Когенерация представляет собой комбинированную генерацию тепла и электроэнергии. Преимущество когенерации заключается в том, что она позволяет использовать тепло, выделяемое при выработке электроэнергии. Наиболее известной формой когенерации является генератор электроэнергии, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания, причем тепло, выделяемое двигателем, используется для производства пара и / или горячей воды. Важным фактором экономического потенциала является то, что необходимо использовать не только электричество, но и тепло. Это означает, что должен быть постоянный спрос на тепло, а также на электроэнергию.
Из-за их удельного потребления тепла и электроэнергии больницы особенно подходят для когенерации. Характерной особенностью больниц является то, что в течение всего года существует постоянный спрос на тепло, например, на горячую водопроводную воду и стерилизацию. Этот профиль постоянной тепловой нагрузки благоприятно влияет на количество часов, в течение которых блок когенерации может работать при полной нагрузке.
Примеры профилей спроса на тепло и электроэнергию больницы показаны на рисунках ниже.
Рисунок 3 (слева). Годовой профиль спроса на тепло, Рисунок 4 (справа). Годовой профиль спроса на электроэнергию
На практике когенерационная установка часто сочетается с поглотительной холодильной машиной, чтобы повысить количество часов при полной нагрузке летом. Обратите внимание, однако, что важно правильно использовать охлаждающую машину для абсорбции, как показано в приведенных ниже примерах расчета.
Дополнительным преимуществом блока когенерации является то, что он действует как резервный источник питания, тем самым способствуя, по меньшей мере, части необходимой непрерывности работы в случае отказа электросети; блок когенерации может взять на себя часть работы аварийного генератора. При установке когенерационной установки необходимо учитывать ряд важных факторов. Они проиллюстрированы в следующих примерах расчета.
верхний
Пример расчета для установки когенерации
В этом примере расчета более подробно рассматриваются некоторые практические соображения. Сначала мы рассмотрим затраты на энергию, вырабатываемую блоком когенератора.
| Электрическая эффективность когенового блока: | 35% |
| Термическая эффективность блока: | 50% |
| Цена на газ: | 30 € / МВтч |
| Цена за МВт-ч электроэнергии (от когема, без использования тепла): | 85 € / МВтч |
| Цена за МВтч тепловой энергии (от когена, без использования электричества): | 60 € / МВтч |
| Стоимость покупки электроэнергии извне (пик): | 80 € / MWh |
| Стоимость покупки электроэнергии извне (вне пика): | 45 € / МВтч |
| Стоимость тепловой энергии от газового котла (эфф = 90%): | 33 € / МВтч |
Из вышеприведенных данных явно нет точки в зависимости от единицы измерения кислорода только для электричества или только для тепловой энергии. Ниже приведен ряд примеров расчета, основанных на приведенных выше данных.
Когенерация работает днем и ночью
Различия между пиковыми и внепиковыми ценами на электричество оказывают сильное влияние на экономию средств, которая может быть достигнута при когенерации. Для примера предположим, что в течение дня производится 100 МВт-ч электроэнергии, и можно хорошо использовать тепло.
В течение дня:
| Производство электроэнергии: | 100 МВтч |
| Тепло выпускаемое: | 143 МВт-ч |
| Стоимость электроэнергии + произведенное тепло: | 8 570 € |
В этом случае 100 МВт и 150 МВтчч стоили 8 570 евро. Если бы это количество энергии было куплено снаружи в течение дня, стоимость была бы следующей:
| Покупная цена за 100 МВт-ч e: | 8 000 € |
| Покупная цена на 143 МВт-ч (газ): | 4 760 € |
| Общая покупная цена: | 12 760 € |
| Экономия затрат благодаря когену: | 4 190 € |
Если одно и то же количество было куплено снаружи ночью, расчет выглядит следующим образом:
| Покупная цена за 100 МВт-ч e: | 4 5 00 € |
| Покупная цена на 143 МВт-ч (газ): | 5 000 € |
| Общая покупная цена: | 9 500 € |
| Экономия затрат благодаря когену: | 930 € |
Из этого можно сделать вывод, что экономия затрат, достигаемая в результате когенерации, во многом зависит от цен на энергоносители и может ли хорошее использование производимого тепла. Спрос на электроэнергию для больницы настолько высок, что в большинстве случаев никогда не бывает излишков. Но даже если есть излишек, он может быть продан обратно в сетку. По этой причине важно, чтобы когенерация работала на основе спроса на тепло.
Когенерация в сочетании с охлаждающей холодильной машиной
В приведенном ниже примере блок-когенератор работает в сочетании с холодильной машиной для абсорбции. В дополнение к поглотительной машине также имеется ряд компрессорных холодильных машин. Спрос на холод составляет 500 МВт-ч. Абсорбционная охлаждающая машина имеет эффективность 70%.
Охлаждающая охлаждающая машина работает всякий раз, когда потребность в тепловой энергии в больнице ниже, чем тепло, подаваемое с помощью когенератора.
| Количество спроса на холод: | 500 МВт-ч |
| Эффективность поглощающей охлаждающей машины: | 70% |
| Потребление тепла для холодильной машины для абсорбции: | 715 МВт-ч |
| Количество произведенной электроэнергии (715 МВтч): | 500 МВтч |
| Общая стоимость 500 МВт-ч холодного и 500 МВт-ч электроэнергии: | 42 900 € |
Если холод, требуемый в течение дня, производился компрессорными холодильными машинами, затраты были бы следующими: 500 МВт-ч электроэнергии, которые покупались снаружи:
| COP сжатие охлаждения: | 3, 5 |
| Потребление электроэнергии компрессорным холодильным агрегатом для производства 500 МВтч холода: | 143 МВтч |
| Стоимость 500 МВтч холода: | 11 430 € |
| Стоимость 500 МВт-ч электроэнергии: | 40 000 € |
| Общая стоимость 500 МВтч холодной + 500 МВт электроэнергии: | 51 430 € |
| Экономия затрат: | 8 530 € |
Из этого мы заключаем, что поглощающая охлаждающая машина может с пользой дополнять когенерацию в течение дня, если спрос на тепло невелик. Если мы посмотрим на ту же ситуацию ночью, расчет будет следующим:
| COP сжатие охлаждения: | 3, 5 |
| Потребление электроэнергии компрессорным холодильным агрегатом для производства 500 МВтч холода: | 143 МВтч |
| Стоимость 500 МВтч холода: | 6 435 € |
| Стоимость 500 МВт-ч электроэнергии: | 22 500 € |
| Общая стоимость 500 МВтч холодной + 500 МВт электроэнергии: | 28 935 € |
| Экономия затрат: | -13 950 € |
Из этого мы заключаем, что не имеет смысла, чтобы коген вызывал дополнительное нагревание ночью для поглощающей охлаждающей машины. Из-за низкой цены на внепиковое электричество лучше производить холод компрессорными машинами.
Ночью коген будет производить только тепло, которое может быть полезно использовать, причем коген контролируется в соответствии с потребностью в тепловой энергии из больницы.
ИСТОЧНИК: ЛЕОНАРДО ЭНЕРГИЯ, Роб ван Хеур