Koöperaasje

waarmtekrachtfabryk
BY MATTHEW F HILL

Wat is koöperaasje

La cogeneration It is in proseduere wêrby't elektryske en termyske enerzjy tagelyk kinne wurde krigen. Dat makket it in effisjint alternatyf foar enerzjyfoarsjenning yn operaasjes lykas de soldaat.

Yn ferliking mei in ienfâldige generator meganyske enerzjy en waarmte as elektryske enerzjy, yn in waarmtekoalgenerator wurde beide berikt en wurdt de produsearre waarmte brûkt foardat it wurdt oerbrocht nei it miljeu. It is gelyk oan de MGU-H fan in Formule 1, as foar bepaalde systemen foar enerzjyherstel lykas de turbo, ensfh.

Op dizze manier is de elektryske enerzjy genereare yn 'e motor kin profitearje foar guon applikaasjes, en de waarmte opwekt tidens it generaasjeproses sil ek wurde brûkt foar oare hulpprogramma's. Yn in ynterne ferbaarningsmotor as generator wurdt waarmte gewoan ferdreaun sûnder gebrûk.

Foardielen en neidielen

Under de foardielen fan kogeneraasje binne:

  • Enerzjy besparje, nettsjinsteande wat guon saakkundigen suggerearje. It is fanwegen de tanimming fan prestaasjes om ek te profitearjen fan 'e ferdreaune waarmte om it yn enerzjy te transformearjen.
  • Ekonomyske besparring. Effisjint wêze ymplisearret ek besparring yn brânstof, wat op 'e lange termyn de kosten fan dizze koöperaasjesystemen kompensearret.
  • Ivflaat fan it earste punt ek resultaten mear respekt foar it miljeu. As jo ​​in effisjinter systeem hawwe, fergrieme jo minder enerzjy en is it skjinner, en troch mear te produsearjen mei minder besparje jo ek op fersmoargjende brânstoffen en útstjit. Derneist kinne effisjinterere en minder fersmoargjende brânstoffen, lykas gas, brûkt wurde.
  • Grutter ûnôfhinklikens en feiligens fan systemen foar elektryske stroomfoarsjenning. Wylst se har eigen elektryske enerzjy generearje, kinne se mear ôfhinklik wêze fan 'e netwurken en stroomlinen, en yn gefal fan in stroomsteuring, mikro-útfal, oerlêst, en oare technyske problemen, sille se kinne bliuwe operearje.
  • Ut it foarige punt folget dat ek jo sille net sa folle ôfhingje fan 'e machtlinen, dy't it enerzjyferbrûk fermindert fan planten dy't wierskynlik fossile brânstof sille wêze as mei hege CO2 -útstjit. En fansels, troch it gebrûk fan dizze rigels te ferminderjen, wurde minder drippen as fluktuaasjes genereare yn 'e line.
  • Troch te wurden produsearre op itselde plak wêr't de enerzjy wurdt ferbrûkt, wurde de lading en de lange rinnen fermindere, en dat implisearret minder ferliezen troch it Joule -effekt. Dit fergruttet de effisjinsje noch mear.

It is lykwols frijwat in âlde technology, en it is sûnt de earste helte fan 'e XNUMXe ieu brûkt troch in protte bedriuwen om har eigen elektrisiteit te produsearjen mei lytse stoom as hydraulyske turbines en sadwaande selsfoarsjennend te wêzen op in mear betroubere manier dan ôfhinklik fan elektryske netwurken en linen. op it stuit net heul stabyl. Om dizze reden en om oare redenen, lykas oare systemen, hat it ek de neiging om te hawwen neidielen oars soe it perfekt wêze, en dit is net it gefal:

  • Ien fan 'e grutste problemen mei dizze technology is dat it djoer en kompleks is. Dat betsjut dus mear ynvestearring, hoewol enerzjybesparring oanstriid is om dy earste kosten op 'e lange termyn te kompensearjen.
  • Underhâlds- en reparaasjekosten kinne ek heger wêze, fanwegen it foarige punt.
  • Derneist resulteart enerzjy op lytsere skaal, fergelike mei grutte planten, yn hegere kosten, oars binne gelyk.

Lykas jo kinne sjen, hat elk systeem syn foardielen en neidielen te evaluearjen foardat jo in beslút nimme.

Klassifikaasje

Koöperaasjeplanten kinne wêze sortearje neffens ferskate kritearia...

Neffens de waarmte motor brûkt

Yn 't algemien wurdt altyd ferwiisd as d'r in poging wurdt makke om in waarmtewarmtefabryk yn in kategory te pleatsen. soarte fan waarmte motor brûkt as boarne fan enerzjy.

Steam turbine

De termyske motor dy't it meast wurdt brûkt foar termyske enerzjysintrales is meastentiids stoomturbines, dat is in konvinsjonele generator fan elektryske enerzjy dy't syn rotor sil ferpleatse tank oan 'e ympuls dy't it genereart. stoom druk krigen fan in waarmteboarne (stienkoal, gas as brânstof, biomassa, kearnreaktor, ...).

Lykwols, dit soarte fan turbine it is net sa faak foar koöperaasje. Dit soarte turbines kinne ek wurde brûkt as d'r restwarmte is fan in oare produksjeboarne of motor, en dêrfan profitearje om de beweging fan 'e turbine te generearjen.

Mei dit soarte alternators, de ynstalleare krêften Se binne heech, fan ferskate MW (Megawatt) en har ynstallaasjekosten binne ek ôfhinklik fan de ynstalleare krêft, hoewol it leger is yn fergeliking mei oare alternative as kombineare syklusmotoren. Troch neidielen hawwe se dat de fasiliteiten wat kompleks binne.

Binnen stoomturbinegenerators, ferskate syklusen tidens de proseduere:

  1. Back turbine stoomturbine ynstallaasjes. De stoom produsearre yn in ketel wurdt útwreide yn in turbine oant de wurkdruk fan 'e brûker en de útlaatstoom fan' e turbine is de nuttige waarmte fan it koöperaasjesysteem.
  2. Kondensearjende stoomturbine -ynstallaasjes mei ekstraksje. De stoom wurdt útwreide yn 'e turbine oant in druk ûnder de atmosfear mei in kondensor. Dit fergruttet de enthalpysprong yn 'e turbine en har krêft.

Gas turbine

Yn dit type turbines, ynstee fan stoom te brûken lykas yn it foarige gefal, de brûk in gas. Normaal is it in útlaatgas fan turbines dy't op in hegere temperatuer wiene as fan ferbaarningsmotoren. Om in analogy te meitsjen, is it lykas de turbo yn auto's as MGU-H yn Formule 1, dy't foardielet fan 'e gassen mei hege enerzjy út' e útlaat om de turbo oan te rieden foardat it kin wurde frijlitten yn 'e sfear. Dit bart net yn atmosfearyske motoren, wêr't ienris ferbaarning foarkomt, wurde de gassen frijlitten sûnder folle gebrûk ...

Kombineare syklus

kombinearre syklus kogeneraasje skema

Yn in a kombinearre syklus macht plant twa thermodynamyske syklussen wurde kombineare yn itselde enerzjyproduksjessysteem. Oan 'e iene kant wurdt wetterdamp brûkt en oan' e oare kant it wurk fan in gasprodukt fan ferbaarning. Bygelyks, in stienkoal kin wurde brûkt om wetter te ferwaarmjen en stoom te generearjen by hege druk dy't de turbine fan 'e elektryske generator beweecht en, oan' e oare kant, it gas út it skoarstienprodukt fan ferbaarning om dêrfan te profitearjen om mear enerzjy te generearjen .

Dat wurdt in heger effisjinsje en gebrûk fan primêre brânstof. Om't yn in typyske waarmtewarmtefabryk it mooglik is om te profitearjen fan sawat 25 of 35% (opbringst) fan 'e ferbaarne brânstof (dy fan benzine binne minder effisjint dan dy fan diesel). De rest wurdt ferlern yn 'e foarm fan waarmte fanwege de wriuwing fan' e dielen en oare ferliezen.

Troch ko-generearjen kinne de sifers boppe 50% oprinne en sels berikke opbringst 85%. Dat is in protte, yn betinken nommen dat de perfekte masine 100% prestaasjes hat, mar it is wat teoretysk dat yn 'e realiteit net bestiet, elke masine hat in ferlies, hoe lyts ek.

Sette In foarbyld praktysker, as jo sjogge nei de benzinemotoren fan in F1 Otto -syklus en atmosfearysk, berikte it yn 'e bêste gefallen in gebrûk fan 30%. Dat betsjut dat 70% fan 'e enerzjy yn benzine ferlern giet as wriuwingswarmte en mar 30% wurdt oerbrocht as trekkracht om de auto oan te driuwen. Mei de komst fan 'e hybride motor mei systemen lykas de MGU-H en MGU-K, is 50% effisjinsje berikt fia turbomotoren kombineare mei elektryske ...

As de brânstoffen dy't wurde brûkt by waarmtekoalgeneraasje effisjinter binne dan tradisjonele, lykas guon gassen, as miljeufreonliker, lykas biomassa (ôffal dat oars net soe wurde brûkt), kin enerzjy wurde opwekt mei in legere miljeu -ynfloed.

En it krijen fan in hegere prestaasjes betsjuttet dat jo in effisjinter systeem hawwe, dus mear enerzjy produsearje mei minder CO2 -útstjit, iets dat yn tiden fan klimaatnoodsituaasje fan libbensbelang is.

Alternative ynterne ferbaarningsmotor

Uteinlik, binnen de soarten neffens it type motor, hawwe jo ek de typyske wederkerende ynterne ferbaarningsmotoren, lykas dy fan auto's as motorfytsen. Se wurde sa neamd, om't se in floeibere brânstof brûke dy't yn har silinders wurdt spuite om in eksploazje as ynterne ferbaarning te generearjen dy't in wederkerende beweging sil generearje fan in piston dy't sil wurde taheakke oan in krukas om de wederkerende beweging te transformearjen nei rotearend troch in as.

Dizze motors kinne fan wêze ferskate soarten, lykas dy fan 'e Otto -syklus (benzine), as dy fan' e Diesel -syklus (diesel). Watfoar brânstof se dan ek brûke, en hokker type bankhoeke se ek hawwe, de beweging sil altyd alternatyf wêze. Dat ûnderskiedt se fan rotarys, lykas jetjets, as Wankel -motoren.

Neffens de folchoarder fan generaasje en konsumpsje

Bywenjen fan 'e generaasje folchoarder en enerzjyferbrûk, sy hawwe:

  • Kop- as topping -systemen: binne dy syklussen wêryn in ynterne ferbaarningsmotor dejinge sil wêze dy't enerzjy leveret oan it waarmtekoalsysteem om de waarmte en elektrisiteit te krijen dy't wurdt brûkt troch de brûker. Dat is, it is it konvinsjonele systeem.
  • Sturt- of boaiemsystemen: ôffalwarmte as brânstof wurdt brûkt om nuttige waarmte en elektrisiteit te krijen, dat is, it is in soarte fan systeem foar enerzjyherstel. Dit is hoe't it mooglik is enerzjy te generearjen fia ôffal dat soe wurde fergriemd yn elke oare motor.

Neffens de alternatorferbining

Neffens de alternatorferbining jo kinne hawwe:

  • Isolearre as eilânsystemen: it koöperaasjesysteem sil net wurde oansletten op it iepenbiere elektrisiteitsnet, mar moat in eigen regulator hawwe fan generearre macht en frekwinsje foar de produsearre elektryske enerzjy. Dit is as in isolearre generator.
  • Yntegrearre as ûnderling ferbûn systemen: it koöperaasjesysteem is parallel ferbûn mei it iepenbiere elektrisiteitsnet, sadat de brûker sawol levering kin krije fan it net as fan 'e generator. Dat foeget dûbele feiligens ta om it oanbod te garandearjen yn gefal dat ien fan 'e twa systemen mislearret.

Kogeneraasjeplant

In waarmtewarmtefabryk, no't jo de soarten motoren en bestjoeringssystemen kinne kontrolearje, sil bestean út it folgjende kearn items foar syn funksjonaliteit:

  • Primêre enerzjyboarne: dat is de primêre brânstof, lykas brânstof, diesel, ierdgas, biomassa, stienkoal, ensfh.
  • Motor of ketel: yn gefal fan fossile brânstof, is in motor nedich foar de ferbaarning. Se kinne alternatyf wêze. En as gas, stienkoal as biomassa wurdt brûkt, wurdt in ketel wêr't de brûkte brânstof wurdt ferbaarnd.
  • Turbine as generator (meganysk systeem foar enerzjyferbrûk): de enerzjy krigen yn it foarige elemint moat wurde oerdroegen fan in skaft nei in turbine of troch middel fan in gas dat troch buizen sirkuleart en de wielfoarmige messen fan 'e generator as turbine beweecht. Mei de beweging generearre, wurdt de elektryske enerzjy krigen yn 'e alternator of wikkeljen fan' e turbine as generator.
  • Heat gebrûk systeem: it is mooglik om de ferbaarningsgassen fan 'e útstjitten as dy fan' e ketel troch waarmtewikselers te kanalisearjen, wêrtroch se troch in spoel kinne gean dy't wetter as in oar gas kin ferwaarmje om te profitearjen fan dy meganyske krêft yn in nije syklus om te generearjen elektryske enerzjy yn oare sekundêre turbines.
  • Koelsysteem: de waarmtewikselers as systemen kinne ek tsjinje as koelers foar de motor. D'r kinne lykwols oare systemen wêze, lykas koeltorens om it gas as stoom fierder te koelen foardat it yn 'e sfear wurdt frijlitten.
  • Systemen helptsjinsten: D'r kinne oare hulpsystemen wêze yn in waarmtewarmte -plant as plant, lykas systemen foar wetterbehandeling, drukkontrôle foar stoom, ensfh. Meastal regele troch komputersystemen mei spesifike software om de taak te automatisearjen.
  • Streamtafier: úteinlik sil de produsearre elektryske enerzjy direkt nei de brûker as konsumint gean. Jo moatte miskien troch in stroomfoarsjenning gean om it te behanneljen of fia in transformator om de spanning oan te passen. As d'r gjin konsumint is, kin d'r in opslachsysteem wêze, lykas in grutte batterij.

Dit is hoe't in koöperaasjefabryk wurket fan it begjin oant de elektryske enerzjy wurdt krigen, troch al dy stadia giet.

Koöperaasje yn Spanje

koöperaasje yn Spanje in yndustrieel proses

Koöperaasje wurdt breed brûkt yn Jeropeeske Uny, en dus ek yn Spanje Dit soarte fan enerzjysunige planten mei hege effisjinsje is befoardere. Plannen binne útfierd om dizze soarten planten stadichoan te ferheegjen, sadat se yn 20 hast 2020% fan 'e nasjonale elektrisiteitsproduksje berikke.

It is in goede manier om elektrisiteit te generearjen effektyf en duorsum binnen lannen dy't noch altyd in hege ôfhinklikens hawwe fan fossile brânstoffen en net safolle nukleêre as duorsume planten hawwe. Enerzjy produsearje lykas dit is net allinich goed foar it miljeu, it sil ek goedkeape enerzjy wêze om produksjekosten en de definitive enerzjypriis te ferminderjen.

Derneist, as dizze planten tichtby de grutte yndustriële as stedske sintra lizze wêr't de enerzjy wurdt konsumeare, grutte ferliezen wurde mijd troch Joule -effekt fan lange krêftlinen, en dat yn AC in folle lytser effekt is dan yn DC. En as it wurdt levere op in koartere ôfstân, wurde mooglike besunigings yn 'e oanbod as blackouts feroarsake troch problemen yn' e elektryske line, as netwurk, fanwegen meteorologyske faktoaren en fan oare soarten, ek fermindere.

Dat allegearre bringt mear foardielen foar de Spaanske yndustriële stof dy't it ynternasjonaal mear konkurrearjend meitsje. Fanút de 353MW oan waarmtekoalproduksje produsearre yn 1990 binne wy ​​yn tsien jier (2000) tanommen nei hast 5000MW en yn 2008 oant 6000MW te oertsjûgjen, mar it weromlûken fan guon planten dy't it ein fan har libben hawwe berikt of yn ôfwachting fan renovaasje wiene, hawwe berikt dat dit Dat figuer is hjoed sakke nei sawat 4500MW.

D'r is lykwols noch in protte te dwaan, om't in stap is makke is net genôch... En dat is yn Jeropa op it stuit sawat 125.000MW fan kogeneraasje, fergelike mei 82.400MW yn 'e Feriene Steaten. De liedende lannen yn 'e EU binne Dútslân, mei 37.000MW, folge troch Italië, Nederlân, Poalen, Finlân en Spanje.

Koggeneraasje mei hege effisjinsje

Hâld der rekken mei dat koalgeneraasje makket De priis fan MWH (Megawatt per oere) is tusken € 5.5 en € 8 minder dan it brûken fan oare produksjeboarnen. En dy fluktuaasjes binne te tankjen oan 'e effisjinsje fan' e waarmtekrachtfabryk. As jo ​​ien fan gruttere effisjinsje hawwe, sille de besparingen grutter wêze en de útstjit leger.

Foar Chege effisjinsje berikke yn kogeneraasje wurde kombineare syklussen brûkt ynstee fan aparte, lykas jo al yn foarige seksjes hawwe lêzen. Op dizze manier is it mooglik om gruttere prestaasjes te heljen út 'e brûkte primêre brânstof.

Koöperaasje en ôffal

jiske. Koöperaasje ôffal

Hege-effisjinsje koöperaasje ek ferminderje CO2 -útstjit en ôffal produsearre ûnder gelikense omstannichheden fergelike mei termyske enerzjysintrales dy't fossile brânstoffen brûke. Derneist, as biomassa wurdt brûkt ynstee fan tradisjonele brânstoffen, helpt it ek om ôffal fan oare yndustry te ferneatigjen (hûden, skelpen of bonken út 'e fiedingssektor, droech fêste ôffal fan wetterbehandelingsynstallaasjes, ensfh.).

Oangeande it ôffal fan 'e waarmtewarmtefabryk sels, is it gewoanlik gelyk oan elke oare thermyske plant, hoewol yn mindere mjitte foar elke produsearre MW. Dizze resten geane troch jiske troch ferbaarning en gassen. Sels guon jiske kin opnij brûkt wurde foar oare yndustry. Bygelyks, guon ekologyske sementen se kinne as fan oare yndustry as grûnstof brûke.

Biomassa kogeneraasje

koöperaasje en biomassa, in brânstof en recycling

La biomassa It is in soart brânstof dat hieltyd mear wurdt brûkt foar termyske enerzjysintrales. It is saak dy't sammelt troch minsklike aktiviteit as yndustriële ôffal dat kin wurde brûkt foar enerzjy doe't it earder gewoan waard ôffierd op stoartplakken. Dizze ôffal kinne direkt ferbaarnd wurde om in boarne fan waarmte te krijen en enerzjy te generearjen of wurde omfoarme ta brânstof troch bepaalde prosedueres dy't moatte wurde brûkt foar ferbaarnen en folgjende enerzjyproduksje.

Foarbylden fan biomassa Se binne:

  • Beammen en planten snoeiresten, droege blêden, stoppels, ensfh.
  • Oerbleaune biomassa as byprodukten fan 'e yndustry, lykas plantaardich wetter ôflaat fan it krijen
  • fan oalje, skylde fruchten en droege fruitskillen yn fabryken, oerbliuwsels fan timmerjen en zagerijen, oerbliuwsels fan papierfabriken, meubels, ensfh.
  • Fêst bliuwt as gefolch fan behanneling fan ôffalwetter. Sels fermentaasjegassen fan 'e fermentaasje fan rioelôffal of feekrêften kinne gassen produsearje lykas metaan.
  • Recycling fan oaljes.
  • Gewassen dy't spesjaal binne rekke foar it krijen fan biobrânstoffen (granen en sieden), lykas biodiesel, bioethanol, ensfh.

Utsein yn it lêste gefal, yn alle foargeande is it net nedich om in spesifike brânstof te produsearjen, gewoan te profitearjen fan byprodukten dy't oars soe wurde smiten, en nei alle gedachten fersmoargjend.

Koöperaasje mei ierdgas

gasturbine foar koöperaasje

Yn plak fan oare fossile brânstoffen as biomassa te brûken, kin kogeneraasje ek dien wurde troch ierdgas as brânstof. De Jeropeeske Uny hat as doel broeikasgassen (GHG) te ferminderjen tusken 80% en 95% yn 2050 fergelike mei 1990, en dêrfoar ûndersiket it in protte alternativen, ynklusyf ierdgas.

In earste stap is om duorsume enerzjy te ferheegjen nei 27% fan 'e produksje op it grûngebiet fan' e EC om de reduksje fan broeikasgassen mei 40% te ferminderjen oant 2030. En dat betsjuttet ek dat oare brânstoffen wurde ferfongen troch ierdgas omdat:

  • It stjit minder CO2 út dan oare brânstoffen, sadat it helpt it broeikaseffekt te ferminderjen, en de loftkwaliteit ferbetteret.
  • It emit gjin dieltsjes yn har ferbaarning.
  • Redukt koalmonokside -útstjit mei 80%.
  • Ekonomyske besparring soe ek in wichtige faktor wêze, om't it de kosten mei 50% soe ferminderje yn ferliking mei benzine en 30% yn ferliking mei diesel.
  • Gasferbrâning stjoert minder lûdsoerlêst út dan oare alternative ynterne ferbaarningsmotoren.

Om jo in idee te jaan, ierdgas allinich te brûken fia de netwurken fan Nedgia Cegas dy't kinne útstjoere 1.800.000 ton CO2 minder.

Kombinaasje fan kombineare syklus

Jo hawwe al kinne bestudearje wat de kombinearre syklus, dy't kogeneraasje noch effisjinter makket en bettere haadbrânstof leveret. Lykas ik al neamde, kinne dit ek emissies ferminderje en mear enerzjy krije op in goedkeapere manier. En alles tank oan it brûken fan kombineare syklusen foar better gebrûk fan waarmte.