Kogeneracja, określana również jako CHP (Combined Heat and Power), to proces jednoczesnej produkcji energii elektrycznej (lub mechanicznej) i ciepła z jednego źródła energii pierwotnej w ramach jednego zintegrowanego systemu. Paliwem może być gaz ziemny, gazy specjalne, biogaz, biometan lub wodór.
Mikrokogeneracja wykorzystuje tę samą zasadę na mniejszą skalę: zgodnie z przepisami jednostki mikrokogeneracyjne to instalacje o mocy elektrycznej poniżej 50 kWe. Różnica między tymi dwoma rozwiązaniami nie dotyczy zatem zasady działania, lecz wielkości instalacji, a w konsekwencji obsługiwanych odbiorców, doboru mocy oraz mechanizmów wsparcia.
Jak działa instalacja kogeneracyjna
Instalacja kogeneracyjna składa się z silnika pracującego w cyklu Otto, który wytwarza energię mechaniczną i przekazuje ją do alternatora w celu produkcji energii elektrycznej niskiego napięcia, następnie przekształcanej na średnie napięcie. Odzysk ciepła odbywa się na dwa sposoby: z wody chłodzącej silnik, poprzez płytowy wymiennik ciepła umożliwiający uzyskanie wody o wysokiej temperaturze, oraz ze spalin, które przy temperaturze zbliżonej do 400°C mogą być wykorzystywane do produkcji gorącej wody, wody przegrzanej, pary lub oleju termicznego albo bezpośrednio w procesie produkcyjnym.
Schemat ten obowiązuje dla instalacji każdej wielkości: tym, co różni kogenerację od mikrokogeneracji, jest zainstalowana moc oraz zapotrzebowanie energetyczne odbiorcy obsługiwanego przez instalację.
Czym jest mikrokogeneracja?
Zgodnie z włoskimi przepisami jednostka mikrokogeneracyjna to jednostka kogeneracyjna o mocy elektrycznej poniżej 50 kWe; o małej kogeneracji mówi się natomiast w przypadku mocy do 1 MWe. Powyżej tych progów mamy do czynienia ze średnią i dużą kogeneracją, której moc może sięgać kilku MWe.
Rozróżnienie to ma istotne konsekwencje praktyczne dla uznania instalacji za wysokosprawną kogenerację (CAR): jednostka o mocy równej lub większej niż 1 MWe jest uznawana za wysokosprawną, jeżeli oszczędność energii pierwotnej (PES) wynosi co najmniej 10% w porównaniu z oddzielną produkcją, natomiast w przypadku jednostek mikro- i małej kogeneracji wystarczająca jest dowolna dodatnia wartość PES.
Różnice w skrócie
| Caratteristica | Microcogenerazione | Cogenerazione |
|---|---|---|
| Potenza elettrica | Inferiore a 50 kWe | Da 50 kWe a diversi MWe (piccola cogenerazione fino a 1 MWe) |
| Principio di funzionamento | Produzione combinata di elettricità e calore | Identico, su scala maggiore |
| Utenze tipiche | Fabbisogni energetici contenuti e continui | Realtà energivore: industria, terziario, sanità, data center |
| Requisito CAR | PES di qualunque valore positivo | PES di almeno il 10% (unità da 1 MWe in su) |
Które rozwiązanie wybrać: rola właściwego doboru mocy
Kogeneracja jest szczególnie odpowiednia dla przedsiębiorstw energochłonnych, charakteryzujących się wysokim i stałym zapotrzebowaniem na ciepło i energię elektryczną: przemysłu spożywczego i napojowego, chemicznego i farmaceutycznego, tworzyw sztucznych, papierniczego oraz tekstylnego, a także szpitali, centrów danych, hoteli, centrów handlowych, uniwersytetów i sieci ciepłowniczych. Mikrokogeneracja opiera się na tej samej zasadzie w przypadku odbiorców o mniejszym, ale stałym w czasie zapotrzebowaniu.
Aby osiągnąć maksymalną wydajność, konieczny jest właściwy dobór wielkości instalacji. Podstawowym narzędziem jest studium wykonalności: pozwala ono określić, czy przedsiębiorstwo ma odpowiednie warunki do zastosowania tej technologii, poprzez analizę wykonalności technicznej, korzyści ekonomicznych oraz zwrotu z inwestycji.
Korzyści z produkcji skojarzonej
Niezależnie od wielkości instalacji jednoczesna produkcja energii elektrycznej i ciepła oferuje korzyści energetyczne, środowiskowe, a w konsekwencji również ekonomiczne:
Sprawność wykorzystania paliwa do 85%, przy redukcji zużycia energii pierwotnej o ponad 30% w porównaniu z oddzielną produkcją
Autokonsumpcja na miejscu: pozwala uniknąć strat związanych z przesyłem i dystrybucją energii elektrycznej
Niższe emisje CO₂ i gazów cieplarnianych; w przypadku biogazu lub biometanu eliminowane są emisje CO₂ pochodzenia kopalnego
Odporność energetyczna: praca wyspowa zapewnia ciągłość dostaw energii nawet w przypadku awarii sieci, co ma kluczowe znaczenie dla obiektów krytycznych, takich jak szpitale i centra danych
Oszczędności na kosztach energii oraz dostęp, w przypadku jednostek CAR, do systemu białych certyfikatów: GSE przyznaje jedno świadectwo za każdą TEP uzyskanej oszczędności, którym można handlować na platformie GME
Najczęściej zadawane pytania dotyczące mikrokogeneracji i kogeneracji
Co oznacza mikrokogeneracja?
Jest to jednostka kogeneracyjna o mocy elektrycznej poniżej 50 kWe. Zasada działania jest taka sama jak w przypadku kogeneracji: jednoczesna produkcja energii elektrycznej i ciepła z jednego źródła energii pierwotnej.
Czy mikrokogeneracja działa inaczej niż kogeneracja?
Nie. Różnią się zainstalowana moc i obsługiwani odbiorcy, ale nie zasada działania: silnik, alternator oraz odzysk ciepła z wody chłodzącej i spalin są takie same, jedynie w mniejszej skali.
Kiedy instalacja jest uznawana za CAR?
Jednostka o mocy równej lub większej niż 1 MWe jest uznawana za wysokosprawną, jeśli PES wynosi co najmniej 10%; w przypadku jednostek mikro- i małej kogeneracji (poniżej 1 MWe) wystarczająca jest dowolna dodatnia wartość PES. Uznanie za CAR umożliwia dostęp do białych certyfikatów.
Jaką sprawność osiąga instalacja kogeneracyjna?
Sprawność wykorzystania paliwa może osiągnąć 85%, przy redukcji zużycia energii pierwotnej o ponad 30% w porównaniu z oddzielną produkcją energii elektrycznej i ciepła.
