Kapu az Energia birodalmába - online információs portál és tudástár
  
                     
CHP technológia (kombinált hő- és villamos energia) Nyomtatás E-mail

Minden villamos áramot fejlesztő folyamat tüzelőanyagot használ elsődleges energiaforrásként, amely jelentős mennyiségű hőt termel. A hagyományos hőerőművekben a hő a környezetbe jut, ami viszonylag kis energia-hatékonyságot eredményez. A kombinált hő- és villamosenergia-előállítás (Combined Heat and Power Technology - CHP), amelyet kogenerációnak is hívnak, felhasználja ezt a hulladékhőt a helyi hőigények kielégítésére, így növelve az összteljesítményt.
A gyárak, kereskedelmi épületek és üzletek elektromos művektől veszik az áramot és tüzelőanyagok égetésével fedezik hőigényeiket. A CHP-technológiák lehetővé teszik az elektromos áram és a hőenergia egyidejű előállítását egyetlen rendszerben, így növelve az összteljesítményt.

1. ábra: A CHP gazdaságossági előnye a különálló hő- és áramtermelő rendszerekhez képest

 

A trigeneráció kifejezést az áram, hő és hűtési energia egyidejű előállítására használják.

Több fajta CHP-technológia áll rendelkezésre

A leggyakoribb az elsődleges mozgató szerinti csoportosítás:

  • Gázturbinás CHP-rendszer
  • Gőzturbinás CHP-rendszer
  • Belsőégésű CHP-rendszer

Lehetséges az első két technológia egyesítése ún. kombinált ciklusú erőmű egységben. Ez a technológia a gázturbinából kilépő égéstermékeket használja a gőzturbina kazánjának fűtésére.

További, kevésbé ismert CHP-technológiák a mikro-turbinák és az üzemanyagcellák. A mikro-turbinák kisméretű gázturbinák (30-350 kW), amelyeket a kishőmérsékletű alkalmazásoknál lehet használni. Mivel ezek a rendszerek igen drágák és viszonylag kicsi a hatásfokuk, legtöbbször belsőégésű motorokat használnak helyettük. Az üzemanyagcellák egy kialakulóban lévő technológiához tartoznak, amelynek jó a hatásfoka, alacsony a kibocsátása és a zajterhelése - sajnos ára azonban még mindig magas.

 

Hogyan lehet az előállított villamos energiát felhasználni?
Az előállított villamos áramot kétféle módon lehet felhasználni:

  • Ha a CHP-berendezés kevesebb áramot termel, mint az igény, akkor azt a létesítmény teljes egészében felhasználja és a hálózatból áramot kell venni.
  • Ha több áram termelődik (és általában ez a jellemző), a felesleget el lehet adni. Néhány országban az elektromos műveknek meg kell venniük a többletet az eladó félnek kedvezve.
Hogyan lehet az előállított hőenergiát felhasználni?

A CHP-rendszereket általában úgy tervezik, hogy a helyszínen szükséges hőnél kicsit kevesebbet termeljenek. Fűtésre, használati melegvíz-ellátásra vagy akár úszómedence vizének fűtésére használható. Ha a hőforrás elég meleg, használható olyan folyamatoknál, amelyeknél például szárításra van szükség.

A nagy CHP-rendszerek néha távhő-rendszereknek szolgáltatnak hőt, vagy melegházakat, irodaparkokat fűtenek, ahol minden egyes felhasználó fizet a felhasznált hőenergiáért.


Előnyei
Minden nagyobb iroda, hotel, kereskedelmi épület, iskola vagy kórház pénzt takaríthat meg, ha maga állítja elő a villamos áramot, és ha a hulladékhő felhasználásával csökkenti fűtési és melegvíz előállítási költségeit. Ez a technológia alkalmazható távfűtéses lakóházaknál és nagy kertészeti üvegházaknál.

A CHP különösen Észak-Európában kedvelt, ahol az év nagy részében fűteni kell.

A nagy hulladékhővel járó iparágak, mint a kerámia ipar, a faipar, a textil- és papíripar, illetve az élelmiszeripar, a CHP-rendszer segítségével csökkenthetik kiadásaikat.

A CHP-technológiák különösen ajánlottak a következő esetekben:

  • nagy villamos- és hőterhelés, különösen megfelelő szabályozás mellett,
  • nagy üzemidő (több mint 5000 óra/év),
  • földgázhoz, biomasszához vagy melléktermék tüzelőanyaghoz való könnyű hozzáférés,
  • ahol a hőt maximális hőmérsékleten (300-600°C) között lehet felhasználni.

Olyan új technológiákat próbálnak kifejleszteni, ahol a kis CHP-rendszerek is gazdaságossá válnak

 

Mennyibe kerül?

Egy CHP-berendezés tőkebefektetési költsége nagyban függ a használt technológiától és az igényelt villamos energiától. A következő táblázat a különböző CHP-technológiákat tartalmazza azokkal az üzemi feltételekkel, amelyekkel működhetnek.

 

Gőzturbina Gázturbina Belsőégésű motor

Teljesítmény (W)

>10 MW >0.5 MW >100 kW

Tüzelőanyag

minden (kivéve folyamatból származó hulladék) nagy tisztaságú folyadék vagy gáz (földgáz, propán, biogáz, olaj) folyadék vagy gáz

Teljesítmény/tüzelőanyag arány

0,1 - 0,2 0,2 - 0,4 0,3 - 0,4
Hő/tüzelőanyag arány 0,5 - 0,8 0,4 - 0,7 0,4 - 0,5
Teljesítmény/hő arány <0,3 0,4 - 1 0,5 - 2
Hőenergia gőz: 125-300°C füstgáz: 400-600°C füstgáz: 300-500°C: víz: 100°C
A kilépő hő hasznosítása kis- és nagynyomású gőz hő, melegvíz, kis- és nagynyomású gőz hő, melegvíz, kisnyomású gőz
Zaj nagy közepes nagy
Indítási idő 1 óra - 1 nap 10 perc - 1 óra 10 mp - 1 perc
Részterhelés igen kis hatásfok igen
Élettartam 25 - 35 év 15 - 20 év 15 - 25 év
Befektetési költségek 900 - 1500 €/kW 450 - 900 €/kW 450 - 750 €/kW
Üzemeltetési és karbantartási költségek 0,06 - 0,12 cts€/kWh 0,3 - 0,9 cts€/kWh 0,6 - 0,7 cts€/kWh

A megtérülési idő függ a használt CHP fajtájától, a teljesítményigényektől, a tüzelőanyag és villamos energia árától és a többlet villamos energia eladásának lehetőségétől, de általában több mint 4 év.


Miért érdemes alkalmazni?

A CHP-rendszerek használata jelentős gazdasági, energia és környezetvédelmi előnyöket jelent.

  • Csökkenő költségek. A CHP beépítésével jelentősen csökken a bruttó energiaszámla. A tüzelőanyag-árak emelkedhetnek, de a vásárolt villamosenergia-mennyiség csökkenése fedezi a különbséget. A többlet energia eladásával pénzt is lehet keresni!
  • Biztonságos ellátás. Olyan helyeken, ahol bizonytalan a hálózati energiaellátás, ez nagy előny lehet. A CHP-rendszerek általában rendelkeznek hálózati csatlakozással és egy különálló kazánnal is, amelyekkel biztosítható a hő- és áramellátás, ha a CHP egység nem működik.
  • Környezetvédelmi előnyök. A csökkentett tüzelőanyag-felhasználás az erőműnél kisebb CO2-kibocsátást tesz lehetővé, amelynek révén csökken a klímaváltozás esélye. Emiatt számos országban különleges pénzügyi ösztönző megoldásokkal próbálják a kogenerációt népszerűsíteni.
  • A CHP érett technológia sok sikeres alkalmazással.

Mi a teendő?
Ha jelentős villamos- és hőterhelések lépnek fel, és elérhető a megfelelő tüzelőanyag (városi területeken hálózati gázellátás, vidéki környezetben helyben előállított biomassza), lépjen kapcsolatba szakemberrel, akitől megvalósíthatósági tanulmányt kérhet. 

A leggyakrabban használt CHP-technológiák a belsőégésű motorok és a gázturbinák. Gőzturbinákat inkább a nagyobb hőenergia felhasználású iparágaknál használnak. A belsőégésű motorok általában jobban igazíthatók az adott iparág igényeihez, ezért nagyon gyors fejlődésen mentek keresztül az elmúlt években. A következő táblázat összehasonlítja a két fajta technológiát.
 

Egy gázturbinás és egy belsőégésű motoros CHP-rendszer összehasonlítása

Mikor használjak...

...gázturbinát?

...belsőégésű motort?

1.

Állandó villamosenergia-igény

1.

Változó villamosenergia-igény

2.

Hő nagynyomású gőz formájában

2.

Hő kisnyomású gőz vagy melegvíz formájában

3.

Villamos energia > 6 MW

3.

Villamos energia < 3 MW

4.

Hő előállítás elsőbbsége

4.

Villamos energia előállítás elsőbbsége

5.

Nagy egyszeri villamosáram-igény

5.

Közvetlen hozzáférésű villamos áram



Forrás: the Energy Training for Europe project
Közzétéve szerzői engedéllyel


 

 
Hungarian (formal)English (United Kingdom)

Könyv ajánló


Miről olvasna szívesen?
 

Statisztika

Tagok : 17
Tartalom : 303
Tartalom találatai : 1274213