Kogenerační jednotky na bázi spalovacích motorů

Typickým představitelem této technologie jsou výrobky společnosti TEDOM s. r. o., která je spolu se společností EKOL, spol. s r. o. akcionářem společnosti TENERGO Brno, a.s. Aktuální počet referencí již překročil 2000 jednotek a od původních "malých" jednotek se postupně propracovali až ke strojům o výkonu 4MW.

Výhody

• Úspora paliva
  Použití kogeneračního způsobu výroby tepla a elektrické energie představuje zhruba 40% úsporu paliva. Převedeno na peníze to znamená, že za stejné množství energie zaplatí uživatel pouze 60% finančních prostředků
• Úspora nákladů na nákup energie
  Ze stejného množství paliva získá přibližně dvojnásobné množství energie, z níž část může prodávat, a tím opět snižovat vlastní náklady.
• Minimalizace nákladů na rozvod energie
  Teplo i elektrická energie navíc vznikají v místě své spotřeby, čímž odpadají náklady na rozvod energie i ztráty tímto dálkovým rozvodem způsobené. Teplo vznikající v kogenerační jednotce je využito k vytápění budov, přípravě teplé užitkové vody nebo k přípravě technologického tepla.
• Ekologický způsob výroby
  Protože se při použití kogeneračního způsobu výroby elektřiny a tepla ušetří asi 40% paliva, zatěžuje kogenerace z ekologického hlediska přibližně o totéž procento méně životní prostředí.
• Energie pro případ nouze
  Kogenerační jednotky slouží často též jako nouzové zdroje elektrické energie v místech její nepřetržité potřeby.
• Výroba chladu
  Pomocí absorpčního výměníku je vyrobené teplo možno využít i k výrobě chladu pro technologické účely nebo klimatizaci. V takovém případě se hovoří o tzv. trigeneraci, kombinované výrobě elektrické energie, tepla a chladu.

Trigenerace
Kromě technické části, tedy popisu technického, je velmi interesující přínos ekonomický, který mimo aplikace průmyslové, kde je potřeba chladícího příkonu daná, je velmi podstatný v aplikacích, které se zaměřují na klimatizaci a vzduchotechniku, např. v administrativních centrech, hotelnictví, zdravotnictví apod. Pozitivním prvkem a i samotným důsledkem je samotný princip, tedy využívání odpadního tepla z kogenerace pro výrobu chladu v absorpčním výměníku.

Při vhodně navržené konfiguraci kogeneračního soustrojí a současně při vhodně přiřazené absorpci se docílí velmi potentního časového využití v rámci roku a tím i podstatného ekonomického přínosu.

Technika "absorpce" respektive "trigenerace"
Základním principem absorpčních oběhů je nahrazení komprese tepelným pochodem, ve kterém je chladivo za nízkého tlaku pohlcováno vhodnou látkou (absorbentem), potom se dopravuje do dalšího výměníku, který pracuje za vyššího tlaku a kde se chladivo přívodem tepla v roztoku varem znovu uvolňuje (vypuzuje). Výsledkem je chladivo s vyšším tlakem, který odpovídá podmínkám kondenzace. Děj v kondenzátoru a výparníku je podobný jako při parním oběhu.

Kogenerační blokové provedení                                              V kontejneru
s proti hlukovou kapotou                                                                                    

Absorpční chlazení má tři okruhy, mezi kterými probíhá výměna tepla. První okruh je okruh topné vody, která je hnacím médiem vnitřní výměny tepla. Tento okruh je napojen na zdroj tepla, v našem případě kogenerační jednotku. Druhý okruh je okruh studené vody, který je napojen přímo na okruh chlazení - podobně jako ústřední topení, ale místo teplé vody proudí voda studená, která pak v místnostech ochlazuje vzduch a odvádí se jím teplo z prostoru. Třetím okruhem je okruh chladicí vody, který odvádí vodu s teplem k ochlazení. Vychlazení se provádí nejčastěji pomocí chladicích věží.

Absorpční chlazení je také tiché, jednoduché a spolehlivé. Nevýhodami jsou především vyšší investiční náklady oproti kompresorovému chlazení, větší rozměry a větší hmotnost. Pracuje s teplotami potřebnými pro odvod tepla z prostoru, které se pohybují od 7 do 15˚C. Okruh chladicí vody, která odvádí teplo z chladicího zařízení, mívá teploty 20 až 45˚C.

Provoz kogenerační jednotky - "motorová verze"
Jedním z klíčových prvků provozu jednotky mimo palivo, odběr tepla a výrobu elektrické energie je zabezpečení servisu. Profesionální standard každé špičkové firmy pohybující se v oblasti motorové kogenerace je servis. Jeho náklady na vyrobenou kWh jsou větší než u "turbínových verzí", a proto je u "motorových verzí" věnována servisu odpovídající úroveň.

Jako zdrojové soustrojí - základ              V modulovém uspořádání - u ko-
 pro stavbu kogenerační jednotky     generačních  zařízení větších výkonů

Servis zahrnuje veškerou servisní péči o kogenerační jednotky. Jde o komplexní rozsah servisních služeb od provádění pravidelných činností, přes odstraňování nahodilých poruch, provádění běžných a generálních oprav až po dálkové monitorování jednotek a poradenskou službu.

Servisní činnosti jsou zajišťovány prostřednictvím servisních posádek rozmístěných v daném území. Veškerá servisní činnost je řízena zkušenými pracovníky z jednoho místa, a to z centrálního dispečinku. Dispečink je zabezpečen kontinuálně.

Servis mj. zabezpečuje pro zákazníky tyto služby:

• a) Montáž a uvedení instalované kogenerační jednotky do provozu
  Po vyrozumění zákazníkem provedou pracovníci servisního střediska "dopojení" kogenerační jednotky a postupně ji uvedou do provozu.
• b) Záruční servis
  Odstranění nahodilých závad kogenerační jednotky v záruční době.
• c) Smlouva o servisní činnosti
  Provozovatel kogenerační jednotky si může formou pravidelných měsíčních poplatků, vypočítaných podle typu kogenerační jednotky a množství předpokládané vyrobené elektrické energie, platit prováděné služby a zároveň si spořit na budoucí servisní činnosti specifikované ve smlouvě.
• d) Pravidelný servis
  Pravidelným servisem se rozumí veškeré práce uvedené v "Návodu k obsluze a údržbě kogenerační jednotky" pod názvem technická ošetření.
• e) Pozáruční servis
  Je svým způsobem organizován podobně jako u servisu pravidelného. Rozsah prací je stanoven v objednávce, přičemž seriózní servisní posádka zareaguje na místě, ale mnohdy je pro splnění těchto přání nutné některé díly objednat nebo dovézt z centrálního skladu firmy.
• f) Nadstandardní služby
  Jsou činnosti jako např. servisní prohlídky nouzových zdrojů, elektrických zdrojových soustrojí, revize plynových a elektrických celků a prohlídky pomocných zařízení, u nichž je třeba provádět prohlídky v pravidelných, např. ročních intervalech.
• g) Opravy
  Zajištění a provádění běžných i generálních oprav všech typu kogeneračních jednotek. Proudění diagnostických prohlídek spalovacích motoru pomocí fibroskopu, repase použitých hlav spalovacích motoru, apod. U těchto repasí se používají pro ventilová sedla odzkoušené materiály, u nichž je trvanlivost hlavy téměř třikrát delší než u hlav repasovaných v běžné síti automobilových opraven či dokonce u hlav nových! Poněkud vyšší pořizovací náklady se zákazníkovi vrátí ve stabilnějším elektrickém výkonu (výkon neklesá), delší životnosti hlavy a v konečném důsledku v nižších servisních nákladech.
• h) Prodej náhradních dílů
  Je identicky podobný jako v běžné obchodní síti. Aktuální informace o dodání náhradních dílu jsou uváděny na příslušných kontaktech.

Příklad standardního zakomponování kogenerační jednoty při výrobě tepla

Závěr
Aplikace kogeneračních jednotek na bázi spalovacích motorů v energetice mají svoje neoddiskutovatelné postavení. V zásadě lze konstatovat, že nejsou konkurencí "turbínové kogeneraci", ale jejím vhodným doplňkem. Navíc v samotné motorgenerátorové podobě se energeticky využívají i takové zdroje energie, jako jsou bioplyny (skládky TKO, čistírny odpadních vod, bioplynové stanice), ale i např. důlní plyn - degazovaný plyn. Moderní koncepce a konstrukce strojů umožňuje širokou škálu nasazení, nejen co do různorodosti jednotlivých aplikací z pohledu daných lokalit, ale i výkonová škála je velmi pestrá a umožňuje v kombinaci několika strojů efektivně a konkurence schopně dosahovat až:

• 30MW elektrického výkonu (400V, 6,3kVa),
• 35MW tepelného výkonu (teplá voda, horká voda, pára -250°C/1,6 MPa),
• 25MW chladícího výkonu - ve vazbě na absorpci (studená voda 4-7°C/12-14°C).

Ing. Petr Horák, TENERGO Brno, a.s.,
Převzato z časopisu All for Power

Více o časopisu All for Power zde ...