Koģenerācijas risinājumi

Mūsdienās gāzveida kurināmais ir dārgs, tāpēc kombinētās siltuma un elektroenerģijas (Combined Heat and Power – CHP) jeb koģenerācijas iekārtas ar iekšdedzes dzinējiem ir ļoti izdevīgs risinājums, jo vienlaikus nodrošina elektroenerģiju un siltumu, maksimāli palielinot atdevi no ieguldītajiem līdzekļiem.

Kombinētā siltuma un elektroenerģijas ražošana (CHP jeb koģenerācija) – viena no populārākajām energotaupības tehnoloģijām pasaulē. Tas nozīmē, ka vienlaikus no viena kurināmā tiek iegūta gan elektroenerģija, gan siltums. Ražojot elektroenerģiju, vienlaikus kā blakusprodukts rodas ievērojams daudzums siltuma. Pielietojot tradicionālās elektroenerģijas ražošanas metodes, šis siltums iet zudumā, bet koģenerācijas iekārtā iegūto siltumu var izmantot lietderīgi. Šeit siltumu, kas rodas elektroenerģijas ražošanas procesā, var izmantot apkurei vai dzesēšanai (parasti ar absorbcijas čilleru - termisko kompresoru). Tas samazina zudumus pārvadē un sadalē, tāpēc pieaug sistēmas efektivitāte. Kombinētu elektroenerģijas ražošanu un siltuma izmantošanu gan apsildīšanai, gan dzesēšanai sauc par triģenerāciju (Tri-generation).

Koģenerācijas iekārtas ir īpaši izdevīgas siltumnīcu saimniecībā, jo siltumnīcās vienlaikus ar siltumu un elektroenerģiju tiek patērēta arī ogļskābā gāze (CO₂) no dzinēja izplūdes gāzēm, kas ir nepieciešama fotosintēzes procesam, tādējādi veicinot augu augšanu.

Koģenerācijas iekārtas galvenokārt tiek izmantotas rūpniecībā, tirdzniecībā un reizēm arī publiskajā sektorā, tādās iestādēs, kur nepieciešams daudz siltuma, piemēram, slimnīcās, universitātēs, atpūtas centros, birojos un mazumtirdzniecības uzņēmumos. Šīs nozares var iedalīt trīs kategorijās:

1. Pirmajā kategorijā ietilpst objekti, kas patērē daudz elektroenerģijas: slimnīcas, biroji, tirdzniecības centri, ražotnes, loģistikas centri utt. Šeit iekārtu galvenais uzdevums ir elektroenerģijas ražošana. Koģenerācijas iekārta darbojas tad, kad ir nepieciešama elektrība, un siltuma jaudas regulēšanai izmanto modulācijas ierīces.
2. Otrajā kategorijā ietilpst objekti, kam vienādi daudz nepieciešams gan siltums, gan elektroenerģija: cementa fabrikas, ķīmiskās rūpniecības uzņēmumi, pārtikas ražošanas uzņēmumi. Šajā gadījumā siltumam un elektroenerģijai ir vienāda vērtība. Šīm koģenerācijas iekārtām parasti ir nepieciešami sarežģītāki komponenti, piemēram, siltuma akumulatori slodžu balansēšanai un sistēmas optimizācijai.
3. Trešajā kategorijā ietilpst objekti, kam ir nepieriešams ļoti daudz siltuma: siltumnīcas, centrālās apkures sistēmas. Šeit iekārtu galvenais uzdevums ir siltuma ražošana. Šīs iekārtas darbojas, kad ir nepieciešams siltums, un izmanto gan siltuma akumulatorus, gan tiešu savienojumu ar karstā ūdens vai tvaika padeves sistēmām.

Koģenerācijas iekārtu priekšrocības salīdzinot ar tradicionālajiem enerģijas ražošanas veidiem:

• Iespēja vienlaikus ražot gan siltumu, gan elektroenerģiju;
• Iespēja izmantot atjaunojamos enerģijas avotus;
• Drošs enerģijas avots – nav jāpaļaujas uz vietējiem komunālo pakalpojumu uzņēmumiem;
• Ievērojami mazāks CO₂ izmešu daudzums atmosfērā u.c.

Koģenerācijas iekārtas, iespējams, nav tik “tīras” kā bezizmešu atjaunojamie resursi, taču tās ir daudz ekoloģiskākas par iekārtām, kas izmanoto fosilos kurināmos. Koģenerācijas stacijas ir efektīvas, jo apvieno elektroenerģijas un siltuma ražošanu, un tām parasti ir daudz mazākāks CO₂ izmešu apjoms atmosfērā, salīdzinot ar tradicionālajām enerģijas ražošanas metodēm. Izmantojot šādu kvalitatīvu un drošu enerģijas ieguves avotu, uzņēmumi var samazināt savu atkarību no valsts mēroga energoapgādes sistēmas.

Gāzes dzinēja lietderīgā mehāniskā jauda ir apmēram 44% no kopējās izmantotā kurināmā enerģijas, taču no šī paša dzinēja var iegūt vēl vairāk enerģijas – siltuma veidā no dzinēja dzesēšanas kontūra, no eļļas dzesēšanas kontūra, no starpdzesētāja kontūra, kā arī no dzinēja izplūdes gāzēm. Tālāk attēlotajā shēmā redzams, ka tas ļauj iegūt līdz pat 90% no kopējās izmantotā kurināmā enerģijas.

Tipisks gāzes dzinēja siltuma balanss:

IZMANTOJAMĀ ENERĢIJA	90%
Mehāniskā jauda (elektrības ražošanai)	44%
Starpdzesētāja šķidrums (siltums)	10%
Dzinēja bloka dzesēšanas šķidrums (siltums)	11%
Eļļas dzesēšanas šķidrums (siltums)	3%
Izplūdes gāzes (siltums)	22%
NEIZMANTOJAMĀ ENERĢIJA	10%
Izstarojums	3%
Izplūdes gāzes	7%

Siltuma transportēšanas līdzeklis parasti ir ūdens, kas tiek uzsildīts, bet tikpat labi iekārta var ražot arī tvaiku, ko pēc tam novirza uz absorbcijas čilleriem vai citām iekārtām, kas izmanto tvaiku. Visbiežāk karsto ūdeni izmanto kā apkures līdzekli, tādējādi nav nepieciešami papildu katli, un pieaug sistēmas kopējā efektivitāte. Efektīvāk siltumenerģiju pārvadīt ir pie zemākas temperatūras, jo tas samazina siltuma zudumus

Videi draudzīga enerģija

Kombinētā siltuma un elektroenerģijas ražošana ir ievērojami efektīvāka kā tikai elektroenerģijas saņemšana no elektriskā tīkla. Saņemot siltumu no elektroenerģijas ražošanas iekārtas, vairums koģenerācijas iekārtu ļauj ievērojami ietaupīt naudu, jo nav nepieciešams papildus siltuma avots, tādējādi tiek patērēts mazāk kurināmā.

Līdz ar naftas un gāzes cenu pieaugumu un nepieciešamību samazināt siltumnīcas efekta gāzu emisiju apjomu koģenerācija kļūst ekonomiski arvien izdevīgāka un populārāka. Arī valstu pārvaldes aizvien vairāk ekonomiski stimulē ilgtspējīgo enerģijas resursu izmantošanu.