Kogeneracija
UVOD
Jedan od globalnih problema sa kojima se čovečanstvo u ovom XXI veku suočava, jeste
alarmantno ugrožen kvalitet životne sredine. Zagađenost zemljišta, vode i vazduha jesu posledice koje
je doneo sadašnji stepen razvoja civilizacije. Oštećenje biosfere i njenih ekosistema, skoro da poprima
razmere ekološke katastrofe. Problem jesu sve manje rezerve fosilnih goriva i sve izvesnija energetska
kriza. Postoji podatak da se na našoj planeti susrećemo i sa problemom prenaseljenosti. Koncentracija
stanovništva u velikim gradovima uzrok je još jednog problema koji je potrebno rešavati na
adekvatannačin. Reč je o sve većoj količini komunalnog otpada.
Akcije koje se preduzimaju u svrhu rešavanja problema sve veće zagađenosti životne sredine,
razičite su u zavisnosti od stepena ekonomske razvijenosti, ali i ekološke svesti određene zajednice.
Negde su instrumenti i mehanizmi zaštite životne sredine regulisani zakonodavstvom, u skoro svim
pojedinostima. Dok se u onim manje razvijenim sredinama i zajednicama ova pitanja još tretiraju kao
sekundarni problemi, a propisi i zakonodavstvo se tek sada ozbiljnije hvataju u koštac sa tim. Ove
zemlje, među kojima i Srbija, uglavnom koriste preporuke, kao što su direktive EU, ili agende iz kojih
proizilaze smernice za uređenje sistema zaštite. Jedno od glavnih pitanja u borbi za očuvanje životne
sredine postaje i to: kako se što efikasnije preorjentisati na obnovljive izvore energije i koji sve izvori
mogu da se koriste u tu svrhu. Razvijene evropske zemlje su već preduzele različita istraživanja u
oblasti ekologije i prevashodno u oblasti energetike, ispitujući mogućnosti prelaska na obnovljive
izvore energije, manje agresivne tehnologije i naravno uštedu na svim nivoima. Sa tim u vezi 2004.
godine donet je važan dokument evropskog energetskog zakonodavstva - Direktiva 2004/8/EC
Evropskog parlamenta i Veća o promociji kogeneracije na osnovu potrošnje korisne energije na
unutrašnjem tržištu energije.
Kogeneracija (često se koristi i izraz kombinovana proizvodnja toplotne i električne energije -
na nemačkom Blockheizkraftwerke, BHKW, odnosno na engleskom Combined Heat and Power, CHP)
predstavlja proizvodnju električne energije sa istovremenim korišćenjem otpadne toplote, koja se inače
gubi u industrijskim procesima. Principi kogeneracije poznati su već duže vreme, a tehnologija se
poboljšava i razvija već godinama. Danas, moderni kogeneracioni sistemi postižu efikasnost i do 90%.
Kogeneracija nudi veliku fleksibilnost; najčešće postoji kombinacija postrojenja i goriva koja
zadovoljava većinu individualnih zahteva.
Kogeneracija koristi otpadnu toplotu, koja uvek nastaje prilikom dobijanja električne energije,
čime se sprečava njeno ispuštanje u atmosferu. Prilikom konvencionalnih načina dobijanja električne
energije, gotovo dve trećine energetskog inputa se gubi na ovaj način! Kogeneracija može da iskoristi
većinu te (inače bačene) toplotne energije, čime se dobija znatno bolja iskorišćenost goriva i značajne
uštede, što sve rezultira u energetskoj uštedi od 20 do 40%.
1
Kogeneracija
1. KOGENERACIJA
Osnovu procesa kogeneracije (CHP) čini jedinstven termodinamički proces kombinovane
proizvodnje toplotne i električne energije uz korišćenje samo jednog pogonskog goriva. Izgradnja
kogenerativnog postrojenja predstavlja tehničko tehnološko rešenje kojim se pored obezbeđenja
kvalitetnog i kontinuiranog snabdevanja energentima, zbog veće efikasnosti korišćenja primarnog
goriva ostvaruju i značajne uštede u operativnim i ukupnim troškovima industrijskog postrojenja.
U konvencionalnim sistemima za proizvodnju električne energije ostvaruje se efikasnost
goriva, odnosno faktor iskorišćenja od 30% do 40%, što znači da se samo trećina njegovog potencijala
konvertuje u korisnu energiju. Neiskorišćeni energetski potencijal od oko 70% se u vidu toplotne
energije oslobađa bez iskorišćenja i ima tretman suvišne - otpadne toplote.
Slika 1. Odnos stepena korisnosti
Kogenerativno postrojenje omogućava da se otpadna toplotna energija (para i topla voda) koja
se oslobađa u primarnom procesu generisanja električne energije, hlađenjem motora, ulja za
podmazivanje kao i izduvnih gasova, iskoristi za potrebe tehnoloških procesa ili za grejanje prostora,
čime se postiže faktor iskorišćenja primarnog goriva preko 85%.
Kogenerativni sistem obično čini kombinacija sledećih postrojenja: gasni motor, parna ili gasna
turbina, generator električne energije, izmenjivač toplote i generator pare. Izbor i kombinacija
navedenih delova sistema, njihov broj i dimenzionisanje zavisi od konkretnog projektnog zadatka,
tehnološkog procesa i odnosa proizvedene toplotne i električne energije koji treba ostvariti.
Iako IC (Internal Combustion) motori na prvi pogled imaju veoma slične performanse, postoje i
značajne razlike. Osnovna se odnosi na električnu efikasnost IC motora. Po pravilu, što je viša
električna efikasnost motora, to je niža temperatura izduvnih gasova i manje je raspoloživa toplota za
grejanje.
2
Kogeneracija
2. KOGENERACIONI MODUL
Kogeneracioni modul je energetska jedinica koja istovremeno proizvodi električnu i toplotnu
energiju, a sastoji se od sledećih glavnih delova:
gasni Otto motor sa unutrašnjim sagorevanjem,
generator naizmenične struje,
izmenjivač toplote za rashladnu vodu motora, ulje za podmazivanje, gasne smeše i izduvnih
gasova,
razvodni, upravljački i energetski ormani sa automatikom za sinhronizaciju i paralelan rad sa
niskonaponskom električnom mrežom.
Slika 4. Kogeneracioni modul
Toplota koja se dobija hlađenjem motora, ulja za podmazivanje, gasne smeše i izduvnih gasova
koristi se za grejanje poslovnih objekata ili tehnološke potrebe. Najčešće ova toplota se odvodi
sekundarnim krugom vode 90/70°C. Mogući su i drugi temperaturni nivoi, podešeni prema konkretnim
potrebama kao i proizvodnja pare, toplog vazduha ili rashladne energije preko apsorpcionih rashladnih
mašina.
Proizvedena električna energija se predaje niskonaponskoj mreži (0,4 kV) za napajanje vlastitih
potrošača čime se povećava instalisana snaga objekta uz postojeću trafo stanicu. Moduli obezbeđuju
siguran napon i frekvenciju, trajno napajanje strujom u doba više tarife, smanjenje izdataka za
"maksigraf" i nužno napajanje u slučaju nestanka ED mreže. Druga, ekonomski zanimljivija
mogućnost, je predavanje (prodavanje!) celokupne količine proizvedene struje ED mreži po
povlašćenoj ceni
, i kupovina potrebne količine struje po standardnoj ceni.
4
Kogeneracija
3. POREĐENJE TEHNOLOGIJA
Efikasnost kogeneracije određuje se poređenjem sa referentnim sistemom za pojedinačnu
proizvodnju električne i toplotne energije. Referentni sistem je postojeći sistem odvojene proizvodnje
električne energije u elektrani na ugalj (lignit) i toplotne energije iz kotlova na zemni gas, umanjujući
efikasnost proizvodnje za visinu gubitaka u prenosnoj i distributivnoj mreži do krajnjeg korisnika.
Slika 5. Referentni sistem
5
