Kogeneracija: razlika između inačica

U nekakvoj prosječnoj [[termoelektrana|termoelektrani]] na ugljen, iskoristivost postrojenja se kreće od 35 do 40 %. Dakle, više od polovice energije nepovratno trošimo, što kroz hlađenje i kondenzaciju, što kroz gubitke u samom sistemusustavu. Energija koja se gubi u kondenzatoru predstavlja najveći dio ukupne izgubljene energije.

Prednosti kogeneracijskih sustava pred klasičnim sustavima s odvojenom opskrbom raznih oblika energije proizlaze prije svega iz visoke efikasnosti kogeneracijskih sustava. Pritom treba istaknuti da je ovakav stupanj iskoristivosti kogeneracijskog postrojenja svojstven režimu rada pri kojem se utroši sva toplinska energija proizvedena u sustavu. Direktna posljedica visoke efikasnosti kogeneracijskih postrojenja niske su vrijednosti emisija CO₂CO2 u atmosferu pri njihovom radu. Konvencionalne elektrane emitiraju toplinu kao postprodukt pri generiranju električne struje u okoliš kroz tornjeve za hlađenje, kao ispušne plinove, ili nekim drugim sredstvima. Kogeneracijska postrojenja troše toplinsku energiju ili za industrijske potrebe ili za domaćinstva, bilo vrlo blizu elektrani ili kao u Skandinaviji i istočnoj Europi gdje se energija kroz toplovode vodi do lokalnih kućanstava.

Toplinska energija dobivena kogeneracijskom tehnikom također može biti korištena i u apsorcijskimapsorpcijskim hladnjacima za hlađenje. Elektrane koje proizvode električnu energiju i toplinsku energiju za grijanje i hlađenje nazivaju se trigeneracijama, ili općenito poligeneracijama.

Osim za grijanje, toplina iz kogeneracijskog postrojenja može se koristiti za hlađenje, pa u tom slučaju imamo trigeneraciju. Kod trigeneracije se toplinska energija osim za grijanje koristi i za hlađenje pomoću apsorpcijskog ciklusa, tj. dodaje se apsorpcijski hladnjak koji koristi toplinu. UkolikoAko toplinsku energiju koristimo i za hlađenje, znatno se povećava učinkovitost kogeneracijskog postrojenja, za čak 50%. Prednost trigeneracije pred kogeneracijom je posebno izražena u ljetnim mjesecima, gdje se ona toplina koja se koristila za grijanje u zimskim mjesecima u ljetnim koristi za hlađenje, i na taj način se povećava godišnji broj radnih sati postrojenja. Primjena trigeneracije doprinosi smanjenju opterećenja elektroenergetske mreže tijekom ljetnih mjeseci, jer u tom slučaju nije potrebno koristiti klima uređaje koji su znatni potrošači električne energije. Trigeneracija se ne koristi samo za grijanje i hlađenje objekata, nego se koristi i u industriji za različite tehnološke procese u kojima je potrebno hlađenje i niske temperature u procesu proizvodnje. Trigeneracijsko postrojenje odličan je način opskrbe električnom energijom bolnica, rekreacijskih centara s bazenima, hotela, trgovačkih centara i sličnih objekata te industrijskih postrojenja u kojima se uz električnu energiju troši i znatna količina toplinske i rashladne energije.

Ukoliko u postrojenju nema znatnije potrebe za električnom energijom tj. nema većih trošila, isplativije je proizvedenu električnu energiju predati u mrežu, iz razlogazato što se za svaki kWh predane električne energije dobije poticaj (subvencija), a potrebnu električnu energiju preuzeti iz mreže. Ovdje postoji opcija da se u mrežu predaje samo višak proizvedene električne energije, a isto tako da se iz mreže preuzme eventualni manjak u slučaju da se iz kogeneracijskog postrojenja ne mogu pokriti potrebe za električnom energijom. U većini industrijskih postrojenja potreba za toplinskom energijom je veća od potrebe za električnom energijom, što upravo odgovara karakteristikama kogeneracije, a u skladu s potrebama tehnološkog procesa potrebno je odabrati kogeneracijsku tehnologiju. Toplinska energija iz kogeneracijskog postrojenja najčešće je para, vruća voda ili vući plinovi, i nije u većini slučajeva direktno primjenjiva, već zahtijeva sustav rekuperacije topline i apsorpcijski hladnjak u slučaju hlađenja odnosno trigeneracije.

Kogeneracije u industrijskim postrojenjima postoje već dugi niz godina ([[Petrokemijska industrija|petrokemijska]] i [[Kemijska industrija|kemijska]] industrija), ali je danas njihova zastupljenost u Hrvatskoj premala iz razloga štojer su investicijski troškovi za takva postrojenja veliki, a cijena energenata relativno niska. S obzirom da će cijena energenata rasti, a time će se i cijena proizvoda povećati, očekuje se da će se vlasnici industrijskih postrojenja koja imaju potencijala za primjenu kogeneracije odlučiti za njenu primjenu, i na taj načintako povećati učinkovitost proizvodnog procesa. Tome doprinose i odgovarajuće potpore i subvencije koje daju države za primjenu kogeneracije. Primjenom kogeneracije u industrijskim postrojenjima, osim uštede primarne energije, smanjuju se mrežni gubici i emisija stakleničkih plinova. Kao primarni energent u industrijskim kogeneracijskim postrojenjima najznačajniji je plin, dok se kod nekih postrojenja kao primarni energent mogu koristiti ostaci iz proizvodnog procesa, kao što je to slučaj u drvnoj i prehrambeno prerađivačkoj industriji.

Interes poljoprivrednika za proizvodnju bioplina u stalnom je porastu. Proizvodnja bioplina pruža nove poslovne prilike poljoprivrednicima zbog zbrinjavanja otpada nastalog na poljoprivrednim gospodarstvima i proizvodnju kvalitetnog gnojiva, ali i mogućnost sudjelovanja na tržištu obnovljivim izvorima energije. Proizvedena toplinska energija se djelomično koristi za grijanje [[Digestor|digestora]], a otprilike dvije trećine ukupne proizvedene energije može se koristiti za potrebe zagrijavanja plastenika ili grijanje različitih vrsta objekata. Također, može se koristiti i u kombiniranim sustavima grijanja i hlađenja, kao kod skladišta za voće i povrće. <ref>[http://www.ho-cired.hr/referati-umag2010/SO4-22.pdf Kogeneracija – usporedba legislative i tehnologije u Hrvatskoj i Europskoj uniji]<br>

Ova formula predstavlja omjer dobivene energije (električne (P_EPE) i toplinske (Q_TQT)) i uložene energije (Q_EQE).

Kogeneracijsko postrojenje koristi biomasu za proizvodnju električne i toplinske energije u indirektnom plinsko-turbinskom procesu. Osnova sustava je klasična plinska turbina s vanjskom komorom izgaranja čija koncepcija omogućava da se zrak iz kompresora prije uvođenje u turbinu odvede u vanjski dogrijač zraka s loženjem biomase, te se tako dogrijan uvodi u turbinu. Ovim se omogućava da plinska turbina umjesto s plinovima izgaranja radi sas čistim zagrijanim zrakom čime se osigurava njen rad u idealnim radnim uvjetima te se značajno produžava njen radni vijek. U kogeneracijskoj proizvodnji električne i toplinske energije iz biomase dominira tehnologija izravnog izgaranja krute biomase u ložištima termoenergetskih postrojenja. Izgaranje krute biomase može biti samostalno ili je riječ o suizgaranju (suspaljivanju) s fosilnim gorivima (najčešće ugljenom). Samostalno izgaranje je karakteristično za postrojenja malih i srednjih snaga, dok je suizgaranje karakteristično za postrojenja srednjih i velikih snaga.

Temelji se na klasičnom otvorenom plinsko-turbinskom procesu. Klasični proces plinske turbine karakterizira kompresija zraka iz okoline ( P₁P1,t₁t1 >>> P₂P2,t₂t2`) koji se dogrijava u izmjenjivaču – regeneratoru sas ispušnom toplinom iz turbine ( t<sub>2</sub>t2` >>> t₂t2``) te odlazi u komoru izgaranja za plin ili tekuće gorivo gdje se stvaraju plinovi izgaranja ( t<sub>2</sub>t2`` >>> t₃t3 ). Plinovi u turbini ekspandiraju ( P₃P3,t₃t3 >>> Pit,t₄t4`) i oslobađaju energiju za pogon [[kompresor|kompresora]] i [[električni generator|električnog generatora]]. Nakon izlaska iz turbine ispušni plinovi se hlade u regeneratoru ( t<sub>4</sub>t4` >>> t₄t4`` ) gdje zagrijavaju zrak iz kompresora čime se smanjuje potrošnja goriva i povećava stupanj korisnosti. Za razliku od opisanog klasičnog procesa, za korištenje energije biomase u plinskoj turbini potrebno je dograditi vanjske instalacije za izgaranje biomase čija se energija direktno ili indirektno uvodi u turbinu. <ref>[http://powerlab.fsb.hr/enerpedia/index.php?title=ENERGETSKE_TRANSFORMACIJE#Kogeneracija Energetske transformacije - kogeneracija]<br>

|<small>'''Napomena:''' Ovaj tekst, datoteka ili jedan njegov dio preuzet je s mrežne stranice [http://powerlab.fsb.hr/enerpedia/index.php?title=PRIMARNA_ENERGIJA Enerpedije] [[FSB|Fakulteta strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Zagrebu]] koja je objavljena pod GFDL licencijom.<small>