Kojarzenie źródeł energii

Obniżenie kosztów pozyskania energii ze źródeł odnawialnych można uzyskać przez coraz częściej stosowane łączenie różnych źródeł w jeden system energetyczny. Najbardziej efektywnym sposobem wykorzystania wszelkiego rodzaju paliw jest skojarzona produkcja energii elektrycznej i ciepła. Energie te wytwarzane moga być w małych elektrociepłowniach napędzanych biopaliwami. Mała elektrociepłownia, albo inaczej blok grzewczo-elektryczny, (BGE), to urządzenie, w którym wytwarza się prąd i ciepło. Urządzenie składa się z silnika spalinowego lub parowego i przenosników do wykorzystania ciepła odpadowego z systemu chłodzenia silnika, obiegu oleju, spalin oraz z generatora wytwarzającego energię elektryczną.

Nośnikami energii przetwarzanej przez blok grzewczo-elektryczny mogą być paliwa stałe (biomasa), paliwa gazowe (np.: gaz ziemny, gaz drzewny, biogaz, propan-butan) i paliwa płynne (np.: olej opałowy, olej rzepakowy, biodiesel). Efekt ekonomiczny bloku grzewczo-elektrycznego jest szczególnie duży wtedy, gdy urzadzenie będzie pracowało w ruchu ciągłym przez cały rok. Powstająca energia elektryczna może być wykorzystana na potrzeby własne lub może zostać sprzedana poprzez system sieci energetycznej, a energia cieplna zostanie wykorzystana do celów grzewczych.

Skojarzenie wytwarzania energii jest efektywniejszym sposobem w porównaniu do ciepłowni i elektrowni.

Średnioroczna sprawność (wykorzystanie paliwa) w poszczególnych systemach produkcji energii przedstawia się następujaco:

  • blok grzewczo-elektryczny - 75-90%,
  • ciepłownia wytwarzająca tylko energię cieplną - 65%,
  • ciepłownia wytwarzajaca tylko energię elektryczną - 35%.

Biopaliwa mogą stanowić nośnik energii dla kilku rodzajów instalacji - elektrociepłowni, a mianowicie:

  • elektrociepłownie parowe mogą być opalane biomasą, biogazem lub biopaliwami. Powstająca w kotłach para wodna napędza turbinę lub silnik parowy. Energia elektryczna produkowana jest w generatorach, a energia cieplna odbierana jest z pary za turbiną,
  • elektrociepłownia gazowo-parowa opalana może być gazem ziemnym lub biogazem. Powstające spaliny w turbinie gazowej kierowane są do kotła, w którym produkowana jest para napędzająca turbinę parową. Ciepło odzyskiwane jest z pary wodnej za turbina,
  • elektrownie gazowe opalane mogą być gazem ziemnym, gazem wysypiskowym i biogazem powstającym w reaktorze w wyniku fermentacji odpadów organicznych, a także pirolitycznych. Zamiana energii chemicznej zawartej w paliwie następuje w silnikach i turbinach gazowych. Energia elektryczna produkowana jest w generatorach, a ciepło odzyskiwane jest ze spalin i z systemu chłodzenia silnika lub turbiny,
  • elektrociepłownie napędzane olejem opałowym lub rzepakowym. W napędzanym paliwem ciekłym generatorze powstaje energia elektryczna, a ciepło odzyskiwane jest ze spalin i z układu chłodzenia.

Uwarunkowania zawarte w nowym Prawie Energetycznym sprzyjają rozwojowi nowych źródeł energii o mocach od kilkunastu kW do kilku, a nawet kilkunastu MW, głównie wytwarzających energię na potrzeby lokalnej grupy odbiorców. Lokalne źródła energii elektrycznej o niewielkiej koncentracji mocy zainstalowanej (poniżej 1 MW) określa się jako źródła generacji rozproszonej lub źródła zdecentralizowane. Na rozwój elektroenergetyki lokalnej, opartej na odnawialnych źródłach energii, ma niewątpliwie wpływ dokonany w ostatnich latach postęp technologiczny, umożliwiaj±cy budowę stosunkowo tanich urzadzeń wytwórczych, o parametrach spełniających wymagania w zakresie sprawności energetycznej, niezawodności działania oraz bezpieczeństwa ekologicznego. Wysoka sprawność tych urzadzeń przyczynia się do dużej efektywnosci ekonomicznej lokalnych źródeł energii. Obecnie obowiazujące przepisy prawne nakładają na przedsiebiorstwa energetyczne obowiązek zakupu energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych oraz ze źródeł produkujących w skojarzeniu energię elektryczną i cieplną. Z dotychczasowych doswiadczeń eksploatacyjnych wynika, że produkcja energii elektrycznej i cieplnej, produkowanych w agregatach kongeneracyjnych charakteryzuje się wysoką efektywnoscią inwestowania w tzw. rozproszone źródła energii.

Obniżenie kosztów pozyskania energii ze źródeł odnawialnych można uzyskać poprzez coraz częściej stosowane łaczenie różnych źródeł w jeden kompleks energetyczny.

Przykładem łaczenia różnych źródeł energii może być oczyszczalnia ścieków. Potrzeby energetyczne oczyszczalni mogą być zaspokajane w cześci lub w całości z elektrowni wiatrowych oraz biogazu. Biogaz produkowany jest w procesie fermentacji z osadów ścieków, a następnie jest on nośnikiem energii dla bloków grzewczo-energetycznych. Energia cieplna odbierana z zakładu chłodzenia silnika może być wykorzystana do ogrzewania pomieszczeń oraz do utrzymywania odpowiedniej temperatury w procesie w reaktorze. Cześć wytworzonej energii elektrycznej może być wykorzystana do rozkładu wody w elektrolizerze na wodór i tlen. Wodór może wzbogacić powstający biogaz lub może bezposrednio służyć jako nośnik energii w agregatach prądotwórczych. Wodór to ekologiczny nośnik energii, który już w niedalekiej przyszłości będzie wykorzystywany na szeroką skalę. Paliwo to już stosuje się do napędu silników spalinowych stancyjnych i trakcyjnych oraz jako źródło energii w ciepłowniach i elektrociepłowniach. Wodór otrzymuje się najczęsciej poprzez elektrolizę wody. Źródłem wodoru może być w przyszłości biogaz, z którego będzie można go wydzielać. Trwają też prace badawcze nad produkcją wodoru w procesach przemian biologicznych, podczas których jest on wydzielany przy udziale wyselekcjonowanych bakterii.

Za produkcją energii w skojarzeniu przemawiają następujące argumenty:

  • W porównaniu do tradycyjnych systemów wytwarzania, ta sama ilość energii pierwotnej jest przetwarzana na wiekszą ilość energii wtórnej,
  • Lokalne źródła energii charakteryzują się tym, że zmniejszenie kosztów inwestycyjnych, w związku z tym, że nie ma koniecznosci rozbudowy sieci przesyłowych. Zastosowanie źródeł zdecentralizowanych pozwala na uniknięcie ponoszenia kosztów związanych z budową niekiedy znacznych odcinków sieci przesyłowo-rozdzielczych,
  • Nastepuje znaczne zmniejszenie strat energii związanych z przesyłem,
  • Skojarzone systemy energii napędzane odnawialnymi źródłami energii przyczyniają się do znacznego zmniejszenia emisji szkodliwych związków chemicznych do środowiska.