Definicja:
Agregat kogeneracyjny to układ wytwarzający energię elektryczną i ciepło w jednym procesie. Ze względu na wytwarzanie energii cieplnej, agregaty kogeneracyjne są bardziej efektywne niż zwykłe i konwencjonalne jednostki wytwarzania energii elektrycznej. Ponadto, agregaty kogeneracyjne są bardziej ekologiczne i produkują mniej zanieczyszczeń niż klasyczne odpowiedniki.
Opis:
Kogeneracja, znana również jako współprodukowanie energii, to proces jednoczesnego wytwarzania dwóch rodzajów energii: elektrycznej i cieplnej (ciepła). Jest to efektywna technologia energetyczna, która polega na jednoczesnym wykorzystaniu paliwa do generowania energii elektrycznej i ciepła, zamiast oddzielnych procesów wytwarzania energii.
W tradycyjnym systemie energetycznym, gdzie energia elektryczna jest produkowana w elektrowniach, a ciepło jest generowane w oddzielnych kotłach, duża ilość energii jest tracona jako odpadowe ciepło. W przypadku kogeneracji, ta utracona energia jest wykorzystywana, co zwiększa ogólną efektywność systemu.
Proces kogeneracji jest zwykle realizowany przy użyciu silników spalinowych, turbin gazowych, turbin parowych lub kombinacji tych urządzeń. Paliwo jest spalane, aby wytworzyć energię mechaniczną, która następnie jest przekształcana w energię elektryczną przez generator. Równocześnie, ciepło produkowane podczas procesu jest zbierane i wykorzystywane do celów grzewczych lub wytwarzania pary, która może być wykorzystana do napędu turbin parowych.
Schemat działania:
Kogenerator, inaczej nazywany jednostką kogeneracyjną, to system, który jednocześnie wytwarza energię elektryczną i cieplną. W odróżnieniu do agregatu prądotwórczego (generatora), który przemienia jedynie energię mechaniczną na energię elektryczną.
Opis schematu budowy agregatu prądotwórczego, który może być używany jako kogenerator:
- Silnik spalinowy lub turbina: Agregat prądotwórczy może być wyposażony w silnik spalinowy lub turbinę, które są odpowiedzialne za przemianę energii chemicznej paliwa na energię mechaniczną. Silnik spalinowy może być napędzany benzyną, olejem napędowym, gazem ziemnym lub innymi rodzajami paliw, podobnie jak w przypadku jednostki kogeneracyjnej.
- Generator: Generator jest kluczowym elementem agregatu prądotwórczego, który przekształca energię mechaniczną dostarczaną przez silnik lub turbinę na energię elektryczną. Wykorzystuje zasadę indukcji elektromagnetycznej, gdzie wirujący wirnik generuje prąd elektryczny w nawinięciu stojana.
- Obwód elektryczny: Agregat prądotwórczy jest wyposażony w obwód elektryczny, który umożliwia przepływ energii elektrycznej. Zawiera on komponenty takie jak przewody, zabezpieczenia, regulatory napięcia i inne elementy kontrolne, które zapewniają prawidłowe funkcjonowanie i bezpieczeństwo systemu.
- Chłodzenie: Silnik spalinowy lub turbina w agregacie prądotwórczym generuje duże ilości ciepła podczas pracy. Dlatego konieczne jest zastosowanie systemu chłodzenia, który odprowadza nadmiar ciepła i utrzymuje odpowiednią temperaturę pracy silnika. Chłodzenie może odbywać się za pomocą powietrza, wody lub oleju.
- Panel sterowania: Agregat prądotwórczy może być wyposażony w panel sterowania, który umożliwia monitorowanie i kontrolę jego pracy. Panel sterowania pozwala na uruchamianie i zatrzymywanie agregatu, monitorowanie parametrów technicznych, takich jak napięcie i prąd elektryczny, oraz podejmowanie odpowiednich działań w przypadku awarii.
Zastosowanie:
Kogenerator przemysłowy, zwany także jednostką kogeneracyjną lub blokiem kogeneracyjnym, to urządzenie lub system, który umożliwia jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej w ramach procesu kogeneracji. Istnieje kilka różnych rodzajów kogeneratorów, z których każdy może działać nieco inaczej. Oto ogólny opis typowego procesu działania kogeneratora:
- Paliwo: Kogeneracja może być napędzana różnymi rodzajami paliw, takimi jak gaz ziemny, olej opałowy, biogaz, biopaliwa lub nawet odpady. Wybór paliwa zależy od dostępności i wymagań lokalnych.
- Spalanie: Paliwo jest spalane w silniku spalinowym, turbinie gazowej, turbinie parowej lub innym urządzeniu, w zależności od rodzaju kogeneratora. W wyniku spalania powstaje energia cieplna, która jest wykorzystywana do dalszego procesu.
- Produkcja energii elektrycznej: Mechaniczna energia wytworzona przez silnik lub turbinę jest przekazywana do generatora, który zamienia ją na energię elektryczną. Ta energia elektryczna może być wykorzystana do zasilania urządzeń elektrycznych w budynkach, zakładach przemysłowych lub przesyłana do sieci elektrycznej.
- Odzyskiwanie ciepła: Podczas procesu generowania energii elektrycznej powstaje ciepło, które jest wykorzystywane do celów grzewczych lub wytwarzania pary. Może być używane do ogrzewania budynków, podgrzewania wody, napędzania procesów przemysłowych lub dostarczania ciepła do systemów centralnego ogrzewania.
- Efektywność: Główną zaletą kogeneracji jest zwiększenie efektywności energetycznej w porównaniu do tradycyjnych systemów oddzielnej produkcji energii elektrycznej i cieplnej. Wykorzystanie odpadowego ciepła, które normalnie byłoby tracone, pozwala osiągnąć wyższą efektywność całkowitą.
Kogeneracja może być stosowana w różnych skalach, od małych jednostek kogeneracyjnych w budynkach mieszkalnych po duże bloki kogeneracyjne w zakładach przemysłowych lub elektrociepłowniach. Wybór konkretnego typu kogeneratora zależy od wielu czynników, takich jak zapotrzebowanie na energię elektryczną i cieplną, rodzaj paliwa, dostępność zasobów i lokalne przepisy.
Główne korzyści wynikające z kogeneracji to znaczne zwiększenie efektywności energetycznej, zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych oraz niezależność energetyczna. Kogeneracja znajduje zastosowanie w różnych sektorach, takich jak przemysł, budynki mieszkalne i usługowe oraz systemy ciepłownicze.
