, w szczególności CO₂.