chp_uvod.pdf

Проф. Др Иван ШкокљевОпшта енергетика

1

CHP

Combined Heat and Power

Kombinovane toplotna i električna energija(Kogenerisanje)


2

� DG tehnologije obuhvataju izvesne tehnologije koje � proizvode upotrebljivu otpadnu toplotu, uz

električnu energiju (turbine sa sagorevanjem, gorivne ćelije) i neke koje

� ne proizvode (PV – sistemi, vetrogeneratori)

� Za one koje proizvode, dodatna vrednost generisane toplote znatno povećava ekonomsku vrednost te DG tehnologije

Zašto CHP?


3

Vrednost otpadne toplote

� Vrednost otpadne toplote zavisi od� temperature,

� rastojanja od mesta generisanja do mesta potrošnje,

� relativnog vremena nastupanja najveće električne i termalne potrošnje, kao i od

� vrednosti goriva koje kogeneracija zamenjuje


4

� Visoko-temperaturna topotna energija je raznovrsnija, pošto može da se koristi kao/za� Procesna para

� Apsorpciono hlañenje� Grejanje prostora

� Nisko-temperaturna toplota se koristi samo za sanitarnu toplu vodu

Visoko/nisko-temperaturna toplota


5

� Rastojanje generator/potrošnja je od primarnog značaja

� Prenos toplote na duža rastojanja “ubija vrednost” kogenerisanja

Rastojanje generator/potrošnja


6

� Na primer, ako je projekat samo za grejanje, kogenerisanje je manje isplativo, jer toplota nema upotrebu leti

� Ali, ako je projekat za grejanje i hlañenje, od kogenerisanja će biti koristi cele godine

� Ili, ako kogenerisanje zamenjuje neko skupo gorivo, na primer električnu energiju, ukupna ekonomičnost aplikacije biće povećana

Aplikacija utiče na ekonomičnost kogenerisanja


7

Mera efikasnosti kogenerisanja

� Ukupna toplotna efikasnost (%) =

= [(Električna energijaoutput + + Toplotna energijaoutput) /Toplotna energijainput ] x 100


8

CHP - Termoelektrana sakogeneracijom


9

Elektrana (efikasnosti 33.3%) i toplana (efikasnosti80%) zajedno zahtevaju ukupno 150 r.j. toplote, dok CHP termoelektrana traži 100%


10

� Ukupna toplotna efikasnost (sa CHP)(%) =

= [(30 + 48) / 100] x 100 = 78 %

� Ukupna toplotna efikasnost (bez CHP)(%) =

= [(30 + 48) / (90 +60)] x 100 = 52 %

Ukupne energetske uštede


11

� Ukupne energetske uštede =

=(1 - Toplotna en.sa CHPinput / Toplotna en.bez CHPinput )x100

= [1 – 100/(90+60)] x100 = 33.3 %

� Ukupne energetske uštede zbog primene kogeneracije su u ovom primeru uštede (goriva, novca) za društvo

Ukupne energetske uštede


12

� Sasvim drugačiju perspektivu ima industrijsko postrojenje koje koristi CHP

� Ako se pretpostavi da ono svakako zahteva toplotu, na pr. za procesnu paru, ekstra toplotni imput za generisanje električne energije u kogeneraciji može da se kvantifikuje indeksom ECP (Energy Chargable to Power)

ECP (Energy Chargable to Power)


13

� ECP = = (Ukupni toplotni input – Zamenjeni

toplotni input)/Električni output

� Zamenjeni toplotni input odnosi se na kotao koji je prethodio CHP tehnologiji

� ECP jedinice su (zgodno!) iste kao za konvencionalnu termoelektranu, t.j. za specifičnu potrošnju toplote (kJ/kWh, Btu/kWh), videti primer u I. Škokljev, “Planiranje ees”

ECP


14

Dijagram specifične potrošnje toplote ilienergetska karakteristika termoleketrane

SPECIFI^NA POTRO[NJA TOPLOTE

0

5000

10000

15000

20000

25000

250 333 400 500 600 667 800kW

kJ/kWh

TE na ugaljTE na dizel

I. Škokljev, “Planiranje ees”


15

� Toplotna efikasnost termoelektrana često se izražava kao toplotna rata

� Toplotna rata je količina toplote goriva (Btu ili kJ) utrošenog u TE, da bi se dobio 1 kWh električne energije (1Btu/kWh=1,055kJ/kWh)

� 3412 Btu/h = 1 kW� 1 Btu zagreva 1 lb vode za 1◦F.� (1gallon vode teži 8,34 lbs)

Toplotna rata


16

� Ako je η termička efikasnost, važi

� Toplotna rata (Btu/kWh) = = 3412 (Btu/kWh)/ η


17

� Industrijsko postrojenje koje traži neprekidno snabdevanje procesnom toplotom razmatra uvoñenje CHP tehnologije u vidu jedne 30 kW mikroturbine koja bi podmirivala tu potrošnju. CHP bi izbacila potrošnju fosilnog goriva za kotao, čija je efikasnost 75%. Mikroturbina ima efikasnost 29% i daje 47% energije goriva kao iskoristivu toplotu. Naći ECP.

Primer


18

� Toplotni input koji odgovara η =29% za punu, nominalnu snagu 30 kW, iznosi

� 30 x (3412/0,29) = 352966 Btu/h� 47% ove energije je u obliku iskoristive toplote

� 0,47 x 352966 = 165894 Btu/h

� Izbačena potrošnja goriva za kotao efikasnosti 75%

� 165894/0,75 = 221192 Btu/h

Rešenje


19

Vizuelizacija


20

� ECP = (Ukupni toplotni input – Zamenjeni toplotni input)/Električni output

� ECP = (352966 - 221192)/30 = 4393 Btu/kWh

� Ovih 4393 Btu/kWh mogu da se uporede sa toplotnom ratom konvencionalnih TE, koja je obično oko 10300 Btu/kWh. Znači, ako je procesna toplota ionako potrebna, dobitak zbog primene CHP je sposobnost generisanja elektricne energije uz manje od polovine energije koja se sagori u konvencionalnoj TE

Pouka


21

� Termička efikasnost termoelektrane često se izražava kao toplotna rata, koja je jednaka toplotnom inputu (Btu ili kJ) potrebnom da se isporuči 1 kWh električne energije na izlazu (1Btu/kWh=1,055kJ/kWh). Što je manja toplotna rata veća je efikasnost η (u USA, toplotna rata je obično u Btu/kWh)

� Toplotna rata (Btu/kWh) = = 3412 (Btu/kWh)/ η

� Dok su prve TE u USA imale toplotnu ratu od oko 70000 BTu/kWh (oko 5% term. efikasnosti) prosečna nova TE je oko 34% efikasna i ima toplotnu ratu od oko 10000 Btu/kWh. Najbolje TE imaju efikasnost od oko 40%, ali su veoma skupe.

TE i praksa


22

� Ili, u SI jedinicama

Toplotna rata (kJ/kWh) = 1 (kJ/s)/kW x 3600 (s/h)/ η = 3600 kJ/kWh

chp_uvod.pdf

Documents