Instalațiile de cogenerare compacte (CHP) sunt generatoare de energie deosebit de eficiente, deoarece produc în același timp energie electrică și termică. Acest lucru le face ideale pentru alimentarea descentralizată cu energie a clădirilor de toate tipurile, inclusiv a instalațiilor industriale și a întreprinderilor care doresc să își producă propria energie independent de rețeaua electrică publică.
Kraftanlagen este specializată în proiectarea, construirea, întreținerea și modernizarea centralelor de mari dimensiuni bazate pe principiul cogenerării, de exemplu pentru alimentarea gospodăriilor în cadrul conceptului energetic al serviciilor publice municipale.
Un proiect complex de reabilitare a fost finalizat cu succes pentru Stadtwerke Norderstedt la locația Stonsdorf. Stadtwerke Norderstedt modernizează o centrală de cogenerare realizată de Kraftanlagen în urmă cu 13 ani și conectată la rețeaua publică a orașului. În cadrul măsurilor de modernizare, are loc reabilitarea centralelor de cogenerare ale Stadtwerke Norderstedt în scopul de a face operarea acestora în viitor mai eficientă și neutră din punct de vedere al emisiilor de CO2.
De acum instalația de cogenerare din Stonsdorf este mai eficientă datorită pompei de căldură
În 2011, Kraftanlagen a construit aici o instalație de motoare pe gaz cu un singur etaj cu o putere electrică de 2 MW, iar conceptul de modernizare a inclus extinderea clădirii cu încă un etaj. Extinderea tehnică constă în două pompe de căldură care sporesc eficiența întregului sistem în timpul funcționării instalației compacte de cogenerare. Acest lucru este posibil datorită gazelor de eșapament de la motorul pe gaz, care sunt răcite la 20 de grade; anterior erau răcite la 70 de grade. Rezultatul este o putere termică suplimentară de 500 kW disponibilă pentru sistemul de pompe de căldură. Astfel, prin utilizarea energiei electrice, cu ajutorul pompelor de căldură, este posibilă furnizarea suplimentară a unei puteri de 800 kW către sistemul de încălzire urbană.
Eficiență semnificativ mai mare datorită pompei de căldură și răcirii prin convecție
În același timp, pentru sistemul de pompe de căldură este utilizată încă o sursă.
Aerul din cameră încălzit de căldura radiantă a agregatului este canalizat printr-o serpentină de răcire cu recirculare a aerului la etajul superior al clădirii, apoi răcit și trimis înapoi în camera agregatului. În acest fel, căldura radiată din agregat devine căldură utilă și este, de asemenea, introdusă în rețeaua de încălzire urbană a utilităților municipale prin intermediul pompei de căldură. În camera agregatului, doar aerul de ardere este introdus ca aer de alimentare.
„Operarea autonomă” este posibilă cu ajutorul pompei de căldură
Și asta nu e totul: în cazul opririi instalației de cogenerare, instalația de pompe de căldură operează în modul „autonom” și utilizează ca sursă de căldură o instalație de răcire a aerului amplasată pe acoperișul clădirii. Acest lucru permite serviciilor municipale să alimenteze gospodăriile conectate cu încălzire urbană la o temperatură de debit de până la 80 de grade, chiar și fără funcționarea motorului pe gaz – și complet din surse regenerabile.
Date tehnice ale instalației de cogenerare CHP din Stonsdorf/Norderstedt
Martin Heimann, director de vânzări pentru sisteme energetice descentralizate la Kraftanlagen Energies & Services SE, și Steffen Blohm, Presetter la Kraftanlagen Energies & Services SE, la centrala de cogenerare Stonsdorf
© Cyril Abad
Kraftanlagen mai modernizase anterior centralele de cogenerare ale Norderstedter Stadtwerke din locațiile Buchenweg și Nord prin măsuri de conversie la fel de ample. La locația Buchenweg, de exemplu, o pompă de căldură este alimentată de la gazele de eșapament ale motorului, ceea ce crește eficiența globală a instalației de cogenerare (și aici) la 106% (termică: 68,9 la sută, electrică: 37,6 la sută). Și în acest caz, cele două obiective ale măsurilor au fost creșterea eficienței și totodată reducerea emisiilor de CO2. Municipalitatea Norderstedt urmărește obiective ambițioase atât în „tranziția electrică”, cât și în „tranziția termică”. Reabilitarea celor trei unități de cogenerare este un element foarte important în acest sens, deoarece eficiența în toate locațiile a fost sporită prin adăugarea pompelor de căldură.
Pe termen lung, măsurile de reabilitare vor contribui la obținerea unei performanțe conforme cu 1,5 grade, concentrându-se pe producția de energie electrică neutră din punct de vedere al emisiilor de CO2și pe utilizarea de substituenți regenerabili pentru gazele naturale.
Excurs – De ce instalațiile de cogenerare sunt un pilon important al reducerii emisiilor de CO2 și, prin urmare, factori-cheie în tranziția energetică
Tranziția energetică necesită o modernizare pe scară largă a centralelor de cogenerare actuale. Instalațiile de încălzire mai puțin eficiente bazate pe arderea combustibililor fosili trebuie înlocuite pe scară largă cu instalații mai inteligente. Instalațiile de cogenerare compacte sunt o componentă esențială a acestor concepte de energie descentralizată. Deoarece generează simultan energie electrică și termică și urmează principiul cogenerării de energie electrică și termică, ele se caracterizează printr-o eficiență ridicată, care este de până la 97% (eficiența instalațiilor de cogenerare convenționale este de obicei de 80-90%). În special instalațiile de cogenerare compacte care funcționează pe bază de combustibili nefosili și regenerabili contribuie semnificativ la reducerea emisiilor de CO2. Prin alimentarea cu energie electrică și termică a rețelelor publice de energie electrică și termică, instalațiile de cogenerare pot contribui la evitarea pierderilor de transport și la stabilizarea rețelelor publice de energie electrică. Datorită producției descentralizate de energie, ele contribuie, de asemenea, la stabilitatea rețelei electrice, în special în perioadele de vârf. În plus, instalațiile de cogenerare permit o mai mare integrare a energiilor regenerabile în sistemul de furnizare a energiei dacă sunt exploatate cu combustibili nefosili și regenerabili
Diferite tipuri de instalații de cogenerare în funcție de soluția tehnică și de dimensiuni
- Cele mai răspândite sunt (încă) așa-numitele instalații de cogenerare cu motor, în care motoarele Otto obișnuite sunt utilizate pentru a produce energie electrică și termică prin intermediul unui generator.
- O instalație de cogenerare cu turbină pe gaz utilizează în loc de motor o turbină pe gaz. Dezavantajul acestor instalații este că furnizează mai puțină energie electrică, însă generarea de energie termică de către aceste instalații de cogenerare este mai eficientă.
- Principiul instalațiilor de cogenerare cu turbină cu abur are la bază aburul generat în timpul arderii, care este utilizat pentru a acționa o turbină de înaltă performanță.
- Motorul Stirling al unei instalații de cogenerare cu motor Stirling poate funcționa și cu peleți sau așchii de lemn, dacă se dorește. Deși nu are un nivel excepțional de eficiență, contribuie la reducerea emisiilor de CO2 dacă nu funcționează cu gaz.
- Instalațiile de cogenerare cu pile de combustie nu sunt încă foarte răspândite. În cazul lor, energia electrică și termică sunt produse prin declanșarea unei reacții electrochimice, de exemplu folosind hidrogenul drept combustibil, cu o amprentă ecologică neutră din punct de vedere climatic.
- Nanoinstalațiile de cogenerare sunt instalații care generează mai puțin de 2,5 kW de energie electrică și mai puțin de 12 kW de energie termică. Ele sunt utilizate în special în clădirile rezidențiale de mici dimensiuni.
- Microinstalațiile de cogenerare generează maximum 15 kW de energie electrică și o putere termică maximă de 30 KW. Ele sunt instalate de preferință în întreprinderi mici sau în clădiri rezidențiale cu mai mulți locatari.
- Varianta miniinstalație de cogenerare se definește prin până la 50 kW putere electrică și 100 kW capacitate de încălzire. Cei mai frecvenți utilizatori ai acestui tip sunt clădirile rezidențiale mari și întreprinderile mijlocii.
- În cazul unor date de putere de ordinul MW, este vorba despre (mega)instalații de cogenerare, cum ar fi cele utilizate de serviciile municipale de utilități sau de întreprinderile industriale.
Martin Heimann, șeful vânzărilor de sisteme energetice descentralizate la Kraftanlagen Energies & Services SE, pe acoperișul centralei de cogenerare din Stonsdorf © Cyril Abad
De ce furnizarea descentralizată a energiei este atât de importantă pentru schimbările climatice
Kraftanlagen este specialistul în concepte de furnizare descentralizată a energiei. Furnizarea descentralizată de energie înseamnă în esență că energia electrică și termică sunt produse într-o instalație de cogenerare compactă, de exemplu, exact acolo unde sunt necesare. Instalațiile de cogenerare se bazează pe principiul producerii combinate de energie electrică și termică. Producția combinată de energie electrică și termică este conversia energiei dintr-un proces de ardere în energie mecanică sau electrică, cu furnizarea simultană de energie termică utilizabilă într-un proces. Energia termică produsă în paralel cu generarea de energie electrică este utilizată pentru încălzire și apă caldă sau pentru procesele de producție. Datorită principiului cogenerării, combustibilii utilizați sunt folosiți de mai multe ori, cu niveluri ridicate de eficiență, pentru generarea de energie, în cazul ideal cu minimizarea simultană a emisiilor de CO2. O instalație de cogenerare convențională produce energie electrică cu ajutorul unui motor cu combustie, în timpul funcționării căruia căldura reziduală produsă este utilizată, de exemplu, pentru alimentarea unei rețele de încălzire urbană.
Managementul descentralizat al energiei
De exemplu, dacă gospodăriile își obțin energia termică și electrică de la o centrală de cogenerare operată de furnizorul lor municipal, acest lucru are un impact major asupra echilibrului ecologic al propriei regiuni. Acest lucru necesită rețele de distribuție închise și furnizarea descentralizată a energiei, care să se bazeze pe energii regenerabile și să facă parte dintr-un sistem de management descentralizat al energiei. În mod ideal, cele mai importante componente ale unei instalații de cogenerare sunt motoarele care nu consumă combustibili fosili precum gazul sau petrolul, ci funcționează cu combustibili regenerabili. Și „centralele electrice virtuale”, prin care se înțelege o asociere de diverși producători de energie descentralizați, pot fi, de asemenea, parte a sistemului de management descentralizat al energiei. Kraftanlagen este specializată în proiectarea/planificarea, construirea și întreținerea unor astfel de sisteme complexe. Componentele actuale ale unei instalații de furnizare descentralizată a energiei:
- centrala termoelectrică de cogenerare
- turbine pe gaz
- sistem combinat de energie termică și electrică
- motoare cu combustie
- acumulatoare de căldură
- schimbătoare de căldură
- pompe de căldură
Kraftanlagen este partenerul dumneavoastră pentru dezvoltarea unui concept de furnizare descentralizată a energiei sau de alimentare descentralizată cu energie electrică pentru instalații de la 1 MW. Planificăm și proiectăm instalația dvs. descentralizată și creăm exact combinația de componente care vă va permite să vă atingeți cu siguranță obiectivele și să furnizați energie electrică și termică sigure, contribuind totodată activ la schimbările climatice.
