As usinas de cogeração fornecem produção simultânea de calor e eletricidade. A Tabela 1 apresenta vários métodos cogeração e sua relação característica de energia elétrica e térmica produzida.

Tabela 1: Tecnologias de cogeração e suas relações características de energia elétrica e térmica

Uma característica importante do processo de cogeração é a relação entre a quantidade de eletricidade produzida e a quantidade de calor produzida. Este valor é inferior a 1 se a instalação produzir menos energia elétrica do que calor. Na análise das instalações, devem ser utilizados os valores da relação de energia elétrica e térmica com base em dados reais.

Ao escolher a tecnologia de cogeração e a escala da instalação, podem ser utilizados dados sobre a dinâmica das necessidades energéticas ao longo do ano.

Cogeração baseada na incineração de resíduos

Tanto o Documento de Referência de Incineração de Resíduos (WI BREF) quanto o WFD36 fornecem fatores e valores de conversão que podem ser usados ​​para:

• cálculo do fator de utilização de energia e/ou eficiência da planta;
• recálculo e soma Vários tipos energia, que pode ser utilizada, por exemplo, em análise comparativa empreendimentos.

Isso torna possível comparar e resumir os dados de produção de energia em várias formas, como calor, vapor e eletricidade. Em particular, esses indicadores podem ser usados ​​para comparar a eficiência da produção de energia em um determinado incinerador com a eficiência de empresas externas de energia. Em particular, a eficiência média europeia na produção de eletricidade em usinas é de 38%, na produção de calor - 91%. Ao usar energia, como combustível ou vapor, o fator de utilização máximo possível é de 100%. A análise comparativa deve levar em conta a diferença entre as unidades de energia (MWh, MWh, MWh).

Sistemas de contrapressão

O método mais simples de cogeração é um esquema usando o chamado. turbinas de contrapressão. No entanto, tanto elétrica quanto energia térmica produzido em uma turbina a vapor (ver Fig. 1). A potência elétrica das usinas que usam turbinas de contrapressão, como regra, é de várias dezenas de megawatts. A proporção típica de energia elétrica e térmica produzida é de 0,3 a 0,5. A potência das usinas de cogeração de turbina a gás, como regra, é um pouco menor do que a das usinas a vapor, mas a proporção de energia elétrica e térmica em muitos casos chega a 0,5.

A potência das unidades de contrapressão usadas na indústria depende do consumo de energia processos tecnológicos, bem como propriedades de vapor de alta pressão, média pressão e contrapressão. Uma característica importante sistemas com contrapressão é a relação de energia elétrica e térmica.

Nas centrais de cogeração que servem sistemas centralizados fornecimento de calor (plantas combinadas de calor e energia ou CHP), o vapor que sai da turbina é condensado em trocadores de calor e enviado aos consumidores na forma água quente. Nas plantas de cogeração de empreendimentos industriais, o vapor exaurido na turbina é devolvido ao empreendimento para utilização de sua energia térmica. Nas usinas de cogeração, a contrapressão de vapor é menor do que nas usinas de cogeração industrial de contrapressão. Portanto, a relação de energia elétrica e térmica produzida no caso de cogeração industrial é menor do que no caso de cogeração.

Figura 1: Planta de cogeração de contrapressão

Sistemas de condensação com extração de vapor

Ao contrário de uma usina de condensação tradicional que produz apenas eletricidade, em um sistema de condensação com extração de vapor, parte do vapor é extraído da turbina para uso como fonte de calor (ver Fig. 2).

Figura 2: Planta de cogeração extrativa

Sistemas de turbina a gás com recuperação de calor

Nos sistemas de turbinas a gás com recuperação de calor, a energia térmica é produzida a partir da energia do calor gases de combustão turbinas na caldeira de calor residual (ver Fig. 3). Como regra, como combustível para tais instalações, gás natural, óleo ou uma combinação desses combustíveis. Além disso, produtos de gaseificação de combustíveis sólidos ou líquidos podem ser utilizados como combustível para turbinas a gás.

Figura 3: Usina de cogeração de turbina a gás com recuperação de calor

Sistemas de ciclo combinado

Usina de ciclo combinado (planta de ciclo combinado) consiste em uma ou mais turbinas a gás conectadas a uma ou mais turbinas a vapor(ver Fig. 4). Em muitos casos, essas instalações são usadas para geração combinada de calor e energia. O calor dos gases de exaustão da turbina a gás é recuperado e usado para produzir vapor para alimentar as turbinas a vapor. Normalmente, o calor recuperado do descarte é usado para gerar eletricidade adicional em vez de aquecimento ou aquecimento. As vantagens de tais sistemas são uma alta proporção de energia elétrica para energia térmica, bem como alta eficiência. A gaseificação de combustíveis sólidos, uma das direções promissoras para o desenvolvimento de tecnologias de combustão, também é utilizada em combinação com sistemas de ciclo combinado e cogeração. A gaseificação do combustível pode reduzir significativamente as emissões de óxidos de enxofre e nitrogênio em comparação com a combustão tradicional de combustível sólido devido à purificação do gás após a gaseificação, mas antes da combustão em uma turbina.

Figura 4: Usina de cogeração de ciclo combinado

Motores de combustão interna

Ao usar motores combustão interna(motores alternativos) a recuperação de calor do óleo lubrificante, água de resfriamento e gases de escape é possível, conforme mostrado na Fig.5.

Nos motores de combustão interna (ICEs), a energia das ligações químicas do combustível é convertida em energia térmica como resultado da combustão. Os gases formados durante a combustão se expandem no cilindro, colocando o pistão em movimento. A energia mecânica do movimento do pistão é transmitida ao volante através do virabrequim e depois convertida em eletricidade usando um alternador. Devido à conversão direta da energia de expansão térmica de alta temperatura em energia mecânica e depois elétrica, os motores de combustão interna são caracterizados pela maior eficiência térmica (produção de eletricidade por unidade de combustível utilizada) entre os motores de estágio único (primários). Como resultado, eles também têm as menores emissões específicas de CO2 por unidade de energia produzida.

A potência das instalações existentes baseadas em motores de dois tempos com baixas velocidades (<300 об./мин.) может достигать 80 МВтэ. Мощность существующих четырехтактных систем со средними оборотами (300 <1500 об. мин.)="" достигает="" 20 МВтэ. Такие="" установки,="" как="" правило,="" используются="" в качестве="" базовых="" систем="" для="" постоянного="" производства="" энергии. Четырехтактные="" системы="" с высокими="" оборотами="" (="">1500 rpm) têm uma potência de 3 MWe e geralmente são usados ​​como fontes de pico.

Os tipos mais comuns de motores de combustão interna são os motores diesel, de ignição por centelha e bicombustível. As usinas de combustão interna podem usar uma ampla gama de combustíveis gasosos e líquidos, incluindo gases naturais, associados e de minas, gás de aterro, biogás, produtos de pirólise, biocombustíveis líquidos, óleo diesel, petróleo bruto, óleo combustível pesado, emulsões de combustível e refino de óleo usado .

Figura 5: Planta de cogeração baseada em motor de combustão interna

Como regra, uma usina de energia ICE estacionária (ou seja, uma estação que não é um gerador móvel) consiste em várias unidades de energia operando em paralelo. Uma gama de unidades de operação independente, combinada com alta eficiência em condições de carga parcial, garante a confiabilidade e flexibilidade do fornecimento de energia, permitindo que você atenda melhor às necessidades em rápida mudança. O tempo de partida de tais sistemas a partir de um estado frio é curto em comparação com uma característica semelhante de usinas de ciclo combinado ou a vapor que funcionam com carvão, óleo ou gás combustível. Um sistema baseado em ICE em execução é capaz de responder rapidamente a mudanças de carga, se necessário, proporcionando rápida estabilização dos parâmetros de rede.

Os sistemas fechados de refrigeração a água podem ser utilizados com motores de combustão interna, o que torna extremamente baixo o consumo de água das respetivas centrais.

O design compacto dos motores de combustão interna os torna adequados para a produção distribuída de calor e energia nas proximidades dos usuários finais em áreas urbanas e industriais. Isso reduz as perdas relacionadas à distribuição em transformadores, linhas de energia e tubulações. As perdas típicas nas redes de distribuição e transmissão na geração centralizada de energia são de 5 a 8% da energia gerada; as perdas de calor nas redes de aquecimento municipais são inferiores a 10%. Recorde-se que as maiores perdas ocorrem nas redes de baixa tensão, bem como nas ligações ao nível do consumidor final. Por outro lado, a geração de eletricidade em grandes usinas centralizadas é geralmente mais eficiente.

A alta eficiência da geração de ICE de estágio único, combinada com a temperatura relativamente alta dos gases de exaustão e da água de resfriamento, torna essa tecnologia uma solução ideal para cogeração. Como regra, cerca de 30% da energia liberada durante a combustão do combustível está contida nos gases de escape e cerca de 20% nos fluxos de água de resfriamento. A energia dos gases de escape pode ser recuperada usando uma caldeira de calor residual ou trocador de calor usado para produzir vapor, água quente ou óleo quente. Além disso, os gases quentes de exaustão podem ser usados ​​direta ou indiretamente (usando um trocador de calor) em vários processos tecnológicos, por exemplo, para secagem.

Os fluxos de água de resfriamento podem ser divididos em circuitos de alta e baixa temperatura. O potencial de recuperação de energia da água depende da temperatura mínima que atenda às necessidades do consumidor de calor. O potencial da água de resfriamento pode ser usado quase completamente em um sistema de aquecimento urbano com baixas temperaturas de retorno. A recuperação de calor do arrefecimento do motor, em combinação com uma caldeira de recuperação de energia de gases de escape e um economizador, é capaz de utilizar (na forma de eletricidade e calor) até 85% da energia dos combustíveis líquidos e até 90% da energia a energia dos combustíveis gasosos.

A energia térmica pode ser fornecida ao consumidor final, conforme sua necessidade, na forma de vapor (até vapor superaquecido com pressão de até 20 bar), água quente ou óleo quente. O calor também pode ser usado em um processo de refrigeração por absorção para produzir água gelada.

Também é possível utilizar bombas de calor de absorção para aumentar a temperatura da água de refrigeração do circuito de baixa temperatura para um nível superior, permitindo que esta água seja utilizada em sistemas de aquecimento urbano com uma temperatura de retorno elevada.

Acumuladores de água quente e fria podem ser usados ​​para compensar discrepâncias de curto prazo entre o cronograma de demanda de eletricidade e calor/frio.

A eficiência típica (em relação à energia do combustível) ao usar motores de combustão interna para gerar eletricidade está na faixa de 40 a 48%; em esquemas de cogeração com recuperação de calor eficiente, a eficiência pode chegar a 85 - 90%. Nos esquemas de trigeração, a flexibilidade necessária pode ser alcançada mantendo os estoques de água quente e gelada, bem como as capacidades de reserva (pico) - unidades de refrigeração de compressor e caldeiras de água quente de reserva operando por combustão direta de combustível.

Benefícios ambientais

A utilização da cogeração está associada a significativos benefícios económicos e ambientais. As usinas de cogeração de ciclo combinado proporcionam o uso mais eficiente da energia do combustível devido à produção simultânea de energia elétrica e térmica com perdas mínimas. Tais instalações fornecem eficiência energética de combustível (COP) de até 80–90%, enquanto para as UTEs de condensação tradicionais o mesmo valor está na faixa de 35–45%, e para usinas de ciclo combinado (sem cogeração) não excede 58% .

A alta eficiência dos processos de cogeração proporciona significativa economia de energia e redução de emissões. A Figura 6 mostra valores típicos para uma usina de cogeração em comparação com uma usina separada e uma casa de caldeira para produção de calor. Os dados, expressos em unidades arbitrárias de energia, são fornecidos para o combustível de carvão, mas uma situação semelhante ocorre quando se utiliza outros tipos de combustível. Neste exemplo, a central de cogeração produz a mesma quantidade de energia utilizável (eletricidade e calor) que as unidades individuais. No entanto, com a produção separada, as perdas totais de energia chegam a 98 unidades, enquanto no caso da cogeração, as perdas são de apenas 33 unidades. Com a produção separada de calor e energia, a eficiência (eficiência no uso de combustível) é de 55%, enquanto no caso da cogeração, a eficiência chega a 78%. Portanto, a cogeração requer 30% menos combustível para produzir a mesma quantidade de energia utilizável. Isso significa que, ao usar a cogeração, as emissões de poluentes são reduzidas na mesma proporção. No entanto, a quantidade exata de redução de emissões depende da estrutura local da mistura de combustíveis na produção de eletricidade e/ou calor (vapor).

Figura 6: Comparação da eficiência da cogeração e produção separada de eletricidade e calor

Tal como acontece com a geração autônoma de eletricidade, uma ampla gama de combustíveis pode ser usada para cogeração, incluindo, por exemplo, resíduos, combustíveis renováveis ​​(biomassa) e combustíveis fósseis, como carvão, petróleo e gás natural.

Impacto em vários componentes do meio ambiente

A geração de eletricidade pode ser menor se o sistema de cogeração for otimizado para recuperação de calor (por exemplo, no caso de incineração de resíduos, ver WI BREF). Pode-se mostrar (usando dados WI BREF e WFD) que uma planta de incineração que recupera, por exemplo, 18% da energia de materiais incinerados na forma de eletricidade é equivalente a uma planta que recupera 42,5% da energia na forma de de calor ou vapor distrital adequado para uso comercial (de acordo com a WFD, o fator de conversão é 0,468).

Aplicabilidade

A decisão principal de usar a cogeração e a escolha de um método específico são determinadas por uma série de fatores; mesmo as empresas com necessidades energéticas semelhantes não podem ser consideradas exatamente iguais a este respeito. Em muitos casos, a decisão fundamental de introduzir a cogeração é determinada pelos seguintes fatores:

• é essencial que existam necessidades de calor suficientes que correspondam às possibilidades de cogeração em termos de quantidade, temperatura, etc.;
• a empresa tem uma carga base, ou seja, um nível abaixo do qual o consumo de eletricidade raramente cai;
• a natureza semelhante dos horários de demanda de calor e eletricidade;
• a relação entre os preços dos combustíveis e as tarifas de energia elétrica, que garante a eficiência econômica da cogeração;
• alto nível de utilização esperado (de preferência mais de 4-5 mil horas de trabalho em plena carga por ano).

Em geral, o uso da cogeração justifica-se naqueles empreendimentos onde há necessidade significativa de calor em temperaturas correspondentes a baixa ou média pressão de vapor. Ao avaliar o potencial de produção em termos de cogeração, é importante certificar-se de que não há motivos para esperar uma redução significativa na demanda de calor. Caso contrário, a operação de um sistema projetado para produzir excesso de calor será ineficiente.

A partir de 2007, mesmo um sistema de cogeração relativamente pequeno poderia ser rentável. Abaixo, nesta seção, são fornecidas recomendações sobre os tipos de sistemas de cogeração adequados para determinadas condições específicas. No entanto, deve-se ter em mente que os critérios quantitativos fornecidos são indicativos e podem depender das condições locais. Como regra, é possível vender eletricidade excedente para redes nacionais, pois o consumo de energia do próprio empreendimento pode variar significativamente. A modelagem da produção e consumo de recursos energéticos contribui para a otimização dos sistemas de geração de energia e recuperação de calor, bem como para as decisões de compra de energia em falta e venda de excedente.

Escolha do tipo de sistema de cogeração

As turbinas a vapor podem ser uma opção adequada se as seguintes condições forem atendidas:

• há uma aplicação para vapor de baixa qualidade e a proporção necessária de energia elétrica e térmica excede 1:4;
• disponibilidade de combustível barato com baixa margem comercial;
• disponibilidade de espaço adequado para abrigar o sistema;
• a presença de resíduos de calor de alto grau de processos tecnológicos (por exemplo, de fornos ou incineradores de resíduos);
• a necessidade de substituição da casa de caldeira existente;
• é necessário minimizar a relação de energia elétrica e térmica ao mínimo. Nos sistemas de cogeração, maximizar a relação de energia elétrica e térmica requer minimizar o nível de contrapressão e maximizar o nível de alta pressão.

O uso de turbinas a gás pode ser apropriado nas seguintes condições:

• está planejado maximizar a relação entre energia elétrica produzida e calor;
• a demanda de eletricidade é constante e excede 3 MWe (no momento da redação, turbinas a gás menores estão apenas começando a entrar no mercado);
• disponibilidade de gás natural (no entanto, sua ausência não é um fator limitante);
• existe uma procura significativa de vapor de média/alta pressão ou água quente, em particular com temperaturas superiores a 500°C;
• aplicação para gases de combustão quentes com uma temperatura de 450°C ou superior - os gases podem ser diluídos com ar atmosférico frio ou passados ​​por um trocador de calor gás-ar. (Além disso, é aconselhável considerar a adição de uma turbina a vapor e a criação de um sistema de ciclo combinado de ciclo combinado).

O uso de sistemas de cogeração baseados em motores de combustão interna pode ser apropriado em empreendimentos que atendam às seguintes condições:

• a demanda de energia é cíclica ou não constante;
• há necessidade de vapor de baixa pressão ou água quente de média/baixa temperatura;
• é necessário um alto valor da relação de energia elétrica e térmica;
• se houver gás natural, é preferível utilizar motores de combustão interna neste tipo de combustível;
• se o gás natural não estiver disponível, podem ser usados ​​motores a diesel movidos a óleo combustível ou GLP;
• com carga elétrica inferior a 1 MWe - ignição por centelha (os sistemas estão disponíveis de 0,003 a 10 MWe);
• com carga elétrica superior a 1 MWe - ignição por compressão (os sistemas estão disponíveis de 3 a 20 MWe).

Aspectos econômicos

• a economia da cogeração depende significativamente da relação entre os preços do combustível e da eletricidade, os preços do calor, o fator de carga e a eficiência do sistema;
• a economia da cogeração depende essencialmente da capacidade de garantir uma produção estável de calor e eletricidade a longo prazo, bem como da presença de uma necessidade a longo prazo dos mesmos;
• o apoio político e os mecanismos de mercado, como incentivos fiscais e liberalização dos mercados de energia, desempenham um papel importante.

Motivos de implementação

Apoio político e mecanismos de mercado (ver "Aspectos econômicos" acima).

Exemplos

• usina de cogeração em Aanekoski, Finlândia;
• usina de cogeração em Rauhalahti, Finlândia
• usado em plantas de carbonato de sódio, veja Inorganic Solids Background Paper;
• Bindewald Kupfermühle, Alemanha:
• moinho de farinha: 100 mil toneladas/ano de trigo e centeio;
• fábrica de malte: 35.000 t/ano de malte;
• Dava KVV, incinerador de resíduos, Umea, Suécia;
• Sysav, instalação de incineração de resíduos, Malmö, Suécia.

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cogeração

cogeração- (o nome é derivado das palavras GERAÇÃO COMBINADA DE ELETRICIDADE E CALOR) o processo de geração conjunta de energia elétrica e térmica. Na literatura técnica soviética, o termo aquecimento urbano- aquecimento urbano baseado na produção combinada de eletricidade e calor em centrais combinadas de calor e energia. A cogeração é amplamente utilizada no setor de energia, por exemplo, em CHP (combined heat and power centrals), onde o calor de trabalho, após ser usado na geração de eletricidade, é usado para suprir as necessidades de calor. Isso aumenta significativamente a eficiência - até 90% e ainda mais.

O significado da cogeração é que com a geração direta de energia elétrica, torna-se possível utilizar o calor associado.

As usinas de cogeração (cogeradores) são amplamente utilizadas na geração de energia em pequena escala (mini-CHP). E há as seguintes razões para isso:

Veja também

Links

Fundação Wikimedia. 2010.

Veja o que é "Cogeração" em outros dicionários:

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aquecimento (cogeração)- 3.1.43 aquecimento (cogeração): Geração combinada de energia elétrica ou mecânica. Fonte: GOST R 54860 2011: Fornecimento de calor de edifícios. Polo geral… Dicionário-livro de referência de termos de documentação normativa e técnica

GOST R 54860-2011: Fornecimento de calor de edifícios. Disposições gerais da metodologia de cálculo da procura de energia e eficiência dos sistemas de fornecimento de calor- Terminologia GOST R 54860 2011: Fornecimento de calor de edifícios. Disposições gerais da metodologia para cálculo da demanda energética e eficiência dos sistemas de fornecimento de calor documento original: 3.1.1 calor acumulado (ganhos de calor): Preservação e acúmulo de calor em ... ... Dicionário-livro de referência de termos de documentação normativa e técnica

Verifique informações. É necessário verificar a veracidade dos fatos e a fidedignidade das informações apresentadas neste artigo. Deve haver explicações na página de discussão. Mini CHP (pequena usina combinada de calor e energia) usinas termelétricas ... Wikipedia

usina termelétrica- (Potência térmica, TPP) Definição de TPP, tipos e características de TPP. Classificação TPP Definição de TPP, tipos e características de TPP. Classificação TPP, dispositivo TPP Conteúdo Conteúdo Definição Torre de resfriamento Características Classificação Tipos ... ... Enciclopédia do investidor

geração de calor combinada- cogeração Geração combinada de calor e eletricidade ou energia mecânica. [GOST R 54860 2025] Tópicos fornecimento de calor de edifícios Sinônimos cogeração EN cogeração combined head and power … Manual do Tradutor Técnico

Fornecimento de calor- 13. Aquecimento urbano Aquecimento urbano na produção de eletricidade e calor num único ciclo tecnológico

Definição do princípio de cogeração

cogeraçãoé uma produção combinada de calor e energia. Em uma usina que usa tecnologia de cogeração, o combustível é usado para produzir duas formas de energia - calor e eletricidade. O prefixo "ko" na palavra cogeração significa combi. Simplificando, uma usina de cogeração é uma usina termelétrica.

As usinas de cogeração são mais eficientes do que as usinas que produzem apenas eletricidade.

Com a tecnologia de cogeração, há uma oportunidade real de aproveitamento da energia térmica, que geralmente escapa para a atmosfera através de torres de resfriamento e junto com os gases de combustão.

Ao usar o efeito da cogeração, o fator de utilização geral de combustível (K&F) aumenta significativamente. O uso da cogeração reduz significativamente o custo de aquisição de combustível.

A cogeração é uma redução significativa no custo de obtenção de energia térmica.

Plantas de cogeração - dispositivo e princípio de operação

Uma planta de cogeração consiste em uma unidade de energia como uma turbina a gás, um gerador elétrico, um trocador de calor e um sistema de controle.

Cogeração - a expansão orgânica da tecnologia na economia russa

A utilização de usinas com tecnologia de cogeração em megacidades permite complementar efetivamente o mercado de fornecimento de energia, sem reconstrução de rede. Ao mesmo tempo, a qualidade da energia elétrica e térmica é significativamente melhorada. A operação autônoma da planta cogeradora permite fornecer aos consumidores eletricidade com parâmetros estáveis ​​em termos de frequência e tensão, energia térmica com parâmetros estáveis ​​em temperatura.

Objetos potenciais para o uso de usinas de cogeração na Rússia são produção industrial, hospitais, instalações habitacionais, estações de bombeamento de gás, estações de compressão, caldeiras, etc.

Como resultado da introdução de usinas de cogeração, é possível resolver o problema de fornecer aos consumidores calor e eletricidade baratos sem a construção adicional e cara de novas linhas de transmissão de energia e redes de aquecimento.

A proximidade das fontes com os consumidores reduzirá significativamente as perdas na transmissão de energia e melhorará sua qualidade e, consequentemente, aumentará a eficiência energética do combustível.

Cogeração - uma alternativa às redes de calor de uso geral

Uma central de cogeração é uma alternativa eficaz às redes de aquecimento, graças à mudança flexível dos parâmetros do transportador de calor, dependendo das necessidades do consumidor em qualquer época do ano. O consumidor que possui uma usina de cogeração em operação não está sujeito à dependência da situação econômica das grandes termelétricas.

As receitas (ou economias) da venda de eletricidade e calor, em pouco tempo, cobrem todos os custos de uma central de cogeração. O retorno dos investimentos de capital em uma central de cogeração é mais rápido do que o retorno dos fundos gastos na conexão com as redes de aquecimento, garantindo assim um retorno sustentável do investimento.

A planta cogeradora se encaixa bem no circuito elétrico, tanto de consumidores individuais quanto de qualquer número de consumidores através das redes elétricas estaduais. As usinas de cogeração compactas e ecologicamente corretas cobrem a escassez de capacidade de geração nas grandes cidades. O aparecimento de tais instalações permite descarregar as redes elétricas, garantindo uma qualidade estável da eletricidade e possibilitando a ligação de novos consumidores.

Benefícios da cogeração

As vantagens das centrais de cogeração residem principalmente na esfera económica: a diferença significativa entre os custos de capital de fornecer energia da rede e fornecer energia de fonte própria é que os custos de capital associados à compra de uma central de cogeração são reembolsados, enquanto os custos de capital de conexão à rede são irrecuperáveis ​​são perdidos quando as subestações recém-construídas são transferidas para o saldo das empresas de energia.

Os custos de capital associados ao uso de uma planta cogeradora são compensados ​​pela economia de combustível.

Normalmente, a recuperação total dos custos de capital ocorre após a operação da planta de cogeração por três a quatro anos.

Isso é possível quando a central de cogeração fornece a carga em um ciclo contínuo de operação ou se opera em paralelo com a rede elétrica. A última solução é benéfica para os proprietários de redes elétricas e térmicas. Os sistemas de energia estão interessados ​​em conectar cogeradores potentes às suas redes, pois neste caso adquirem capacidade de geração adicional sem investimentos de capital na construção de uma usina. Nesse caso, o sistema elétrico compra eletricidade barata para sua posterior revenda a uma taxa mais favorável. As redes de aquecimento têm a oportunidade de comprar calor barato para sua venda a consumidores próximos

Atualmente, os principais fabricantes mundiais de plantas de cogeração baseadas em motores alternativos e turbinas são:

cogeração

O processo de geração de eletricidade, denominado cogeração (cogeração), é o recebimento de eletricidade e calor em uma única instalação.

Produção separada de eletricidade e calor

usina de cogeração usina de energia

Princípio básico da cogeração: o desejo de maximizar o uso de energia de combustível primário (por exemplo, o uso de energia térmica que foi lançada anteriormente na atmosfera). A eficiência geral da usina no modo de cogeração é de 80-95%.

A ELTEKO GLOBAL oferece unidades CHP de diferentes capacidades, com diferentes versões. Dado o baixo custo do gás e a possibilidade de ligação, a cogeração é um processo mais eficiente, cujo investimento se justifica em 2-3 anos. A gama de potências é representada pelos motores a pistão LOMBARDINI, FORD, MAN, GUASCOR, PERKINS e DEUTZ que utilizam como combustível gás natural, gás de aterro ou biogás. Ao escolher um CHP, é necessário levar em consideração os parâmetros exigidos da potência elétrica e térmica das instalações, o tipo de gás e seu consumo. Em caso de dificuldade na escolha, a ELTEKO GLOBAL oferece aconselhamento profissional e fornece uma tabela para selecionar a instalação necessária. Considerando todos os fatores, a cogeração é um método moderno, eficiente e ecologicamente correto de geração de energia elétrica. A conexão paralela das unidades permite aumentar a capacidade e a operação em série das unidades aumenta a vida útil. Uma ampla gama de usinas oferecidas pela Elteco permite resolver o problema de fornecimento de energia da forma mais clara possível, e a montagem europeia determina a qualidade, confiabilidade e durabilidade.

As plantas de cogeração (cogeradores) são amplamente utilizadas na geração de energia em pequena escala (mini-CHP, MicroCHP). E para isso existem os seguintes pré-requisitos:

O calor é usado diretamente no local de recebimento, o que é mais barato do que a construção e operação de muitos quilômetros de redes de aquecimento;

A eletricidade é usada em sua maior parte no ponto de recebimento sem a sobrecarga dos fornecedores de energia, e seu custo para o consumidor pode ser um pouco menor que o da energia da rede.

O consumidor adquire independência energética de falhas no fornecimento de energia e acidentes em sistemas de fornecimento de calor.

O uso da cogeração é mais benéfico para os consumidores com consumo constante de eletricidade e calor. Para os consumidores que têm "cargas de ponta" pronunciadas (por exemplo, habitação, habitação e serviços comunitários), a cogeração não é muito rentável devido à grande diferença entre as capacidades diárias instaladas e médias - o retorno do projeto é significativamente atrasado.

Nas modernas usinas de cogeração baseadas em motores de pistão a gás, o fator de utilização do calor da combustão do combustível atinge 85...90% e apenas 10% é perdido. A economia de combustível na produção de energia em um ciclo de cogeração pode atingir até 40% em comparação com a produção separada da mesma quantidade de eletricidade (central de condensação) e energia térmica (caldeira de água quente). Por exemplo, usando o calor dos gases de escape e refrigerante de um motor a gás com capacidade de 500 kW para aquecimento, é possível fornecer calor a uma área de 4 ... 4,5 mil m2, mantendo uma temperatura normal no instalações.

Existem dois grupos principais de centrais de cogeração:

• 1. Instalações para a produção simultânea de energia eléctrica e térmica (análogo estrangeiro: CHP - central combinada de calor e energia);
• 2. Instalações (centrais elétricas) de ciclo combinado com caldeira de aproveitamento e turbina a vapor (análogo estrangeiro: CSR - usina de ciclo combinado). Mais frequentemente - são usinas com turbina a gás, caldeira de calor residual e turbina a vapor (CCP - usinas de ciclo combinado de alta capacidade). Mas há projetos em que, em vez de uma turbina a gás, foi utilizado um motor de pistão a gás e uma turbina a vapor de baixa potência.

Dependendo da energia elétrica gerada, as usinas de cogeração são divididas nos seguintes grupos:

• · microcentrais (potência de 1 a 250 kW);
• mini (potência de 250 a 1000 kW) e pequeno (potência de 1 a 60 MW) - para simplificar, eles geralmente são combinados;
• médio (potência de 60 a 300 MW);
• grande (potência superior a 300 MW).

Ressaltamos que aqui estamos falando da potência total da usina, e não da potência unitária da unidade de potência. É geralmente aceito que é conveniente e possível cobrir capacidades de até 250 kW (microcentrais) com unidades de pistão a gás ou diesel (por exemplo, DEUTZ ADG), bem como várias instalações de energia alternativa. De 250 kW a 10-15 MW - com a ajuda de unidades de pistão a gás. Potências até 60 MW - com a ajuda de unidades de pistão a gás (ou turbinas a gás com capacidades unitárias a partir de 20 MW), e potências médias e grandes - com a ajuda de turbinas a gás e a vapor ou usinas de ciclo combinado.

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Problemas cogeração

V.G. Semenov, CEO

Cogeração - produção conjunta de energia térmica e elétrica.

Apesar da abundância capitalista de bens e serviços na Rússia, ainda há escassez, eletricidade insuficiente, gás insuficiente. A escassez de eletricidade já foi sentida em várias regiões, especialmente em São Petersburgo, Moscou, Urais e Tyumen. As dificuldades de conexão a um sistema centralizado de abastecimento de gás estão em quase toda parte. Se houver falta, então há uma fila. Não há regras de fila, mas elas ainda aparecem, e serão as chamadas "cinza", "escuras", etc.

Metade das matérias-primas de hidrocarbonetos (em maior medida - gás) no país é gasta no aquecimento. Não existem estatísticas resumidas, parte do combustível é levada em consideração nas habitações e serviços comunitários, parte na grande indústria de energia - no total, de acordo com nossas estimativas, 40% das matérias-primas de hidrocarbonetos são gastas no fornecimento de energia. Se adicionarmos o que é queimado em fogões e eletricidade (também é produzida a partir de matérias-primas de hidrocarbonetos), que é usada para aquecimento elétrico de edifícios e para bombeamento de calor em sistemas de aquecimento urbano, obtemos que metade do combustível de hidrocarboneto é gasto internamente para necessidades de abastecimento de energia, e muitas vezes com eficiência extremamente baixa. Portanto, o programa para uma abordagem integrada de redução do consumo de combustível para as necessidades de abastecimento de energia pode ser colocado em oposição ao desenvolvimento de depósitos. Mas não existe tal programa - em nossa opinião, esta é uma tarefa do estado, que, infelizmente, não está sendo resolvida de forma alguma.

Quanto à eletricidade, não há capacidade suficiente para produzi-la. Mas não o suficiente no frio. Quando está quente lá fora, não falta, e no inverno, quando fica frio lá fora em 1 grau, o consumo de energia aumenta em 0,6%. No total, de acordo com os cálculos mais modestos na Rússia, até 20% da energia é gasta em aquecimento elétrico (aquecedores, caldeiras elétricas, piso radiante, ventilação, etc.).

Basicamente, a estrutura de geração elétrica é composta por estações térmicas de condensação, onde o combustível é consumido apenas para a produção de eletricidade e o calor é descarregado no meio ambiente. Acontece que a eletricidade gerada por eles (com uma eficiência de 35% no máximo) é novamente usada para se aquecer. E a construção de novas capacidades é necessária apenas para atender à demanda de pico em clima frio para aquecimento doméstico.

Existem muitas maneiras diferentes de corrigir essa situação. Infelizmente, eles agora são usados ​​menos ativamente do que no sistema centralizado que existia na União Soviética. Este é um custo diferente de eletricidade para aquecimento elétrico e para consumo industrial ou doméstico. Esta é a descompressão do gráfico, ou seja, um turno no início do dia de trabalho, pelo menos na estação fria, etc. Ninguém está fazendo isso agora. E o principal problema - a falta de capacidade - todos correram ativamente para resolvê-lo "na testa", ou seja, construir novas instalações. Mas o problema é o que construir.

Se falamos de eletricidade, na Comunidade Europeia já foram adotadas várias diretivas para o desenvolvimento da cogeração. Acredita-se que para cumprir o Protocolo de Kyoto, de acordo com as tarefas estratégicas de longo prazo da sociedade, é necessário consumir o mínimo de combustível possível, desde que todas as necessidades da sociedade sejam atendidas. E uma das principais formas é a produção conjunta de calor e eletricidade, pois o calor é gerado no processo de geração de eletricidade.

Em muitas cidades da Rússia, as usinas de cogeração despejam o calor gerado durante a geração de eletricidade em torres de resfriamento por uma parte significativa do tempo, e às vezes a situação pode ser absurda. Há exemplos quando há uma grande casa de caldeira localizada a 150 metros da CHPP, que liquefaz gás para receber o mesmo calor e abastecê-lo na cidade.

O principal problema nos países europeus para o desenvolvimento da cogeração é que não existem redes de aquecimento, a sua construção exige a atribuição de terrenos, custos elevados para a sua criação e, provavelmente, o mais difícil é persuadir o consumidor a ligar a centrais redes, abandonando uma caldeira individual. Na Rússia, essas redes de aquecimento urbano existem em todas as cidades. Por muitos anos pudemos desenvolver o sistema de energia aumentando a capacidade do CHPP. São várias as vantagens: proximidade com o consumidor, custos mais baixos para o desenvolvimento das principais redes elétricas e, mais importante, novamente, um uso muito mais completo do combustível.

Se falarmos sobre as capacidades do CHP, elas são simplesmente colossais. Trata-se da substituição de pequenas caldeiras de baixa eficiência (que não têm perspectivas em relação às fontes locais), trata-se da modernização de usinas termelétricas, que é muito mais barata que a construção de novas usinas, e muito mais. Mas apenas uma coisa está faltando - não há concorrência suficiente para os investidores.

Hoje, na minha opinião, não há um único sistema de energia que não planejasse construir algum tipo de unidade de ciclo combinado em sua estação, mas principalmente na usina estadual, onde não há aproveitamento útil do calor. As novas unidades de negócios da RAO UES - OGKs e TGKs, é claro, estão desenvolvendo estações climatizadas (GRES) e não pensam em todos os outros problemas. Mas essas usinas de energia devem ser construídas mais próximas do carvão. As usinas de cogeração devem se desenvolver nas cidades e, consequentemente, fornecer calor e eletricidade aos consumidores próximos. cogeração de energia térmica elétrica

Infelizmente, estamos no caminho da eficiência energética absolutamente não. Hoje em todas as regiões é preciso lidar com o que é. Em 1º de janeiro deste ano, entrou em vigor a Lei Federal nº 210, que dita abordagens fundamentalmente diferentes das existentes e oferece oportunidades fundamentalmente diferentes. Na maioria das regiões, hoje não há trabalho direcionado para colocar esta lei em vigor em termos de desenvolvimento de esquemas regionais de fornecimento de energia e desenvolvimento de planos para o desenvolvimento de infraestrutura de engenharia. Esses programas devem ser desenvolvidos para cada município. Mas não há movimento nesse sentido. É claro que este trabalho deve ser organizado pelo Estado. A questão é - quem exatamente, em qual ministério? Até hoje, ninguém faz isso.

Eu lido principalmente com questões de fornecimento de calor, e já enterrei o sonho de que haverá algum órgão no estado que vai dar atenção à indústria em que metade das matérias-primas de hidrocarbonetos são queimadas. Até o momento, não há um único departamento em qualquer ministério que trate do fornecimento de calor e da geração combinada de calor junto com a eletricidade. Toda a participação do estado foi reduzida a algum tipo de pequeno financiamento através do Ministério da Educação e Ciência, onde o dinheiro vai de forma absolutamente incompreensível para o que - nem um único problema sério é resolvido.

Portanto, espero que a Câmara Pública chame a atenção do Governo para a necessidade de desenvolver um programa normal, inteligível, que seja publicamente discutido, criticado e devolvido ao início para decidir finalmente para onde vamos. Caso contrário, vamos desenvolvê-lo e aumentá-lo, sem entender como usá-lo mais tarde.

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