Při současném centralizovaném způsobu výroby elektřiny dochází k významným ztrátám už při její výrobě (nevyužitím tepla), k dalším pak při přenosu a distribuci elektřiny. Z celkových 100 jednotek energie obsažené v palivu tak nakonec ke spotřebiteli dorazí pouhých 22 jednotek, zbytek jsou ztráty. Naproti tomu se účinnost kogeneračních jednotek běžně pohybuje kolem 90 %, špičkové jednotky pak mají i více než 95% účinnost.
Dalším neméně významným aspektem je, že elektřina musí být vyráběna podle aktuální spotřeby. Stále není možno ji významně skladovat. Přitom roční změny v odběru činí až 30 %. V našem regionu je vyšší spotřeba tepla v zimním období, kdy je největší prostor pro kogeneraci. Naopak v létě, kdy je potřeba tepla minimální, bychom potřebovali chladit. Výroba elektřiny se musí řídit podle okamžité spotřeby i v průběhu krátkých intervalů. Znamená to, že musí být zainvestovány plné kapacity, které však nemusí vždy běžet na 100 %. Zde je prostor pro vysoce flexibilní a účinnou kogeneraci, trigeneraci, kombinovanou výrobu, elektřiny, tepla a chladu.
Skupina Gascontrol, přední český výrobce a dodavatel technologií pro plynárenství a energetiku, se tímto problémem a zejména technickým řešením intenzivně zabývá. Nedávno například postavila v Soči speciální energocentrum. Zařízení, které vyrábí pro nově vybudovaný komplex budov elektřinu, teplo i chlad s minimálním dopadem na životní prostředí, patří k nejmodernějším na světě. Hlavní část energocentra tvoří 4 americké mikroturbíny Capstone, jejichž výhradním distributorem pro Českou republiku a Slovensko je společnost GGC Energy ze skupiny Gascontrol. Tyto turbíny se vyznačují nízkou hlučností, nízkou hmotností, kompaktními rozměry a nízkými emisemi. Jediná pohyblivá část, patentované vzduchové ložisko, funguje bez chladiva, oleje nebo maziva, a proto má vysokou spolehlivost, dlouhou životnost a nízké provozní náklady.
Využití mikroturbín Capstone pro výrobu průmyslové páry
Velký potenciál pro využití kogenerace nabízí také průmyslová zařízení. Většina provozů spotřebovává teplo a elektrickou energii ve stejném čase. Při modernizaci stávajících kotlů za mikroturbíny získáváme výhodu v kombinované výrobě elektřiny a tepla. A to včetně možnosti náhrady pouze hořáku a zapojení mikroturbíny do stávajícího systému s minimálním zásahem a tudíž i minimálními náklady. Teplo nebo tepelná energie vyrobená v tomto procesu je přímo dodávána do hořákové jednotky ve formě horkého výfukového plynu. Obsah kyslíku ve výfukových plynech mikroturbíny je dále efektivně využíván s cílem maximalizovat celkovou účinnost výroby energie. Tepelná energie vyrobená v kogeneračním systému na bázi mikroturbíny je optimálně použita k dodatečnému spalování. Mikroturbíny jsou mimořádně vhodné pro použití v průmyslových aplikacích, jako jsou parní generátory, aplikace pro vytápění a sušení pomocí termo oleje. Při výrobě páry dosahuje kogenerační systém až 96% účinnosti.
Společnost GGC Energy ze skupiny Gascontrol realizuje takový projekt v areálu společnosti vyrábějící papírové obaly. Cílem projektu je dodávka technologie pro zvýšení účinnosti při výrobě a přenosu energie v průmyslovém podniku. Kompletní technologický systém zahrnuje kogenerační jednotky o výkonu 200 kWe a plynový parní kotel 8 t/h. Jedná se o kogenerační jednotku na bázi mikroturbíny od amerického výrobce Capstone. Spaliny z mikroturbíny je možno zavést přímo do speciálního hořáku parního kotle, který byl vyvinut přímo pro tuto aplikaci. Technologie mikroturbína – parní kotel přináší zákazníkovi decentralizovaný zdroj elektrické i tepelné energie pro výrobní technologii. Představené řešení umožňuje výrazné zvýšení využití energie v technologických procesech s minimálním dopadem na životní prostředí. Zároveň umožňuje náhradu stávajících systémů za nejmodernější komponenty na trhu a to s minimálním zásahem do stávající technologie.
Vyráběná tepelná energie ve formě syté páry bude mít parametry současného systému a bude napojena na stávající systém. Provozní soubor je určen k výrobě syté páry s kapacitou 8 t/h o tlaku 1,6 MPa. Spalovací turbína na zemní plyn bude umístěna v exteriéru bezprostředně u kotelny. Vyráběná elektrická energie bude vedena novou kabelovou trasou do stávající rozvodny. Energie spalin s velkým přebytkem vzduchu bude využita v parním kotli. Parní kotel bude vybaven speciálním hořákem, který využije spaliny jako spalovací vzduch. Tímto je využita extrémně vysoká účinnost kogenerace. Technologické řešení nového zdroje páry vychází ze standardů renomovaných výrobců technologií parních kotlů. Vlivem nových technologií bude navýšena spotřeba zemního plynu o 2 653 GJ/rok (kalkulováno ve výhřevnosti). Instalací bude pokryta veškerá dosud vyráběná tepelná energie a navíc bude vyrobeno 1 087 MWh/rok elektrické energie, která bude spotřebována v závodu. Kogenerační soustrojí založené na spalovací turbíně neobsahuje žádný systém chlazení a mazání pohyblivých částí, proto nevznikají žádné tuhé ani kapalné odpady. Stavba nebude mít vliv na stávající systém vodního hospodářství. Parní kotel bude napojen všemi médii na stávající systémy.
Ing. Filip Ovčačík, Ph.D.
GGC Energy, s.r.o., Havířov, info@ggcenergy.cz
GASCONTROL, společnost s r. o.
Nový Svět 1407/59a, 735 64 Havířov-Prostřední Suchá
tel.: 596 496 411, fax: 596 412 397
e-mail: gascontrol@gascontrol.cz, www.gascontrol.cz
