Що таке когенерація? Когенераційні установки Vitobloc від Viessmann

Когенерація - це технологічний процес виробництва двох видів енергії одночасно, зокрема, електричної та теплової. Слово "когенерація" утворена від слів - комбінована та генерація.  

Тож, когенераційна установка Vitobloc  – створена на замовлення енергетична концепція комбінованого виробництва теплової та електричної енергії. Компанія Viessmann Kraft-Wärme-Kopplung GmbH (колишня назва ESS – Energie Systeme & Service GmbH) спеціалізується на когенераційних установках у групі Viessmann, з 2008 року належить до нашого підприємства. Маючи понад 25 років досвіду, Viessmann пропонує ефективні системи, що використовують газ для одночасного генерування електричної та теплової енергії. Окрім серійних продуктів, ми пропонуємо когенераційні установки у спеціальному виконанні, що відповідають нестандартним запитам наших замовників.

Що таке когенераційна установка (КГУ)?

Значна частина електроенергії в Україні виробляється конденсаційними електростанціями (КЕС). На таких електростанціях первинна енергія палива перетворюється в котлах на пару. Після чого отримана пара подається в парову турбіну, яка приводить в рух електрогенератор. Генератор перетворює механічну енергію турбіни на електричний струм. Середній коефіцієнт корисної дії традиційних електростанцій становить близько 38%, тобто більше 60% підведеної первинної енергії палива не використовується і скидається у навколишнє середовище. Теплоелектроцентраль (ТЕЦ) відрізняється від конденсаційної електростанції тим, що її загальний коефіцієнт корисної дії можна підвищити завдяки використанню відхідного тепла.На потужних ТЕЦ процеси відбору тепла та його передачі споживачу реалізуються за допомогою теплових мереж, але їхній потенціал здебільшого майже вичерпано. Зрештою, ефективна робота теплоелектроцентралей можлива тільки за умови, коли великі споживачі теплової енергії, наприклад, житлові райони, розташовані поблизу ТЕЦ.

З огляду на ці обставини було розроблено ідею про створення децентралізованих когенераційних установок: виробництво електричної та теплової енергії відбувається у порівняно невеликих блочних модулях, які встановлені у безпосередній близькості від споживача. Завдяки цьому втрати електричного струму та тепла під час транспортування мінімізуються. Коефіцієнт використання енергоресурсів зростає більше, ніж на 60%, а вартість електричної та теплової енергії, яка виробляється КГУ, значно нижча порівняно з «великою» енергетикою.

Як когенераційна установка підключається до систем теплопостачання та електроживлення? 

Когенераційна установка використовується для покриття базового теплового навантаження об'єкта та експлуатується паралельно з додатковим водогрійним котлом, який призначений для покриття пікового навантаження. При цьому обидва генератори тепла підключаються до систем опалення, гарячого водопостачання або іншого споживача теплової енергії, наприклад, до басейну. Залежно від режиму споживання теплової енергії об'єктом, раціональним може бути застосування буферних ємностей – це дозволяє збільшити час безперервної роботи когенераційної установки. Електричний струм, який виробляється когенераційною установкою, використовується, в першу чергу, для покриття власних потреб об'єкта. Якщо немає потреби у виробленій електроенергії, її надлишок скидається до зовнішньої електричної мережі. Також когенераційна установка може працювати в режимі автономного джерела живлення або паралельно з зовнішньою мережею без скидання надлишку електроенергії до неї.

Як обрати когенераційну установку? 

Для того щоб впровадження КГУ було економічно ефективним, потрібно забезпечити якнайдовший строк експлуатації когенераційних модулів. Чим довше когенераційна установка зможе раціонально виробляти тепло і електричний струм для об'єкта, тим швидше вона окупиться, а після цього почне приносити прибуток. Обираючи когенераційну установку, передусім, слід зважати на потребу об'єкта в теплі (за винятком випадків, коли КГУ застосовують, наприклад, як джерело аварійного електроживлення). Якщо розглядати загальноприйнятий розподіл тепла протягом року (річна крива споживання теплової енергії), стає зрозумілим, що когенераційна установка не може мати дуже велику потужність. Її теплова потужність обирається таким чином, щоб навіть у години малого навантаження на систему теплопостачання ще можна було ефективно використовувати вироблене установкою тепло. Теплова потужність когенераційної установки може бути прийнятою навіть на рівні 10% від потужності котлів, які використовуються для теплопостачання об'єкта, щоб забезпечити принаймні 4 000 годин експлуатації даної КГУ на рік. Оскільки когенераційна установка окупається в основному за рахунок зменшення споживання електричного струму з зовнішньої електричної мережі, тобто витрат на електроенергію, яких вдалося уникнути , необхідно також враховувати споживання електроенергії самим об'єктом.

Таким чином виникає три простих запитання, за допомогою яких можна швидко визначити доцільність застосування когенераційних установок Vitobloc компанії Viessmann:

• Чи перевищує необхідна теплова потужність котла 250 кВт або споживання газу 30 000 м3/рік?
• Чи перевищує щорічне споживання електричного струму 80 000 кВт·год/рік?
• Чи споживаються одночасно теплова й електрична енергія? 

Якщо на всі запитання можна відповісти «так», а також існує підключення до газової мережі, варто докладніше проаналізувати застосування когенераційної установки. Для цього компанія Viessmann робить запит стосовно ще деяких параметрів і, враховуючи індивідуальні побажання,виконує техніко- економічне обґрунтування щодо впровадження цих установок. Цей розрахунок стає основою для прийняття рішення. Також наша компанія надає консультації щодо технічних питань інтеграції КГУ у системи теплопостачання та електроживлення. 

Когенераційні модулі Vitobloc компанії Viessmann – це готові до експлуатації компактні модулі з цільною рамою, зі встановленими на ній двигуном і генератором, цільним шумопоглинальним корпусом і системою регулювання (інтегровані шафа керування та контрольні пристрої). Вони є індивідуальним рішенням для забезпечення споживача теплом та електроенергією. При цьому слід звернути увагу на те, що в умовному позначенні когенераційного модуля спершу вказується електрична потужність, а через дріб – теплова. В комплект поставки установки також входить система регулювання, яка автоматично налаштовує потужність модулів відповідно до поточних енергетичних потреб об'єкта. Когенераційні модулі поставляються повністю готовими для підключення до систем тепло та енергопостачання після проходження пробного пуску на заводі виробнику. Це спрощує і скорочує процедуру введення установки в експлуатацію на місці монтажу. На запит, з урахуванням індивідуальних побажань, також виробляються: установки для роботи на біогазі та установки, налаштовані на роботу з абсорбційними холодильними машинами.

Сучасна модульна, повністю автоматизована когенераційна установка в контейнерному виконанні, розрахована для електро- та теплопостачання житлових, адміністративних, виробничих будівель. Контейнер містить все необхідне обладнання, завдяки чому він повністю готовий до експлуатації, значно скорочується час на монтаж і підключення до зовнішніх систем. Контейнер використовують як окремо розташовану, прибудовану чи дахову будівлю.

Особливості та переваги КГУ

• продумана компактна конструкція;
• швидкий монтаж та простота підключення до зовнішніх систем;
• відсутність капітальних витрат на будівництво окремого приміщення;
• незалежність від централізованих джерел електро- та теплопостачання;
• режим роботи: автономний або паралельний із зовнішньою електричною мережею;
• екологічність роботи, що відповідає європейським стандартам;
• повна автоматизація роботи без постійної присутності обслуговуючого персоналу;
• можливість дистанційного керування та диспетчеризації;
• утеплена та звукоізольована конструкція;
• наявність вузлів обліку палива, теплової та електричної енергії;
• оснащення всіма необхідними засобами безпеки.