Odborné články
Mikrokogenerace a trigenerace
Moderní způsoby výroby energie musí i v nízkých výkonových řadách zdrojů pro využití v menších budovách vykazovat vysokou efektivitu provozu při současném maximálním ročním využití. Samozřejmostí je šetrnost k životnímu prostředí s minimalizací negativních dopadů při výrobě elektrické energie, tepla a chladu. Současný trend rozvoje moderních kotlů a způsobů výroby energií je logickým vyústěním ekonomických podmínek nastavených nejen trhem, ale i platnou legislativou v rámci ČR a EU.
Co je kogenerace a mikrokogenerace
Pod pojmem kogenerace si lze představit kombinovanou výrobu elektřiny a tepla, v poslední době se začaly na trhu objevovat i kogenerační jednotky malých výkonů vhodných k připojení na domovní kotle na tuhá paliva – v moderním provedení např. s automatickými kotli na pelety. Pro tyto malé kogenerační jednotky do výkonů okolo 50 kW (tepelného zdroje) se užívá pojem mikrokogenerace. V případě přidružené výroby chladu se pak hovoří o tzv. trigeneraci.
Oproti klasickým výrobnám elektřiny, ve kterých se nejprve spálením paliva vyrobí teplo, které je nutné k následné výrobě elektrické energie, a poté se vypustí do okolí, naopak využívá kogenerační jednotka toto teplo k vytápění a zvyšuje tak účinnost výroby energie. Tím se šetří palivo i finanční prostředky potřebné na jeho nákup. Aby bylo možné využívat odpadní teplo z výroby elektřiny, je vhodné budovat mikrokogenerační jednotky o výkonu šitém na míru potřebám určeného objektu, ve kterém se veškerá vyrobená elektřina i teplo, resp. chlad spotřebovává. Ve správně navrženém systému mikrokogenerace, resp. trigenerace nesmí být kogenerační jednotka u zdroje předimenzována ani poddimenzována.
Výhody kogenerace
Mezi výhody použití kogenerační jednotky patří minimalizace nákladů na rozvod energie, jelikož teplo i elektřina vznikají najednou a v místě své spotřeby, čímž jsou minimalizovány náklady na přípojky energií a rozvody. Současně se tím redukují ztráty v rozvodných sítích. Při použití kogenerace se ušetří asi 40 % paliva oproti běžným výrobnám elektřiny, z ekologického hlediska tedy tento systém výroby energií zatěžuje méně životní prostředí.
V případě nouze se dále nabízí využití kogeneračních jednotek jako záložních zdrojů elektrické energie, které jsou nezávislé na výpadcích sítě.
V kogenerační jednotce lze po připojení absorpčního výměníku též vyrábět chlad např. pro klimatizaci budov. Tento systém se nazývá trigenerace a jedná se o kombinovanou výrobu elektřiny, tepla a chladu zároveň.
Co je trigenerace
V předchozím odstavci byla popsána trigenerace jako kombinovaná výroba elektřiny, tepla a chladu, tedy spojení kogenerační jednotky s absorpční chladicí jednotkou. Toto spojení je výhodné např. z pohledu ekonomiky provozu kogenerační jednotky, kdy se snažíme o její max. roční využití a v letních měsících namísto často nepotřebné výroby tepla vyrábíme chlad. Kogenerační jednotka tedy může naplno pracovat i přes léto a vyrobený chlad lze použít nejčastěji pro klimatizaci budov.
Mikrokogenerace v praxi – Stirlingův motor
Mikrokogenerace byla zatím z technických důvodů spojována nejčastěji se spalovacími plynovými motory. Při hledání levnějších variant zapojení a nižších nákladů na provoz se v poslední době objevují systémy s použitím automatických tepelných zdrojů malých výkonů na levnější druh paliva, např. biomasy. Na trhu se začaly objevovat zatím investičně náročné, ale již plně funkční systémy propojení např. automatického kotle na pelety se Stirlingovým motorem.
Princip konstrukce Stirlingova motoru spočívá ve dvou komorách o stejném tlaku a různé teplotě pracovní látky, které jsou odděleny písty. Plyn v obou komorách Stirlingova motoru je střídavě ohříván a chlazen vnějším ohřívačem a chladičem. Mezi ohřívačem a chladičem se pro zvýšení účinnosti zařazuje regenerátor, který akumuluje teplo plynu přecházejícího z ohřívače do chladiče a naopak. Pohyb pístu se v integrovaném generátoru přeměňuje na elektrickou energii, odpadní teplo se využívá k vyhřívání místností a přípravě teplé vody.
Ukazuje se, že mikrokogenerace v rodinných domech dokáže pokrýt nejen celou potřebu přísunu tepla, ale i základní elektrické zatížení v domě. Přebytečnou elektřinu lze navíc dodávat do sítě. Tato vyrobená elektřina využitá pro vlastní potřebu i prodávaná do sítě je navíc finančně zvýhodněna v rámci české legislativy. Decentralizovaná výroba tepla a elektřiny pomocí kogenerace se jeví jako efektivní, šetrná k ovzduší a hospodárná výroba energií v domácnostech a může být důležitou alternativou pro budoucí zajištění dodávek energií.
Zdroje literatury a obrazových příloh
- Firemní materiály společnosti Sunmachine GmbH
- doc. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D., doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.: Systémy společné výroby elektrické energie, tepla a chladu, www.tzb-info.cz
- Firemní materiály společnosti Viessmann
- Dipl. Ing. (FH) Daniel Hegele: Stirlingův motor a biomasa - přesvědčivá kombinace, www.biom.cz
- Firemní materiály společnosti TEDOM s.r.o.
- ENVICRACK – klastr alternativních zdrojů energie
Článek: Tisknout s obrázky | Tisknout bez obrázků | Poslat e-mailem
Související články:
Periferní alternativní zdroje energie
I Klastr Česká peleta dokázal zapálit průmyslový palác
Kotel na biomasu pro ORC mikrokogenerační jednotku
Stirlingův motor a biomasa - přesvědčivá kombinace
Spoluspalování biomasy s fosilními palivy – od výzkumu k praktickému využití
Zobrazit ostatní články v kategorii Obnovitelné zdroje energie, Pelety a brikety, Spalování biomasy
Datum uveřejnění: 9.8.2010
Poslední změna: 10.8.2010
Počet shlédnutí: 56946
Citace tohoto článku:
STUPAVSKÝ, Vladimír: Mikrokogenerace a trigenerace. Biom.cz [online]. 2010-08-09 [cit. 2024-12-11]. Dostupné z WWW: <https://biom.cz/czp-obnovitelne-zdroje-energie-bioplyn-kapalna-biopaliva-spalovani-biomasy-biometan/odborne-clanky/mikrokogenerace-a-trigenerace>. ISSN: 1801-2655.
Komentáře:
|
|
|
|
|