Kogenerácia

Hlavný dôvod pre použitie kogeneračných jednotiek, t.j. zariadení pre kombinovanú výrobu tepla a elektrickej energie je vyššia účinnosť premeny energie (v palive) na inú formu energie, v tomto prípade na tepelnú a elektrickú. Pri kombinovanom spôsobe výroby energie dochádza k šetreniu primárnej energie, v porovnaní s oddelenou výrobou tepla a elektriny, až o 40%. Priamym dôsledkom šetrenia primárneho paliva je pokles emisií, ktoré vznikajú pri horení. Moderné spôsoby odstraňovania škodlivín (zo spalín) držia emisie ako NOx, CO, CO2, SO2 na veľmi nízkych úrovniach. To je možné docieliť (spaľovací motor) sériovo zapojeným trojcestným katalyzátorom s Lambda sondou. Plynom poháňané kogeneračné jednotky s katalyzátorom, v porovnaní s uhoľnými elektrárňami, resp. s elektrárňami, v ktorých sa spaľuje vykurovací olej, a výroba tepla v spaľovacích kotloch, vyprodukujú napr. minimálne o 25% menej NOx.

V súvislosti s kogeneráciou sa hovorí o technických systémoch – plynové motory, plynové turbíny, parné a plynové turbíny, a to na základe spaľovania zemného plynu (resp. iného fosílneho paliva). Ďalší možný systém (pri určitých okrajových podmienkach) je previazanie plynovej turbíny na parnú kondenzačnú turbínu – a to tam, kde je prvoradá výroba elektrickej energie. Kogeneračné jednotky je teda možné navrhovať ako na potrebu tepla, tak aj elektrickej energie, vždy podľa konkrétnych podmienok.

Účinnosť výroby elektrickej energie v kogeneračných jednotkách, podľa výkonu, sa pohybuje v intervale (30 – 45%). Moderné paroplynové cykly dosahujú účinnosť okolo 60%.

Celý systém výroby elektrickej energie v plynových motoroch je založený na princípe premeny tepelnej energie na mechanickú prácu a následne prostredníctvom generátora na elektrickú energiu. Palivo sa privedie do spaľovacieho motora, kde dôjde k jej premene na tepelnú energiu a jej časť (približne 30% – 40%) sa premení na mechanickú energiu. Generátor (synchrónny, alebo asynchrónny) vygeneruje elektrickú energiu, ktorá sa prostredníctvom transformátora ďalej využije priamo na mieste, alebo sa predá do rozvodnej elektrickej siete. Zvyšná využiteľná časť tepelnej energie (50% – 60 %) sa za pomoci sústavy výmenníkov využije na ohrev vody, resp. iného technologicky vhodného média. Tepelný výkon kogeneračnej jednotky je potom súčet tepelných výkonov jednotlivých okruhov (výmenníkov tepla) – výmenník chladenia motora (primárny okruh), spalinový výmenník a kondenzačný nízkoteplotný výmenník tepla (sekundárny okruh).