W jaki inny sposób mogę wykorzystywać ciepło z systemu kogeneracji CHP?

Data

Odpowiada Dale Blundell (Atkins)

Systemy kogeneracji, oprócz wytwarzania energii elektrycznej i ciepła, mogą być także kojarzone z innymi urządzeniami w celu zoptymalizowania korzyści w konkretnym zastosowaniu.

Para

Para może być otrzymywana tylko z górnego źródła ciepła, zatem w systemach z silnikiem tłokowym do tego celu można wykorzystać tylko ciepło spalin. Ciepło dolnego źródła, tj. wody w obiegu chłodzenia silnika, musi być wykorzystane w inny sposób, na przykład do wstępnego podgrzewania zimnej wody zasilającej kocioł.

W celu wyprodukowania pary, gazy spalinowe przechodzą przez urządzenie wytwarzające parę. W małych instalacjach jest to zwykle wytwornica pary. W systemach średniej lub dużej skali gazy spalinowe przechodzą przez kocioł odzysknicowy albo odzyskową wytwornicę pary (HRSG). Systemy takie należy starannie projektować, aby zapewnić, że para jest wytwarzana bezpiecznie i z zachowaniem parametrów (temperatura, ciśnienie, stopień suchości) spełniających wymagania istniejącego systemu.

Trójgeneracja

Dołączenie chłodziarki absorpcyjnej pozwala na wytwarzanie, oprócz ciepła i energii elektrycznej, także wody lodowej. Chłodziarki absorpcyjne mogą wykorzystywać zarówno parę jak i gorącą wodę o niskim ciśnieniu (LPHW) – im wyższa jest temperatura na wejściu tym wyższy współczynnik efektywności COP chłodziarki. W przypadku silnika tłokowego, gorącą wodę o niskim ciśnieniu z obwodu chłodzenia silnika można wykorzystać do zasilania chłodziarki, natomiast ciepło o wysokich parametrach ze spalin może być wykorzystane do innych celów.

Chłodziarki absorpcyjne mogą być z powodzeniem stosowane w przypadkach, kiedy występuje zapotrzebowanie na chłód, a całe ciepło z kogeneracji nie może być w pełni wykorzystane. Jeżeli współczynnik efektywności chłodziarki COP<1, to rozwiązaniem korzystniejszym pod względem ekonomicznym jest bezpośrednie wykorzystanie ciepła z kogeneracji niż wykorzystanie go do wytwarzania chłodu. Chłodziarki absorpcyjne są z reguły droższe niż równoważne im chłodziarki sprężarkowe, jednakże ich koszt obsługi i konserwacji jest niższy.

Organiczny cykl Rankine’a – ORC

Działanie organicznego cyklu Rankine’a (ORC) jest podobne do działania cyklu Rankine’a w turbinie parowej. W cyklu ORC, zamiast strumienia masy pary poruszającego turbinę, ciepło odpadowe odparowuje organiczny czynnik chłodzący, który rozprężając się napędza turbinę. Turbina wytwarza energię elektryczną za pośrednictwem alternatora sprzęgniętego z jej wałem. W zastosowaniach ORC ciepło odpadowe górnego źródła może być wykorzystane do podgrzewania czynnika organicznego, który jest medium wejściowym dla turbiny ORC. Gazy spalinowe z systemu CHP (silnika tłokowego lub turbiny gazowej) mogą być wykorzystane jako wejście cieplne ORC. Tutaj ciepło to jest przekształcane w energię elektryczną, co może być ekonomicznie bardziej korzystne dla zakładu niż wytwarzanie ciepła w kogeneracji.

Quad-generacja

Jest to rozszerzenie trójgeneracji o wytwarzanie czwartego medium – dwutlenku węgla do celów spożywczych. W tym zastosowaniu część gazów spalinowych z systemu kogeneracji przechodzi przez układ, który selektywnie wychwytuje dwutlenek węgla ze strumienia gazów. W tym celu wykorzystywany jest środek chemiczny na bazie amin, który ma wysokie powinowactwo do CO2 i wychwytuje gaz, poddawany następnie oczyszczaniu, a aminy są regenerowane. W sytuacji, gdy gazy w ilościach hurtowych drożeją, może to być atrakcyjna opcja do rozważenia dla producentów wyrobów zawierających CO2, np. napojów gazowanych, piwa itp.