Současné moderní technologie k zabezpečení KVET a výhled do budoucnosti

1. Současné moderní technologie k zabezpečení KVET a výhled do budoucnosti Ing. Jiří Štochl, technický ředitel, TEDOM-VKS s.r.o. 29. 11. 2005

2. Co je KVET? Kombinovaná výroba elektrické energie a tepla (KVET) je jedním z označení pro energetickou disciplínu, známou také jako kogenerace či teplárenství. V praxi se jedná o zefektivnění výroby elektrické energie využitím tepla vznikajícího při její výrobě.

3. Efektivita výroby el. energie - celosvětově Využití prim. energie…………………..32,7% Ztrátové teplo při výrobě…………….64,0% Ztrátové teplo při přenosu…………….3,3% Ztráty představují cca 11kWh energie na člověka a den.

4. Efektivita výroby el. energie prostřednictvím KVET Zdroje KVET využívají primární energii v úrovni 80-90%. Kromě úspory primárních zdrojů při výrobě el. energie odpadají při použití KVET ztráty distribucí elektrické energie. Přínosem KVET je také snižování produkce skleníkových plynů (CO2).

5. Rozdělení KVET podle velikosti vyráběného elektrického výkonu: • mikrokogenerace …… výkon do 50kW • malá kogenerace ……. výkon do 1MW • velká kogenerace ….. výkon nad 1MW

6. Rozdělení KVET podle použitých paliv: • plynná, kapalná a pevná paliva • alternativní paliva (bioplyny, biomasa) • ostatní paliva (pyrolýzní plyny…)

7. Rozdělení KVET podle pohonné jednotky: • s mikroturbínou • s palivovým článkem • se stirlingovým motorem • s parním strojem • se spalovacím motorem • se spalovací turbínou • s parní turbínou • paroplynové cykly • ORC

8. Porovnání různých druhů KVET podle pohonné jednotky

9. Znaky moderních zařízení pro KVET • vysoké účinnosti • nízké provozní náklady (servisní intervaly, ceny servisu) • automatický bezobslužný provoz • dálkový monitoring, napojení na dispečink servisu

10. Mikrokogenerace • přímá náhrada kotle v malých bytových nebo domovních kotelnách • výkony v rozsahu do 50kW • vysoké celkové účinnosti (90-95%) • nenáročá instalace, obsluha a údržba • dlouhé servisními intervaly • nízká hlučnost • nízké emise škodlivin

11. Pohonné jednotky pro mikrokogeneraci • spalovací motory • stirlingovy motory • mikroturbíny • palivové články

12. Mikrokogenerace

13. Malá kogenerace • výkony v rozsahu do 1MW • zemní plyn, bioplyn (ČOV, skládky)… • spalovací motory, mikroturbíny, palivové články, ORC

14. Malá kogenerace

15. Spalovací motor • tradiční pohonná jednotka • schopnost spalovat většinu běžně dostupných kapalných a plynných paliv • dobrá elektrická účinnost • neomezená startovatelnost • rychlé dosažení výkonu • snadná regulovatelnost výkonu • vyšší emise škodlivin • vyšší hlučnost • nepříliš dlouhé servisní intervaly

16. Stirlingův motor • motor s vnějším spalováním • univerzální použití z pohledu paliv (plynných, kapalných, pevných paliv či biomasy) • jednoduchost konstrukce a nízká cena při sériové výrobě • nižší elektrická účinnost • nízké emise škodlivin • nízké provozní náklady dané dlouhými servisními intervaly

17. Mikroturbína • spalovací turbína s výkonem do cca 100kW • kapalná i plynná paliva vč. bioplynů. • dlouhé servisními intervaly • nízkými emise škodlivin • nižší účinnosti • vyšší investiční náklady

18. Palivový článek • opačný princip elektrolýzy, vodík je spolu s kyslíkem přiváděn mezi dvě elektrody, kde reakcí vzniká elektrické napětí a voda • téměř nehlučný provoz • téměř žádné škodliviny • nutnost použití jako paliva vodík, jeho výroba např. ze zemního plynu snižuje efektivitu použití palivového článku • vysoké investičními náklady omezují využívání tohoto pohonu

19. ORC (Organic Rankine Cycle) • technologie výroby el.energie a tepla za pomocí turbíny při použití media o nízké teplotě a nízkém tlaku • pro pohon turbiny se nepoužívá pára, ale organické uhlovodíky, které vykazují v Rankinově diagramu lepší vlastnosti • pro odpaření tohoto média se používá termoolej, ohřívaný na teplotu cca 300°C v kotli na biomasu • teplo nevyužité v turbíně se předává do teplovodního okruhu

20. Zařízení pro KVET a výhled do budoucnosti Podmínky: • náklady na pořízení a instalaci zařízení • ceny energií a paliv • provozní náklady (účinnosti, servisní náklady) • podpora určitých kategorií (biopaliva...) • různá omezení (emise škodlivin...)

21. Zařízení pro KVET a výhled do budoucnosti Současné tendence k decentralizaci energetických zdrojů, k úspoře energií a ke snižování emisí dávají předpoklady k rozvoji mikrokogenerace. Zde může dojít k masovějšímu využívání stirlingova motoru, podaří-li se snížit jeho výrobní náklady a tím i cenu konečného zařízení pro KVET.

22. Zařízení pro KVET a výhled do budoucnosti Je zřejmé, že spalovací motor při použití pro KVET, a to především pro malou kogeneraci, bude mít i nadále výsadní postavení. Vyplývá to ze zřejmé snahy výrobců spalovacích motorů o odstraňování negativních rozdílů mezi spalovacími motory a ostatními technologiemi. Jedná se především o snižování provozních nákladů prodlužováním servisních intervalů a snižování emisí škodlivých látek.

23. Zařízení pro KVET a výhled do budoucnosti Velkým konkurentem pro spalovací motory může být palivový článek. Na odborných výstavách je již mnoho let věnována prezentaci využití palivových článků velká pozornost. Skutečnému využití pro KVET však stále zatím brání vysoké pořizovací náklady.