Когенерация — это технология комбинированной выработки энергии, позволяющая резко увеличить экономическую эффективность использования топлива, так как при этом в одном процессе производятся два вида энергии — электрическая и тепловая. Максимальный экономический эффект когенерации достигается путем рационального использования электрической и тепловой энергии на месте их потребления. В этом случае бросовая энергия (тепло выхлопных газов и систем охлаждения агрегатов, приводящих в движение электрогенераторы, или излишнее давление в трубопроводах) может быть использована по прямому назначению. Утилизируемое тепло может быть также использовано в абсорбционных машинах для производства холода (тригенерация).
Существуют три основных типа когенераторных установок (КУ):
- энергоблоки на базе двигателей внутреннего сгорания (ГПА),
- газотурбинные установки (ГТУ),
- парогазовые установки (ПГУ).
Система когенерации (или мини-ТЭС) состоит из четырех основных частей:
- первичный двигатель. www.vemiru.ru В качестве первичного двигателя применяются поршневой двигатель, газовая турбина, паровая турбина или комбинация паровой и газовой турбин,
- электрогенератор,
- система утилизации тепла,
- система контроля и управления.
К основным достоинствам мини-ТЭС относят:
- Малые потери при транспортировке тепловой энергии по сравнению с системами централизованного теплоснабжения.
- Автономность функционирования (независимость от энергосистемы) и возможность продажи в энергосистему излишков вырабатываемой электроэнергии и покрытия дефицита тепловой энергии при расположении малой ТЭЦ в зоне централизованного теплоснабжения.
- Повышение надежности теплоснабжения:
- перебои с подачей электрической энергии в котельную не приводят к прекращению работы теплоисточника;
- при расположении малой ТЭЦ в зоне централизованного теплоснабжения обеспечивается минимально допустимая подача тепла в здания в случае аварий на тепловых сетях.
- Возможность тепло- и электроснабжения автономных (не связанных с единой электросистемой) объектов: удаленных, труднодоступных, рассредоточенных на большой территории и др.
- Обеспечение аварийного тепло- и электроснабжения мобильными энергоустановками.
Двигатели внутреннего сгорания (ГПА) — традиционные дизельные электростанции, применяющиеся в качестве резервных источников электроэнергии. ГПА оборудованные теплообменником или котлом-утилизатором становятся мини-ТЭС.
Два режима работы ГПА:
- номинальный режим (максимальная нагрузка и скорость в течение 24 час. в сутки весь год, остановка осуществляется только для планового техобслуживания);
- резервный режим, работа в случае не функционирования основного источника энергии.
Бросовое тепло выхлопных газов, систем охлаждения и смазки двигателя идет на отопление и горячее водоснабжение. В механическую работу преобразуется треть энергии топлива. Остальная ее часть превращается в тепловую энергию. Кроме дизельных двигателей используются также газовые и газодизельные двигатели внутреннего сгорания. Газовый двигатель может быть оборудован несколькими карбюраторами, что дает возможность работать на нескольких сортах газа. Газодизельные агрегаты одновременно с газом потребляют до 1,5% дизтоплива, а в аварийном режиме плавно переходят с газа на дизтопливо. Дизельные когенераторы более предпочтительны в негазифицированных районах из-за более высокой, по сравнению с газом, стоимости нефтяного топлива. В качестве горючего могут быть также использованы биогаз, газы мусорных свалок, продукты пиролиза, что значительно повышает эффективность их использования на фермах, мусороперерабатывающих заводах, очистных сооружениях. ГПА с воспламенением от искры имеют наилучшее соотношение «расход топлива/энергия» и наиболее эффективны при мощностях от 0,03 до 5–6 МВт. ГПА с воспламенением от сжатия (дизеля) работают в диапазоне мощностей от 0,2 до 20 МВт.
Особенности ГПА:
- малое количество выброса окислов азота;
- более длительный период работы (150-200 тыс. часов);
- низкий уровень капиталовложений;
- легкость при переходе на другой вид топлива.