W jednostce kogeneracyjnej silnik spalinowy zasilany gazem napędza generator wytwarzający energię elektryczną. Wytworzone w ten sposób ciepło jest pobierane z chłodziwa i spalin za pośrednictwem wymiennika ciepła, a następnie może zostać wykorzystane.
Jednostka kogeneracyjna - ciepło i energia elektryczna do użytku komercyjnego
Poproś o bezpłatną konsultację
Jednostka kogeneracyjna do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej
Jednostki kogeneracyjne opracowane przez firmę Viessmann są przeznaczone do zastosowań komercyjnych i komunalnych. W związku z tym charakteryzują się wysoką wydajnością i są dopasowane do procesów operacyjnych w celu zapewnienia bezpiecznych dostaw energii elektrycznej, ogrzewania/chłodzenia, a także ciepłej wody użytkowej. Oznacza to, że inwestujesz nie tylko w większą wydajność, ale także w przyszłość.
Kompaktowe urządzenia z gamy Vitobloc 200 zostały zaprojektowane jako zdecentralizowane jednostki kogeneracyjne z nastawieniem na ogrzewanie. Te stosunkowo niewielkie urządzenia wytwarzają energię elektryczną na własne potrzeby. Ciepło wytwarzane w tym procesie jest jednocześnie wykorzystywane do ogrzewania, niemal bez strat. Energia, która nie jest potrzebna, jest eksportowana do sieci publicznej, a zakład energetyczny odpowiednio ją wynagradza.
Dlaczego jednostka kogeneracyjna (CHP)?
Większość energii elektrycznej wytwarzanej w Niemczech jest produkowana w elektrowniach kondensacyjnych. Oznacza to, że energia cieplna jest przekształcana w energię elektryczną za pomocą turbiny parowej. Średnia sprawność wszystkich konwencjonalnych elektrowni wynosi około 38 procent, co oznacza, że ponad 60 procent energii wejściowej jest tracone do środowiska jako niewykorzystane ciepło odpadowe.
Jednostka kogeneracyjna idzie o krok dalej i wykorzystuje ciepło odpadowe, co może zwiększyć ogólną wydajność systemu. W przypadku wielkoskalowych systemów CHP odbywa się to za pośrednictwem rurociągów ciepłowniczych. Potencjał jest jednak w dużej mierze wyczerpany w istniejących zasobach. Ostatecznie działa to tylko wtedy, gdy w pobliżu elektrowni znajdują się również duzi odbiorcy ciepła, tacy jak osiedle mieszkaniowe.
W tym miejscu pojawia się idea zdecentralizowanych jednostek kogeneracyjnych (CHP) z nastawieniem na ogrzewanie. Energia jest wytwarzana w stosunkowo małych jednostkach, w których produkt uboczny w postaci ciepła nie musi być jednocześnie transportowany na duże odległości (co wiązałoby się ze stratami ciepła), ale może być wykorzystywany bezpośrednio na miejscu. Nie ma również strat wynikających z dystrybucji energii.
Zdecentralizowane zasilanie z jednostką kogeneracyjną
Centralne elektrownie zazwyczaj produkują tylko energię elektryczną. Nagromadzone ciepło jest tracone. W przeciwieństwie do tego, skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej (CHP) zużywa do 36 procent mniej energii pierwotnej - co oznacza znaczną redukcję kosztów energii.
Struktura i funkcja jednostki kogeneracyjnej
Jednostka kogeneracyjna składa się zasadniczo z silnika, generatora synchronicznego i wymiennika ciepła. Generator synchroniczny, napędzany silnikiem spalinowym (jednostka napędowa), generuje 3-fazowy prąd przemienny o częstotliwości 50 Hz i napięciu 400 V, który jest zwykle używany na miejscu.
Do podłączenia elektrycznego wykorzystywana jest sieć niskiego napięcia (poziom 0,4 kV). Zasadniczo jednostki kogeneracyjne działają równolegle do sieci. Zasadniczo jednak mogą być one również używane w trybie zastępowania sieci poprzez zastosowanie generatorów synchronicznych. Nadwyżka energii może być eksportowana do sieci energetycznej.
Silnik generuje ciepło, które może być absorbowane w "wewnętrznym obiegu chłodzenia" kolejno z oleju smarowego, płynu chłodzącego silnik i spalin, a następnie przekazywane do systemu grzewczego za pośrednictwem płytowego wymiennika ciepła.
Ten system wytwarzania i wykorzystania energii jest określany jako skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej (CHP), ponieważ energia mechaniczna (moc) wytwarzana przez silnik i energia cieplna (ciepło) wydzielana przez silnik podczas napędzania generatora są wykorzystywane jednocześnie.
Aby korzystanie z jednostki kogeneracyjnej było ekonomicznie opłacalne, urządzenie powinno pracować nieprzerwanie tak długo, jak to możliwe. Im dłużej jednostka kogeneracyjna może realistycznie przesyłać ciepło i energię do systemu, tym szybciej się zwróci. Jeśli chodzi o dobór wielkości, poza pewnymi wyjątkami (takimi jak zasilanie awaryjne), nacisk kładziony jest na ciepło. Jednostka kogeneracyjna jest zorientowana na ciepło.
Stała krzywa roczna - projektowanie mocy jednostki kogeneracyjnej
Jeśli spojrzymy na to, jak roczna moc grzewcza zazwyczaj rozkłada się na okres 12 miesięcy (stała roczna linia), staje się jasne, że jednostka kogeneracyjna nie powinna być przewymiarowana. Jej moc cieplna jest obliczana w taki sposób, aby ciepło mogło być nadal przekazywane nawet w okresach niskiego obciążenia.
Aby osiągnąć czas pracy wynoszący co najmniej 4500 godzin, możemy przyjąć około 20% mocy kotła jako moc cieplną jednostki kogeneracyjnej w celu zapewnienia ogrzewania budynku.
Po stronie ogrzewania jednostka kogeneracyjna działa równolegle z kotłem. Oba generatory ciepła są podłączone do systemu grzewczego, ogrzewania CWU lub innych odbiorników ciepła, takich jak basen.
W zależności od profilu zużycia budynku, sensowne może być zastosowanie zasobnika buforowego wody grzewczej, aby czas pracy modułu CHP był jak najdłuższy i nieprzerwany.
Po stronie zasilania, priorytetem jest pokrycie zużycia własnego budynku. Jeśli nie ma więcej dostępnych odbiorców, energia elektryczna jest dostarczana do sieci publicznej i wynagradzana.
Energia elektryczna: na potrzeby własne lub do eksportu do sieci
Energia elektryczna do użytku na miejscu jest generowana w jednostkach dostosowanych do danego zapotrzebowania. Energia, która nie jest wymagana, jest eksportowana do sieci publicznej, a zakład energetyczny odpowiednio ją wynagradza.
Ciepło: wydajne i niemal bezstratne wykorzystanie
Ciepło wytwarzane w jednostce kogeneracyjnej nie jest jednak tracone, w przeciwieństwie do centralnych elektrowni. Ciepło jest dostarczane do sieci ciepłowniczej. Wraz z innym generatorem ciepła, takim jak kocioł, budynek jest zasilany energią elektryczną, ciepłem i ciepłą wodą użytkową prawie bez strat. Również zapotrzebowanie na chłodzenie może być całkowicie lub częściowo pokryte przez połączenie z absorpcyjnym urządzeniem chłodzącym.
Rysunek przedstawia schemat integracji systemu z jednostką kogeneracyjną.
Wyświetlacz urządzenia Vitobloc 300 typu NG
Ponieważ jednostka kogeneracyjna zwraca się zasadniczo poprzez zmniejszenie ilości energii pobieranej z sieci (a nie poprzez wynagrodzenie za zasilanie), należy również wziąć pod uwagę zużycie energii elektrycznej w budynku. Odpowiadając na trzy proste pytania, można szybko sprawdzić, czy zastosowanie jednostki kogeneracyjnej Vitobloc ma sens:
- Czy wymagana moc kotła przekracza 60 kW lub zużycie gazu przekracza 90000 kWh/a (w odniesieniu do wartości opałowej brutto)?
- Czy roczne zużycie prądu przekracza 32000 kWh?
- Czy ciepło i energia są zużywane jednocześnie?
Jeśli odpowiedź na wszystkie te pytania brzmi "tak" i dostępne jest przyłącze gazowe, warto przyjrzeć się bliżej zastosowaniu jednostki kogeneracyjnej.
Vitobloc 200 i 300 - kompaktowe, ciche i gotowe do podłączenia
Vitobloc 300 NG 15 i Vitobloc 300 NG 20 to kompaktowe, gotowe do podłączenia urządzenia z chłodzonymi wodą generatorami synchronicznymi do produkcji prądu trójfazowego i podgrzewania wody. Dzięki niskiemu poziomowi hałasu podczas pracy i niewielkim wymaganiom przestrzennym nadają się zarówno do nowych budynków, jak i projektów modernizacyjnych.
Agregaty kogeneracyjne Vitobloc 300 są przystosowane do zasilania gazem ziemnym, biogazem ziemnym, LPG i domieszką 20-procentowego wodoru. Zintegrowana technologia kondensacyjna pozwala osiągnąć sprawność ogólną do 107,3 procent (Vitobloc 300 typ NG 20).
Seria Vitobloc 200
Agregaty kogeneracyjne, takie jak Vitobloc 200 typ EM-260/390 lub Vitobloc 200 typ EM-100/167 firmy Viessmann, osiągają imponującą sprawność. Z tego względu agregaty kogeneracyjne Vitobloc 200 są szczególnie łatwe w utrzymaniu dzięki okresom między przeglądami. Niektóre z nich posiadają zintegrowaną technikę kondensacyjną, dzięki czemu osiągają sprawność całkowitą do 95 procent. Ponadto są one do 50 procent modulowane elektrycznie i mogą pracować zarówno w trybie heat-led, jak i power-led. Kolejnymi zaletami jednostki kogeneracyjnej Vitobloc 200 jest bogate wyposażenie techniczne z licznikiem energii elektrycznej i elastycznymi przyłączami gazu, spalin, powietrza wywiewanego i wody grzewczej, a także standardowa osłona tłumika zapewniająca znacznie niższy poziom hałasu podczas pracy.
Właściwy partner dla Twojej jednostki kogeneracyjnej: Viessmann
Viessmann Kraft-Wärme-Kopplung GmbH (dawniej ESS - Energie Systeme & Service GmbH) jest specjalistą Grupy Viessmann w zakresie kogeneracji i należy do niej od 2008 roku. Dzięki ponad 25-letniemu doświadczeniu w tej dziedzinie, Viessmann oferuje wydajne systemy gazowe do skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej. Oprócz standardowych produktów, firma produkuje również jednostki kogeneracyjne dostosowane do indywidualnych potrzeb klientów.
Jednostki kogeneracyjne - wydajne systemy gazowe do skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej
Gazowe jednostki kogeneracyjne (CHP) wytwarzają jednocześnie energię elektryczną i ciepło zgodnie z zasadą skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej. Specjalny gazowy silnik spalinowy zaprojektowany do pracy w ciężkich warunkach napędza generator wytwarzający energię elektryczną. Jednostki te są dostosowane do kompleksów mieszkalnych i działalności komercyjnej. Po stronie ogrzewania jednostka kogeneracyjna działa równolegle z kotłem. Oba generatory ciepła są podłączone do systemu grzewczego w celu zapewnienia wody grzewczej lub ciepłej wody użytkowej.
Agregaty kogeneracyjne firmy Viessmann są urządzeniami zespołowymi. Osiągają najwyższą wydajność w systemie, który jest indywidualnie dopasowany do odpowiednich wymagań. Zaczyna się to od technologii systemowej, na przykład szaf sterowniczych dla funkcji sterowania wyższego poziomu, a kończy na indywidualnie dostosowanych umowach serwisowych.
Zakres produktów: Jednostki kogeneracyjne do 530 kWel i 660 kWth
Jednostka kogeneracyjna jest niezwykle przyjazna dla środowiska: oprócz oszczędności energii pierwotnej do 36 procent, emisja CO₂ jest znacznie niższa w porównaniu z konwencjonalnym wytwarzaniem energii elektrycznej i ciepła. Dzięki ponad 25-letniemu doświadczeniu w tej dziedzinie, Viessmann oferuje wydajne systemy gazowe do skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej. Oprócz standardowych produktów, firma produkuje również jednostki kogeneracyjne dostosowane do indywidualnych potrzeb klientów.
Karty katalogowe/specyfikacja (PDF)
Karty katalogowe wszystkich jednostek kogeneracyjnych Vitobloc są dostępne do pobrania w naszej bazie danych ViBooks.