Kogjenerimi

impianti i kogjenerimit
NGA MATTHEW F HILL

Çfarë është bashkëprodhimi

La kogjenerimi Shtë një procedurë me anë të së cilës energjia elektrike dhe termike mund të merret njëkohësisht. Kjo e bën atë një alternativë efikase për furnizimin me energji në operacione të tilla si ushtari.

Krahasuar me një gjenerator të thjeshtë energjia mekanike dhe nxehtësia ose energjia elektrike, në një gjenerator të bashkëprodhimit të dy arrihen dhe nxehtësia e prodhuar përdoret para se të transferohet në mjedis. Similarshtë e ngjashme me MGU-H të një Formula 1, ose me disa sisteme të rimëkëmbjes së energjisë siç është turbo, etj.

Në këtë mënyrë, energjia elektrike e gjeneruar në motor është mund të përfitojnë për disa aplikime, dhe nxehtësia e gjeneruar gjatë procesit të gjenerimit do të përdoret gjithashtu për shërbimet e tjera. Në një motor ose gjenerator me djegie të brendshme, nxehtësia thjesht shpërndahet pa përdorim.

Avantazhet dhe disavantazhet

Ndërmjet përparësitë e bashkëprodhimit Ato janë:

  • Kursim energjie, pavarësisht asaj që sugjerojnë disa ekspertë. Isshtë për shkak të rritjes së performancës për të përfituar gjithashtu nga nxehtësia e shpërndarë për ta transformuar atë në energji.
  • Kursimet ekonomikeMe Të qenit efikas nënkupton edhe kursimin e karburantit, i cili në afat të gjatë kompenson koston e këtyre sistemeve të bashkëprodhimit.
  • Rezulton edhe derivati ​​i pikës së parë më respektues ndaj mjedisitMe Nëse keni një sistem më efikas, humbni më pak energji dhe është më i pastër, dhe duke prodhuar më shumë me më pak ju kurseni edhe në lëndë djegëse ndotëse dhe emetime. Përveç kësaj, lëndë djegëse më efikase dhe më pak ndotëse, siç është gazi, mund të përdoren.
  • Pavarësi dhe siguri më e madhe e sistemeve të furnizimit me energji elektrikeMe Ndërsa prodhojnë energjinë e tyre elektrike, ata mund të jenë më të varur nga rrjetet dhe linjat e energjisë, dhe në rast të ndërprerjes së energjisë, mikro-ndërprerjes, mbingarkesave dhe problemeve të tjera teknike, ata do të vazhdojnë të funksionojnë.
  • Nga pika e mëparshme rrjedh gjithashtu se nuk do të vareni aq shumë nga linjat e energjisë, e cila zvogëlon konsumin e energjisë të bimëve që ka të ngjarë të jenë lëndë djegëse fosile ose me emetime të larta të CO2. Dhe sigurisht, duke zvogëluar përdorimin e këtyre linjave, më pak pika ose luhatje gjenerohen në linjë.
  • Duke u prodhuar në të njëjtin vend ku energjia do të konsumohet, ngarkesa dhe vrapimet e gjata zvogëlohen, dhe kjo nënkupton më pak humbje për shkak të efektit JouleMe Kjo rrit efikasitetin edhe më shumë.

Sidoqoftë, është një teknologji mjaft e vjetër dhe është përdorur që nga gjysma e parë e shekullit të XNUMX-të nga shumë kompani për të prodhuar energjinë e tyre elektrike me turbina të vogla me avull ose hidraulikë dhe kështu të jenë të vetë-mjaftueshëm në një mënyrë më të besueshme sesa në varësi të rrjetet dhe linjat elektrike.jo shumë të qëndrueshme në atë kohë. Për këtë arsye dhe për arsye të tjera, si sistemet e tjera, ajo gjithashtu tenton të ketë disavantazhet përndryshe do të ishte perfekte, dhe ky nuk është rasti:

  • Një nga problemet më të mëdha me këtë teknologji është se është e shtrenjtë dhe komplekse. Pra, kjo do të thotë më shumë investime, megjithëse kursimet e energjisë kanë tendencë të kompensojnë atë shpenzim fillestar në planin afatgjatë.
  • Kostot e mirëmbajtjes dhe riparimit gjithashtu mund të jenë më të larta, për shkak të pikës së mëparshme.
  • Përveç kësaj, prodhimi i energjisë në një shkallë më të vogël, në krahasim me bimët e mëdha, rezulton në kosto më të larta, gjëra të tjera janë të barabarta.

Siç mund ta shihni, çdo sistem ka të vetin avantazhet dhe disavantazhet që duhen vlerësuar para marrjes së një vendimi.

Klasifikim

Bimët e bashkëprodhimit mund të jenë rendit sipas kritereve të ndryshme...

Sipas motorit të nxehtësisë të përdorur

Në përgjithësi, sa herë që bëhet një përpjekje për të vendosur një fabrikë të bashkëprodhimit në një kategori, referenca bëhet gjithmonë. lloji i motorit të nxehtësisë përdoret si burim energjie.

Turbinë me avull

Motori i nxehtësisë më i përdorur për termocentralet janë zakonisht turbinat me avull, domethënë një gjenerator konvencional i energjisë elektrike që do të lëvizë rotorin e tij falë impulsit që gjeneron. presioni i avullit të marra nga një burim nxehtësie (kaldaja qymyri, djegia e gazit ose karburantit, biomasa, reaktori bërthamor, ...).

Sidoqoftë, ky lloj turbine nuk është aq e shpeshtë për bashkëprodhim. Ky lloj turbinash mund të përdoret gjithashtu kur ka nxehtësi të mbetur nga një burim ose motor tjetër prodhimi, duke përfituar prej tij për të gjeneruar lëvizjen e turbinës.

Me këtë lloj alternatorësh, fuqitë e instaluara Ato janë të larta, prej disa MW (Megavat) dhe kostoja e instalimit të tyre gjithashtu varet nga fuqia e instaluar, edhe pse është më e ulët në krahasim me motorët e tjerë alternativë ose të ciklit të kombinuar. Nga të këqijat ata kanë se objektet janë disi komplekse.

Brenda gjeneratorëve të turbinave me avull, disa ciklet gjatë procedurës:

  1. Instalimet e turbinës me avull nën presion. Avulli i prodhuar në një kazan zgjerohet në një turbinë deri në presionin e punës së përdoruesit dhe avulli i shkarkimit nga turbina është nxehtësia e dobishme e sistemit të bashkëprodhimit.
  2. Kondensimi i instalimeve të turbinave me avull me nxjerrjeMe Avulli zgjerohet në turbinë në një presion nën atmosferik me anë të një kondensatori. Kjo rrit kërcimin e entalpisë në turbinë dhe fuqinë e saj.

Turbinë me gaz

Në këtë lloj turbine, në vend që të përdorni avull si në rastin e mëparshëm, përdorni gazMe Normalisht është një gaz shter nga turbinat që ishin në një temperaturë më të lartë ose nga motorët me djegie. Për të bërë një analogji, është si turbo në makina ose MGU-H në Formula 1, i cili përfiton nga gazrat me energji të lartë nga shkarkimet për të drejtuar turbocharger para se të lejojë që të lëshohet në atmosferë. Kjo nuk ndodh në motorët atmosferikë, ku sapo të ndodhë djegia, gazrat lirohen pa shumë përdorim ...

Cikli i kombinuar

skema e kombinimit të ciklit të kombinuar

Në një termocentrali i ciklit të kombinuar dy cikle termodinamike kombinohen në të njëjtin sistem të prodhimit të energjisë. Nga njëra anë, avulli i ujit përdoret dhe nga ana tjetër puna e një produkti gazi të djegies. Për shembull, një kazan me qymyr mund të përdoret për të ngrohur ujin dhe për të gjeneruar avull me presion të lartë që drejton turbinën e gjeneratorit elektrik dhe, nga ana tjetër, gazin nga produkti i oxhakut të djegies për të përfituar nga ai për të gjeneruar më shumë energji.

Kjo bëhet më e lartë efikasitet dhe përdorimi i karburantit parësor. Meqenëse në një fabrikë tipike të bashkëprodhimit është e mundur të përfitosh nga rreth 25 ose 35% (rendimenti) i karburantit të djegur (ato të benzinës janë më pak efikase se ato të naftës). Pjesa tjetër humbet në formën e nxehtësisë për shkak të fërkimit të pjesëve dhe humbjeve të tjera.

Duke bashkë-gjeneruar shifrat mund të rriten mbi 50% dhe madje të arrijnë rendimentet 85%. Kjo është shumë, duke pasur parasysh se makina perfekte ka një performancë 100%, por është diçka teorike që nuk ekziston në realitet, çdo makinë ka një humbje sado të vogël.

Te vendosesh Nje shembull më praktike, nëse shikoni motorët me benzinë ​​të një cikli F1 Otto dhe atmosferik, ai arriti një shfrytëzim prej 30% në rastet më të mira. Kjo do të thotë se 70% e energjisë në benzinë ​​humbet si nxehtësi fërkimi dhe vetëm 30% transmetohet si fuqi tërheqëse për të shtyrë makinën. Me ardhjen e motorit hibrid me sisteme të tilla si MGU-H dhe MGU-K, efikasiteti 50% është arritur përmes motorëve turbo të kombinuar me energji elektrike ...

Nëse lëndët djegëse të përdorura në bashkëprodhim janë më efikase se ato tradicionale, të tilla si disa gazra, ose më miqësore me mjedisin, si p.sh. biomasa (mbeturinat që përndryshe nuk do të përdoreshin), energjia mund të gjenerohet me një ndikim më të ulët mjedisor.

Dhe marrja e një performance më të lartë do të thotë që ju keni një sistem më efikas, pra, duke prodhuar më shumë energji me më pak emetime të CO2, diçka që në kohë emergjence klimatike është jetike.

Motori alternativ me djegie të brendshme

Së fundi, brenda llojeve sipas llojit të motorit, ju gjithashtu keni tipiken motorët me djegie të brendshme reciproke, si ato të makinave ose motoçikletave. Ata janë quajtur kështu sepse përdorin një lëndë djegëse të lëngshme që injektohet në cilindrat e tyre për të gjeneruar një shpërthim ose djegie të brendshme që do të gjenerojë një lëvizje reciproke të një pistoni që do të ngjitet në një bosht me gunga për të transformuar lëvizjen reciproke në rrotullim përmes një boshti.

Këta motorë mund të jenë të lloje të ndryshme, siç janë ato të ciklit Otto (benzinë), ose ato të ciklit Diesel (naftë). Çfarëdo karburanti që përdorin, dhe çfarëdo lloji të këndit të stolit që ata kanë, lëvizja do të jetë gjithmonë alternative. Kjo i dallon ata nga rrotulluesit, si avionët jet, ose motorët Wankel.

Sipas sekuencës së prodhimit dhe konsumit

Duke marrë pjesë në sekuenca e prodhimit dhe konsumi i energjisë, ata kane:

  • Sistemet e kokës ose të mbushjes: janë ato cikle në të cilët një motor me djegie të brendshme do të jetë ai që siguron energji në sistemin e bashkëprodhimit për të marrë nxehtësinë dhe energjinë elektrike të përdorur nga përdoruesi. Kjo do të thotë, është sistemi konvencional.
  • Sistemet e bishtit ose fundimit: nxehtësia e mbeturinave ose karburanti përdoret për të marrë nxehtësi dhe energji elektrike të dobishme, domethënë është një lloj sistemi i rikuperimit të energjisë. Kështu është e mundur të gjenerohet energji përmes mbeturinave që do të treten në çdo motor tjetër.

Sipas lidhjes së alternatorit

Sipas lidhjes së alternatorit mund te kesh:

  • Sisteme të izoluara ose ishuj: sistemi i bashkëprodhimit nuk do të lidhet me rrjetin elektrik publik, por duhet të ketë rregullatorin e vet të fuqisë dhe frekuencës së gjeneruar për energjinë elektrike të prodhuar. Ky është si një gjenerator i izoluar.
  • Sisteme të integruara ose të ndërlidhura: sistemi i bashkëprodhimit është i lidhur paralelisht me rrjetin publik të energjisë elektrike, kështu që përdoruesi do të jetë në gjendje të marrë furnizim si nga rrjeti ashtu edhe nga gjeneratori. Kjo shton siguri të dyfishtë për të garantuar furnizimin në rast se një nga dy sistemet dështon.

Impianti i kogjenerimit

Një fabrikë e bashkëprodhimit, tani që keni qenë në gjendje të kontrolloni llojet e motorëve dhe sistemeve operative, do të përbëhet nga sa vijon sendet thelbësore për funksionueshmërinë e tij:

  • Burimi kryesor i energjisë: ky është karburanti kryesor, siç janë karburanti, nafta, gazi natyror, biomasa, qymyri, etj.
  • Motori ose kaldaja: në rast se është një lëndë djegëse fosile, nevojitet një motor për të kryer djegien. Ato mund të jenë alternative. Dhe nëse përdoret gaz, qymyr ose biomasë, një kazan ku karburanti i përdorur digjet.
  • Turbina ose gjeneratori (sistemi i përdorimit të energjisë mekanike): energjia e marrë në elementin e mëparshëm duhet të transmetohet nga një bosht në një turbinë ose me anë të një gazi që qarkullon nëpër tuba dhe lëviz tehet në formë rrote të gjeneratorit ose turbinës. Me lëvizjen e krijuar, energjia elektrike merret në alternatorin ose mbështjelljen e turbinës ose gjeneratorit.
  • Sistemi i shfrytëzimit të nxehtësisë: është e mundur të kanalizoni gazrat e djegies nga shkarkimet ose ato nga kaldaja përmes shkëmbyesve të nxehtësisë, duke i bërë ata të kalojnë nëpër një spirale që mund të ngrohë ujin ose një gaz tjetër për të qenë në gjendje të përfitojnë nga ajo forcë mekanike në një cikël të ri për të gjeneruar energjia elektrike në turbinat e tjera dytësore.
  • Sistemi i ftohjes: shkëmbyesit e nxehtësisë ose sistemet mund të shërbejnë gjithashtu si ftohës për motorin. Sidoqoftë, mund të ketë sisteme të tjera të tilla si kullat ftohëse për të ftohur më tej gazin ose avujt para se ta lëshojnë atë në atmosferë.
  • Sistemet ndihmëse: mund të ketë sisteme të tjera ndihmëse në një impiant ose fabrikë të bashkëprodhimit, siç janë sistemet e trajtimit të ujit, kontrolli i presionit për avullin, etj. Zakonisht kontrollohet nga sistemet kompjuterike me softuer specifik për të automatizuar detyrën.
  • Furnizimi me energji elektrike: më në fund, energjia elektrike e prodhuar do t'i shkojë drejtpërdrejt përdoruesit ose konsumatorit. Ju mund të keni nevojë të kaloni përmes një furnizimi me energji elektrike për ta trajtuar atë ose përmes një transformatori për të përshtatur tensionin. Nëse nuk ka konsumator, mund të ketë një sistem ruajtjeje, siç është një bateri e madhe.

Kështu funksionon një impiant i bashkëprodhimit që nga fillimi deri sa të merret energjia elektrike, duke kaluar nëpër të gjitha këto faza.

Kogjenerimi në Spanjë

bashkëprodhimi në Spanjë një proces industrial

Kogjenerimi përdoret gjerësisht në Bashkimi Evropian, dhe për këtë arsye edhe në Spanjë Ky lloj i termocentraleve me efikasitet të lartë është promovuar. Janë zbatuar planet për të rritur gradualisht këto lloje të impianteve në mënyrë që ato të arrijnë pothuajse 20% të prodhimit kombëtar të energjisë elektrike në vitin 2020.

Shtë një mënyrë e mirë për të gjeneruar energji elektrike efektive dhe të qëndrueshme brenda vendeve që kanë ende një varësi të madhe nga lëndët djegëse fosile dhe nuk kanë aq shumë impiante bërthamore ose të rinovueshme. Prodhimi i energjisë si kjo nuk është i mirë vetëm për mjedisin, por do të jetë gjithashtu energji e lirë për të zvogëluar kostot e prodhimit dhe çmimin përfundimtar të energjisë.

Përveç kësaj, nëse këto bimë ndodhen pranë qendrave të mëdha industriale ose urbane ku energjia konsumohet, humbjet e mëdha shmangen nga efekti Joule i linjave të gjata të energjisë, dhe ai në AC është një efekt shumë më i vogël sesa në DC. Dhe nëse furnizohet në një distancë më të shkurtër, shkurtimet e mundshme të furnizimit ose ndërprerjet e shkaktuara nga problemet në linjën elektrike, ose rrjetin, për shkak të faktorëve meteorologjikë dhe llojeve të tjera, gjithashtu zvogëlohen.

E gjithë kjo sjell më shumë përparësi në pëlhurën industriale spanjolle që e bëjnë atë më konkurrues ndërkombëtarisht. Nga 353 MW të kogjenerimit të prodhuar në 1990 ne jemi rritur në dhjetë vjet (2000) në gati 5000 MW dhe në 2008 në më shumë se 6000 MW, por tërheqja e disa impianteve që kanë arritur në fund të jetës së tyre ose ishin në pritje të rinovimit kanë arritur që kjo shifra ka rënë në rreth 4500 MW sot.

Megjithatë, ka ende shumë për të bërë, pasi një hap është bërë nuk është e mjaftueshme… Dhe kjo në Evropë është rreth 125.000 MW aktualisht nga bashkëprodhimi, krahasuar me 82.400 MW në Shtetet e Bashkuara. Vendet kryesore në BE janë Gjermania, me 37.000 MW, e ndjekur nga Italia, Hollanda, Polonia, Finlanda dhe Spanja.

Kogjenerim me efikasitet të lartë

Mbani në mend se bashkëprodhimi bën çmimi i MWh (Megavat në orë) është midis 5.5 € dhe 8 € më pak sesa përdorimi i burimeve të tjera të prodhimit. Dhe ato luhatje janë për shkak të efikasitetit të impiantit të bashkëprodhimit. Nëse keni një efikasitet më të madh, kursimet do të jenë më të mëdha dhe emetimet më të ulëta.

Për Carrijnë efikasitet të lartë në bashkëprodhim, ciklet e kombinuara përdoren në vend të atyre të veçantë, siç e keni lexuar tashmë në pjesët e mëparshme. Në këtë mënyrë, është e mundur të nxirret efikasitet më i madh nga karburanti primar i përdorur.

Kogjenerimi dhe mbeturinat

hiri. Mbetje të bashkëprodhimit

Kogjenerim me efikasitet të lartë gjithashtu zvogëlimin e emetimeve të CO2 dhe mbeturinave të prodhuara në kushte të barabarta në krahasim me termocentralet që përdorin lëndë djegëse fosile. Përveç kësaj, nëse biomasa përdoret në vend të lëndëve djegëse tradicionale, ajo po ndihmon gjithashtu në shkatërrimin e mbeturinave nga industritë e tjera (lëkurë, guaska ose eshtra nga industria ushqimore, mbeturina të ngurta të thata nga impiantet e trajtimit të ujit, etj.).

Sa i përket mbetjeve nga vetë impianti i bashkëprodhimit, ato janë zakonisht të ngjashme me çdo termocentral tjetër, edhe pse në një masë më të vogël për secilën MW të prodhuar. Këto mbetje kalojnë nëpër hirin nga djegia dhe gazrat. Edhe disa hi mund të ripërdoren për industri të tjera. Për shembull, disa çimentot ekologjike ata mund të përdorin hirin nga industritë e tjera si lëndë të parë.

Kogjenerimi i biomasës

bashkëprodhimi dhe biomasa, lëndë djegëse dhe riciklimi

La biomasa Shtë një lloj karburanti që përdoret gjithnjë e më shumë për termocentralet. Mattershtë çështje që grumbullohet nga aktiviteti njerëzor ose mbeturinat industriale që mund të përdoren për energji kur më parë ato thjesht hidheshin në deponi. Këto mbeturina mund të digjen drejtpërdrejt për të marrë një burim nxehtësie dhe për të gjeneruar energji ose të transformohen në karburant me anë të procedurave të caktuara për t'u përdorur gjithashtu për djegien e tij dhe prodhimin pasues të energjisë.

Shembuj të biomasës shëndoshë:

  • Mbetjet e krasitjes së pemëve dhe bimëve, gjethet e thata, kashtë, etj.
  • Biomasa e mbetur ose nënproduktet e industrisë, të tilla si uji i perimeve që rrjedhin nga marrja
  • vaj, fruta të qëruara dhe arra të qëruara në fabrika, zdrukthtari dhe mbetje sharre, mbetje të fabrikës së letrës, mobilje, etj.
  • Mbetjet e ngurta si rezultat i trajtimit të ujërave të zeza. Edhe gazrat e fermentimit nga fermentimi i mbetjeve të ujërave të zeza ose jashtëqitja e bagëtive mund të prodhojnë gazra të tilla si metani.
  • Riciklimi i vajrave.
  • Të lashtat e korrura posaçërisht për të marrë biokarburantet (drithërat dhe farat), të tilla si biodizel, bioetanol, etj.

Me përjashtim të rastit të fundit, në të gjitha ato të mëparshme nuk është e nevojshme të prodhohet një karburant specifik, thjesht për të përfituar nga nënproduktet që përndryshe do të përfundonin duke u hedhur, dhe me shumë mundësi ndotës.

Kogjenerimi me gaz natyror

turbinë me gaz për kogjenerim

Në vend që të përdorni lëndë djegëse fosile ose biomasë, bashkëprodhimi mund të bëhet edhe nga gazi natyror si lëndë djegëseMe Bashkimi Evropian synon të zvogëlojë gazrat serë (GHG) midis 80% dhe 95% në vitin 2050 në krahasim me 1990, dhe për këtë po eksploron shumë alternativa, përfshirë gazin natyror.

Një hap i parë është ngritja e burimeve të rinovueshme në 27% të prodhimit në territorin e KE për të zvogëluar reduktimin e gazrave serrë me 40% deri në vitin 2030. Dhe kjo nënkupton gjithashtu zëvendësimin e karburanteve të tjerë me gaz natyror sepse:

  • Emeton më pak CO2 se lëndët djegëse të tjera, kështu që ndihmon në zvogëlimin e efektit serrë dhe përmirëson cilësinë e ajrit.
  • Nuk lëshon grimca në djegien e tij.
  • Redukton emetimet e monoksidit të karbonit me 80%.
  • Kursimet ekonomike do të ishin gjithashtu një faktor kyç, pasi do të ulnin koston me 50% në krahasim me benzinën dhe 30% në krahasim me naftën.
  • Djegia e gazit lëshon më pak ndotje zhurmë sesa motorët e tjerë alternativë me djegie të brendshme.

Për t'ju dhënë një ide, përdorimi i gazit natyror vetëm përmes rrjeteve të Nedgia Cegas lejohet të lëshojë 1.800.000 tonë CO2 më pak.

Cogjenerimi i ciklit të kombinuar

Ju tashmë keni qenë në gjendje të studioni se çfarë cikli i kombinuar, e cila e bën bashkëprodhimin edhe më efikas dhe jep karburant kryesor më të mirë. Siç e përmenda tashmë, kjo gjithashtu lejon zvogëlimin e emetimeve dhe marrjen e më shumë energjisë në një mënyrë më të lirë. Dhe të gjitha falë përdorimit të cikleve të kombinuara për përdorim më të mirë të nxehtësisë.