Mikrokogeneracija 1

MikrokogeneracijaMikrokogeneracija ili mikroCHP(engl. Micro combined heat andpower) je takoer naziv zadistribuirani energijski izvor (engl.Distributed Energy Resource - DER)i koristi se u kuanstvima ili malimproizvodnim jedinicama.

Mikrokogeneracijskisustav

Kod mikrokogeneracijskog sustavaistovremeno se proizvodi toplinska ielektrina energija. Ono to jenajvanije mikroCHP zamjenjujekonvencionalni kotao u centralnomtoplovodnom sustavu grijanja i sastojise od malog plinskog motora kojipogoni elektrini generator. Otpadna toplina motora koristi se u primarnom krugu sustavu grijanja, dok seproizvedena elektrina energija ili koristi u kuanstvu ili se viak predaje u elektrinu mreu. Ima istu uinkovitostpretvorbe iz plina u toplinu kao i konvencionalni kotao na plin i iznosi oko 80%. Meutim oko 10-15% energije sepretvara u elektrinu energiju zbog ega ima puno veu eksergiju i ekonomsku isplativost nego toplina koja sedobiva kod izgaranja plina u kotlu. Uvelike se razlikuje od ostalih oblika stambene kogeneracije kao to su velikakogeneracijska postrojenja ili jedinice kogeneracije instalirane u stambenim naseljima. Glavna razlika je u radnimkarakteristikama jer kod veine industrijskih kogeneracijskih sustava primarno se proizvodi elektrina energija, dokje toplina posljedica te proizvodnje. Kod mikrokogeneracije primarna je proizvodnja toplinske energije.

esto se dogaa da mikroCHP proizvoditi vie elektrine energije nego to su trenutane potrebe u kuanstvu. Iz tograzloga ovaj sustav je itekako privlaan i uinkovit jer se taj viak moe odmah predati natrag u elektrinu mreu ikoristiti uz financijsku naknadu. Najvie gubitaka energije ima u prijenosu od distributera do potroaa, meutim tigubici su manji kod mikroCHP sustava. Jo jedna prednost predaje elektrine energije u mreu je da se relativno lakoprati. Naime elektrino brojilo lako moe biljeiti koliko elektrine energije izlazi i ulazi u sustav. Takoer biljeineto iznos energije koja ulazi u sustav. Za elektrinu mreu koja ima nekoliko korisnika mikroCHP sustava, nisupotrebne nikakve promjene. Meutim, ako ih ima vie, to moe postati opasno jer nije mogue predvidjeti koliko ese elektrine energije predati u sustav, to moe destabilizirati pa i sruiti itavu mreu.

Mikrokogeneracija 2

Tipovi sustava i tehnologijaKod mikrokogeneracijskih sustava koriste se razne tehnologije kao to su: Motori s unutarnjim izgaranjem Stirlingov motor Parni motor Mikroturbina Goriva elija

Motori

Motori s unutarnjim izgaranjem

Zbog velike primjene u automobilskoj industriji, oni su najzastupljenija i najjeftinija tehnologija kod distribuiraneproizvodnje energije. Koriste se za pogon kompresora, pumpi i agregata. Mikrokogeneracija na plinski motor sunutarnjim izgaranjem proizvodi trofaznu izmjeninu struju, a toplina koja se nastaje time s koristi kao potporagrijanju. Ta se otpadna toplina moe koristiti i za pripremu potrone vode, ali za to treba jo i meuspremnik. Koristese plinski motori s varijabilnim brojem okretaja koji prilagoavaju proizvodnju energije trenutim potrebama. Motoridaju snagu od 1kW do 5KW elektrine i 4kW do 12kW toplinske energije sa stupnjem iskoristivosti iznad 90%.Omoguuju pouzdano i jeftinu proizvodnju energije, no problem je buan rad motora i skupo odravanje zbogvelikog broja pokretnih dijelova. Zbog koritenja (veinom) fosilnog goriva, te zbog toga emisija staklenikihplinova, nemoemo ga tretirati kao ekoloku tehnologiju. Rjeenje za to je koritenje bioplina. Tvrtke koje su meuvodeima u razvijanju tih motore su Baxi/Dachs iz Njemake i Honda/Ecowill iz Japana.

Stirlingov motor

Stirlingov motor je zatvoreni ciilindrini sustav s klipom koji koristi inertni radni fluid. Radi po principu zatvorenogtermodinamikog ciklusa, gdje se energija dobiva na razlici temperatura. Za pogon koristi: fosilna goriva, biomasu tesolarnu, geotermalnu i nuklearnu energiju. Upotreba u mikrokogeneraciji je s motorima snage od 1kW do 25 kW.Efikasnost motora je inae oko 30%, no, motor s odlino rijeenim sistemima iskoritenja otpadne topline, moeimati iskoristivost od ak 98%. Prednost su mu niske emisije staklenikih plinova te niske razine buke i vibracija.Ima veliku pouzdanost zbog malog broja pokretnih dijelova, te moe koristiti vie goriva. Moda mu je i najveaprednost fleksibilnost. Mogunost koritenja je kroz cijelu godinu. Moe preko zime koristiti otpadnu toplinu, apreko ljeta se koristiti kao hladnjak. Negativne strane tih motora su visoka cijena. Zbog velike razlike temperature ucilindrima, skupi materijali se moraju koristiti za konstrukciju motora.

Parni motori

Za gorivo se mogu koristiti fosilna goriva, biomasa te obini otpad. Postoji iroka ponuda snaga i oblika parnihmotora za mikrokogeneraciju do 50kW. Veina modernih mikrokogeneracijskih postrojenja koristi Rankineovciklus. Voda se pretvara u visokotlanu paru, koja ekspandira u ekspanzijskoj komori (turbina ili stapni motor) i kaoniskotlana para odlazi u kondenzator. Otpadna toplina se koristi za zagrijavanje prostora. Zbog kontinuiranogsagorijevanja u gorioniku (moderni sustavi), emisije ugljikovog monoksida su niske, a emisije duikovog dioksidaovise o visini temperature sagorijevanja. Problem s parnim motorima je spori start.

Mikrokogeneracija 3

Gorive elije

Goriva elija je elektrokemijski ureaj koji pretvaraju kemijsku energiju vodika i kisika u istosmjernu struju. Vodanastaje kao nusprodukt. Mikrokogeneracijska postrojenja se baziraju na PEFC (polymer electrolyte fuel cells)elijama ili na SOFC (solid oxide fuel cells) elijama. POFC upotrebljava malu membranu kao elektrolit i radi na80C, a SOFC radi na temperaturi od 800C. Za gorivo se koristi prirodni plin zbog metana koji se pretvara upotrebni vodik. Ta reakcija se moe odvijati u odvojenom ureaju, katalizatoru, ili unutar elije. S prirodnim plinomkao gorivom, niskotemperaturne gorive elije imaju elektrinu efikasnost od 30%. Tehnologija nije jako rairena umikrokogeneraciji. Problem za kogeneraciju je u tome da se toplina nemoe izvlaiti na tono odreenim tokama,nego su te toke rasprene u vie manjih po eliji. To zahtijeva gradnju masivnijih elija, to nije pogodno zamikrokogeneraciju. Postoji problem visokih investicija takoer.

Mikroturbine

Najnovija vrsta turbine koja je zbog svojih malih dimenzija vrlo povoljna za upotrebu u mikrokogeneraciji. Priupotrebi u mikrokogeneraciji, mikroturbine mogu imati efikasnost do 80%. Mikroturbine za kogeneraciju imajubrojne prednosti u odnosu na ostale tehnologije male snage. Imaju mogunost pouzdanog napajanja, koritenje naudaljenim lokacijama i u vrijeme vrnog optereenja. Ostale prednosti su jednostavnije odravanje, dulji ivotnivijek trajanja, relativno niska emisija buke zbog malog broja pokretnih dijelova, vea uinkovitost, manje emisijestaklenikih plinova te brzi start. Nije potreban sustav za hlaenje. Problemi nastaju zbog visokih investicijskihtrokova te limitiranosti pri upotrebi otpadne topline nie temperature.

GorivaU mikrokogeneracijskim sustavima mogu se koristiti razna goriva i izvori topline ije karakteristike variraju ovisno otrokovima sustava, trokovima topline, uinku na okoli, dostupnosti, lakoi transporta i skladitenja, odravanjusustava i ivotnom vijeku. Izvori topline i goriva koja se koriste su: biomasa, ukapljeni naftni plin, biljno ulje, solarniizvor topline, prirodni plin i drugi. Izvori energije koji imaju najmanju emisiju su solarna energija, biomasa i prirodniplin. Veina kogeneracijskih sustava koriste prirodni plin zato to on brzo izgara i ii je iako emitira CO2, jeftiniji,dostupan u veini podruja i lako se transportira. Prikladan je za motore s unutrnjim izgaranjem kao to je Ottomotor i za plinske turbine jer izgara bez pepela, ae i katrana. Budunost mikrokogeneracijskih sustava ovisit e ocijeni goriva jer e s porastom cijene rasti i njihova isplativost.

Strategije voenja mikrokogeneracijskog postrojenjaMikrokogeneracijsko postrojenje moe se voditi na nekoliko naina. Razmatranjem i usporeivanjem osnovnihstrategija mogu se dobiti optimalni rezultati upotrebe mikrokogeneracijskog postrojenja, odnosno moe semaksimalizirati uteda energije i novca.Osnovne strategije su: Pokrivanje toplinskog optereenjaMikrokogeneracijsko postrojenje daje upravo onoliko topline koliko je potrebno za zadovoljavanje ukupne toplinskepotronje objekta. Ukoliko postoji viak proizvedene elektrine energije ona se isporuuje u mreu, dok seeventualni manjak uzima iz mree. Ova strategija daje najbolji omjer trokova i uteda energije te na osnovu toga inajbolje financijske performanse. Pokrivanje potronje elektrine energijeMikrokogeneracijsko postrojenje proizvede upravo onoliko elektrine energije koliko objekt kojem ono slui kaoizvor energije potroi. Ukoliko je proizvedena toplina manja od potrebne da pokrije toplinske gubitke, nadoknaujese klasinim kotlom, dok se viak ispua u okoli.

Mikrokogeneracija 4

Mjeovito pokrivanje optereenja.Mikrokogeneracijsko postrojenje jedan period vremena pokriva toplinsko optereenje, dok neki drugi periodvremena pokriva elektrinu potronju objekta. Izbor rada postrojenja ovisiti e o njenoj ekonominosti. Otoni pogonKod otonog pogona mikrokogeneracijsko postrojenje u svakom trenutku pokriva i ukupno toplinsko optereenje iukupnu potronju elektrine energije objekta. Ovaj nain rada zahtijeva dimenzioniranje postrojenja na nain da usvakom trenutku postoji dovoljno rezerve elektrinog i toplinskog kapaciteta za sluaj vrnog optereenja.Strategija pokrivanja toplinskog optereenja daje najbolji omjer trokova i uteda energije te na osnovu toga inajbolje financijske performanse za stambeni sektor.

Primjena mikrokogeneracijskog sustavaNajprikladniji objekti za primjenu mikrokogeneracije su oni kod kojih se toplinska energija troi kontinuirano, duljivremenski period tijekom dana, tjedna, odnosno godine. Posebno je prikladno ako korisnici mikrokogeneracijeposjeduju razna otpadna goriva (drvni ostaci) koji se mogu iskoristiti kao primarni energent.Mikrokogeneracijski sustavi imaju znaajne prednosti u vidu zatite okolia i trokova. Iako pruaju znaajneprednosti od konvencionalnih rjeenja ipak negdje ne pruaju.[1] Primjerice mikroCHP predstavlja idealno rjeenjeza veinu postojeih kua gdje druge mjere energetske uinkovitosti ili nisu mogue ili su ve primijenjene. Moe seprimijeniti u novim kuama, ali poboljana izolacija predstavlja bolju ukupnu investiciju i trebala bi se prije uzimatiu obzir neko mikroCHP. Za viestambena urbana naselja koja imaju manje gubitke topline, bolje se prikljuiti nazajedniki sustav, pogotovo ako se koristi obnovljivi izvor energije.

Trite i zakonska regulativaNajvie instaliranih mikrokogeneracijskih sustava ima u Japanu, procjenjuje se preko 50 000 i veina njih imaHondin MCHP motor. Od 2002. godine u Velikoj Britaniji instalirano ih je oko 1000 i uglavnom imaju"Whispergen" Stirling motore i Senertec Dachs klipne motore. U Njemakoj je instalirano oko 3000mikrokogeneracijskih sustava.U Hrvatskoj je trite slabo razvijeno tako da je potencijal velik i neiskoriten. Na temelju Zakona o tritu elektrineenergije NN 177/2004 Vlada Republike Hrvatske je na sjednici odranoj 22. oujka 2007. godine donijela Uredbu ominimalnom udjelu elektrine energije proizvedene iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije ija se proizvodnjapotie. Prema Uredbi do 31. prosinca 2010. godine minimalni udio elektrine energije proizvedene izkogeneracijskih postrojenja ija se proizvodnja potie i isporuene u prijenosnu, odnosno distribucijsku mreuiznosit e 2,0% u ukupnoj potronji elektrine energije. Takoer Vlada RH donijela je Uredbu o tarifnom sustavu zaproizvodnju elektrine energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije. Prema njoj za kogeneracijskapostrojenja vrijedi:

Mikrokogeneracija 5

VT(kn/kWh) NT(kn/kWh)

Kogeneracijska postrojenja instalirane elektrine snage do ukljuivo 50 kW, tzv. mikrokogeneracije te svakogeneracijska postrojenja koje koriste gorivne elije na vodik

0,7685 0,4031

Kogeneracijska postrojenja instalirane elektrine snage vee od 50 kW do ukljuivo 1 MW, tzv. male kogeneracije 0,51 0,26

Kogeneracijska postrojenja instalirane elektrine snage vee od 1 MW do ukljuivo 35 MW, tzv. srednjekogeneracije prikljuene na distribucijsku mreu

0,44 0,22

Kogeneracijska postrojenja instalirane elektrine snage vee od 35 MW, tzv. velike kogeneracije, te svakogeneracijska postrojenja prikljuena na prijenosnu mreu

0,30 0,1

PrednostiPrimjena kogeneracijskih sustava se prvenstveno razmatra zbog njihove visoke energetske efikasnosti, te s timepovezanim ekolokim i ekonomskim prednostima. Ona predstavlja najefikasniji oblik pretvorbe energije, kako senergetske toke gledita tako i s gledita zatite okolia. Smanjuje se tetni utjecaj na okoli ( posebno CO2, SO2 iNOx) jer iz visoke energetske uinkovitosti i manje potronje primarnog energenta proizlaze manja emisija tetnihtvari, manja koliina otpadne topline i manja emisija buke.Jedna od prednosti je ta da krajnji potroa moe prilagoditi ovaj sustav kao pomoni u sluaju prekida opskrbeelektrinom energijom.Najvea prednost je ta da se elektrina energija distribuira lokalno, a ne od neke udaljene elektrane, pa se smanjujugubici u prijenosu, a time i trokovi.Utjecaj jednog mikrokogeneracijskog sustava, globalno gledajui, je zanemarivo mali. Meutim, instalacijomvelikog broja ovakvih sustava , utjecaj na industriju opskrbe elektrinom energijom i okoli e itekako biti veliki.Svaki mikrokogeneracijski sustav smanjit e oko 1.5 tona CO2 i proizvoditi e oko 3000 kWh elektrine energijegodinje. Ako bi se, primjerice, na tritu instaliralo 12 do 13 milijuna mikroCHP-a, proizvodilo bi se 12 do 22 GWei istovremeno godinje smanjila emisija CO2 za 20 milijuna tona. Time bi se smanjila potreba za izgradnjom novihelektrani i otvorio slobodan prolaz za ostale proizvoae kao to su vjetroelektrane. Naravno to ima i svojunegativnu stranu jer bi se industrijski sektor suoio sa smanjenjem potranje za elektrinom energijom. Proizvoai idistributeri elektrine energije puno e izgubiti ako ne budu u mogunosti aktivno sudjelovati u rastuem mikroCHPtritu.

NedostaciJedan od nedostataka u primjeni mikrokogeneracijskih sustava su visoki investicijski trokovi jer u RepubliciHrvatskoj jo uvijek nema poticaja za kupnju samog ureaja. Neke analize pokazuju da situacija na tritu malihkogeneracijskih postrojenja u Europskoj Uniji nije povoljna.[2] Kao glavne prepreke veem ueu malihkogeneracijskih postrojenja u ukupnoj proizvodnji elektrine i toplinske energije, navode se: Neadekvatne tarife ili potpuni nedostatak obaveze otkupa vikova elektrine energije iz malih kogeneracijskih

postrojenja u javni elektroenergetski sektor Dugotrajne i birokratizirane procedure za dobivanje potrebnih dozvola i ovlatenja Nedostatak informacija o dobrim stranama malih kogeneracijskih postrojenja, kao i nepoznavanje tehnologije Sve vei udio decentraliziranih sustava grijanja (etano grijanje) u stambenom sektoru Visoke cijene pristupa mrei te ograniavanje pristupa mrei Dug period povrata uloenih sredstava zbog uglavnom niskih cijena elektrine energije kao posljedice

liberalizacije trita te drugih zakonodavnih okolnosti koje ne uzimaju u obzir ekoloke efekte koji proizlaze izvee efikasnosti malih kogeneracijskih postrojenja

Treba naglasiti da ovi faktori nisu prisutni u svim zemljama Europe.

Mikrokogeneracija 6

Reference[1] Harrison, J. October 2000 Options for Domestic CHP & Community Energy Cogen Europe Annual Conference Proceedings (http:/ / www.

microchap. info/ COGEN options. pdf)[2] Risks and chanes for small scale combined heat and power in the liberalized market, final project report , May 2001 (http:/ / www. cogen.

org/ )

Vanjske poveznice Jeremy Harrison, Micro Combined Heat & Power (CHP) for housing (http:/ / www. microchap. info/ Jeremy

Harrison micro CHP SET 2004. pdf) Marko Lipoak, Mikrokogeneracijsko postrojenje u stambenom sektoru (http:/ / powerlab. fsb. hr/ lifecrochp/

pdf/ R6_1. pdf) Uredba o minimalnom udjelu elektrine energije proizvedene iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije ija se

proizvodnja potie (http:/ / narodne-novine. nn. hr/ clanci/ sluzbeni/ 297516. html) Tarifni sustav za proizvodnju elektrine energije iz obnovljivih izvora energije i kogeneracije (http:/ /

narodne-novine. nn. hr/ clanci/ sluzbeni/ 297518. html) Iva Zelenko, Kogeneracija (http:/ / rgn. hr/ ~nkukulj/ 4_Seminarski radovi/ Seminarski radovi/ Seminari/ 4.

Kogeneracija - Iva Zelenko. pdf) wikiOsnoveEnergetike (http:/ / powerlab. fsb. hr/ osnoveenergetike/ wiki/ index.

php?title=ENERGETSKE_TRANSFORMACIJE#MikroCHP)

Izvori rabljeni u lanku i suradnici 7

Izvori rabljeni u lanku i suradniciMikrokogeneracija Izvor: http://hr.wikipedia.org/w/index.php?oldid=4284680 Doprinositelji: Dtom, ErikvanB, Iva.nekic, Ivica Vlahovi, Lasta, MaGa, Saxum, Slavuj, Strojarka,Termodinamika, 11 anonimne izmjene

Izvori, licencije i suautori slikaDatoteka:Mikrokogeneracija.JPG Izvor: http://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Datoteka:Mikrokogeneracija.JPG Licencija: nepoznato Doprinositelji: Iva.nekic, MaGa

LicencijaCreative Commons Attribution-Share Alike 3.0//creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/

MikrokogeneracijaMikrokogeneracijski sustavTipovi sustava i tehnologijaMotoriMotori s unutarnjim izgaranjemStirlingov motorparni strojParni motorigoriva elijaGorive elijeMikroturbine

Goriva

Strategije voenja mikrokogeneracijskog postrojenjaPrimjena mikrokogeneracijskog sustavaTrite i zakonska regulativaPrednostiNedostatakNedostaciReference Vanjske poveznice

Licencija