Kogeneracja – co to jest i jakie są jej zalety?

Stale zaostrzające się wymogi dyrektyw UE związane z redukcją emisji CO2 oraz koniecznością poprawy efektywności energetycznej, zmuszają polski przemysł i ciepłownictwo do podjęcia pilnych działań modernizacyjnych.

Jednym ze sposobów poprawy efektywności energetycznej oraz zmniejszenia emisji CO2 jest inwestycja w kogenerację gazową. Kogeneracja pozwala lepiej wykorzystać energię chemiczną paliwa dzięki skojarzeniu produkcji dwóch form energii użytkowej jednocześnie. W ten sposób współczynnik wykorzystania energii w paliwie, zwany potocznie sprawnością ogólną urządzenia sięga powyżej 90%.

Modernizacja źródeł ciepła poprzez inwestycję w urządzenia do jednoczesnego wytwarzania ciepła i elektryczności poprawia sprawność energetyczną systemu, zwiększając tym samym dochody przedsiębiorstwa m.in. dzięki uniknięciu kosztów zakupu energii elektrycznej na potrzeby własne oraz możliwości sprzedaży nadwyżek energii.

Na czym polega kogeneracja?

Kogeneracja (ang. CHP – combined heat & power) polega na wytwarzaniu dwóch form energii jednocześnie, w skojarzeniu. Każdy silnik cieplny ma swoją sprawność przetwarzania energii w paliwie na energię mechaniczną. W przypadku współczesnego silnika tłokowego jest to około 40–48%. Zatem z około 100% strumienia energii pierwotnej, około 40% lub nieco więcej, może zostać przetworzone na moc elektryczną przy pomocy prądnicy. Pozostała część energii, czyli około 50%, to ciepło, z którego dużą część można  efektywnie wykorzystać. W porównaniu do rozdzielonego wytwarzania energii (elektrownia + ciepłownia), kogeneracja pozwala uniknąć strat, które mogą sięgać nawet 70%.

To w praktyce przekłada się na mniejsze zużycie paliwa i poprawę jakości powietrza. Warunkiem jest racjonalny dobór wielkości i parametrów urządzeń do profilu obciążeń w ciągu doby oraz w ciągu roku dla danego obiektu.

Kogeneracja znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie w procesie produkcyjnym oprócz energii elektrycznej konsumowane są różne formy energii, takie jak gorąca woda technologiczna, para technologiczna oraz chłód w postaci wody lodowej. Szerokie spektrum branż jest zainteresowane instalacją kogeneracyjną: od zakładów produkcyjnych, szklarni, szpitali, poprzez ciepłownie po biurowce, centra handlowe czy centra danych.

Choć kogeneracja gazowa często kojarzy się ze spalaniem gazu ziemnego, jest również stosowana w miejscach, gdzie dostępne są odnawialne źródła metanu, takie jak biogaz czy biometan. Dzięki temu agregaty kogeneracyjne mogą wspierać samowystarczalność energetyczną i przynosić korzyści ze sprzedaży odnawialnej energii elektrycznej, szczególnie w przedsiębiorstwach takich jak oczyszczalnie ścieków, składowiska odpadów czy biogazownie rolnicze.

Zalety kogeneracji – produkcja energii elektrycznej i ciepła

Instalacja kogeneracyjna przynosi znaczące korzyści finansowe, które stają się coraz bardziej widoczne po kilku latach, kiedy inwestycja zaczyna się spłacać, a przedsiębiorstwo zaczyna czerpać zyski. Owe korzyści mogą mieć postać oszczędności z tytułu niższego kosztu pozyskania energii elektrycznej, przychodu z tytułu odsprzedaży wyprodukowanej przez własną instalację nadwyżki energii elektrycznej lub obu – w zależności od założonego modelu.

Nie należy pomijać także innych wartości, które niesie za sobą własna instalacja kogeneracyjna, tj. bezpieczeństwo energetyczne wynikające z niezależności od zewnętrznych dostawców energii, awarii, planowych przerw w dostawach oraz niekorzystnego wpływu warunków atmosferycznych czy też instytucjonalnych ograniczeń w poborze energii (czyt. stopnie zasilania) itp.

• Oszczędność paliwa – wykorzystanie ciepła odpadowego zmniejsza zapotrzebowanie na dodatkowe źródła energii.
• Niższe emisje gazów cieplarnianych – redukcja emisji CO2 w porównaniu z tradycyjnymi metodami wytwarzania energii.
• Zwiększona efektywność energetyczna – kogeneracja jest bardziej efektywnym rozwiązaniem niż tradycyjne metody wytwarzania energii. Układy kogeneracyjne, takie jak silniki tłokowe, osiągają sprawność na poziomie 40-48% w produkcji energii elektrycznej, a dzięki jednoczesnemu wykorzystywaniu wytwarzanego ciepła, całkowita efektywność może wynieść 80-90%. W porównaniu, tradycyjne elektrownie osiągają sprawność wytwarzania energii elektrycznej tylko na poziomie 30-50%, a ciepłownie, choć charakteryzują się wysoką sprawnością ciepłowniczą, nie produkują energii elektrycznej. Kogeneracja łączy te dwie funkcje, oferując znaczną poprawę efektywności energetycznej.

Zastosowanie kogeneracji w przedsiębiorstwach

Kogeneracja znajduje zastosowanie w wielu sektorach, w tym:

• Przemyśle – do zasilania procesów technologicznych i produkcji pary wodnej.
• Ciepłownictwie – w elektrociepłowniach, które dostarczają ciepło do sieci miejskich.
• Budynkach komercyjnych i mieszkalnych – jako źródło ciepła i energii elektrycznej.

Dzięki elastyczności i efektywności energetycznej kogeneracja jest szeroko stosowana zarówno w małych, jak i dużych instalacjach.

Kogeneracja a emisja gazów cieplarnianych

Jednym z największych wyzwań współczesnej energetyki jest ograniczenie emisji CO2. Kogeneracja znacząco redukuje emisję gazów cieplarnianych dzięki lepszemu wykorzystaniu paliw i ograniczeniu strat energii.

W układach kogeneracyjnych ciepło odpadowe jest wykorzystywane do celów grzewczych lub energetycznych, co minimalizuje wpływ na środowisko.

Wdrożenie kogeneracji – co warto wiedzieć?

Wdrożenie kogeneracji wymaga analizy zapotrzebowania na energię, wyboru odpowiedniej technologii oraz dostosowania instalacji do lokalnych warunków. Ważne jest także uwzględnienie dostępnych programów wsparcia finansowego, takich jak premia gwarantowana dla wysokosprawnej kogeneracji, a także programy dofinansowania zakupu i inwestycji w instalacje kogeneracyjne, które wspierają rozwój technologii i poprawę efektywności energetyczne

Dzięki współpracy z doświadczonym dostawcą technologii proces wdrożenia może przebiegać sprawnie, a efekty w postaci oszczędności i lepszej efektywności energetycznej będą odczuwalne już w krótkim czasie.