K ij k t j jK ij k t j jKogeneracijska postrojenjaKogeneracijska postrojenjaProf dr sc Sejid TešnjakProf.dr.sc. Sejid TešnjakProf.dr.sc. Davor GrgićProf dr sc Igor KuzleProf.dr.sc. Igor Kuzle

DefinicijaDefinicijaKogeneracijaKogeneracija

iliK bi i i d j li k i l k ič ijKombinirana proizvodnja toplinske i električne energije

• Istovremena proizvodnja najmanje dva korisna oblika energije koristeći jedan primarni energentg j j p g

• Najrasprostranjenija je proizvodnja:– električne ili mehaničke energije teelektrične ili mehaničke energije te– toplinske energije za:

» grijanje» grijanje» hlađenje

2

DefinicijaDefinicijaKOGENER C J ( CHP b d hKOGENERACIJA (cogeneration or CHP -combined heatand power) je:

• termodinamički uzastopna proizvodnja dva ili više p p jkorisnih oblika energije iz jednog primarnog energetskog izvora (najčešće mehanička i toplinska) j pili

• kombinirana proizvodnja električne i toplinske p j penergije u jednom postrojenju

3

DefinicijaDefinicijaK i t li k ij t li k ij i d • Korisna toplinska energija toplinska energija proizvedena u procesu kogeneracije za zadovoljavanje ekonomski opravdane potrošnjetoplinske ili rashladne energijep g j

• Ekonomski opravdana potrošnja potrošnja koja ne prelazi potrebe za grijanjem ili hlađenjem koje bi se inače u tržišnim uvjetima mogle zadovoljiti nekim proizvodnim procesima različitim od kogeneracijezadovoljiti nekim proizvodnim procesima različitim od kogeneracije

• Mala kogeneracija kogeneracijska jedinica instalirane električne snage manje od 1 MW

• Mikro-kogeneracija kogeneracijska jedinica instalirane električne snage manje od 50 kW.T i ij s st k j s i d t i ličit blik • Trigeneracija sustav u kojem se proizvode tri različita oblika energije: električna, toplinska i rashladna

4

Potencijalne dobrobiti kogeneracijePotencijalne dobrobiti kogeneracijeUšt d i ij i ( j t š j i )• Ušteda primarne energije goriva (manja potrošnja goriva)veća energetska efikasnost procesa

• Izbjegavanje gubitaka u mreži• Izbjegavanje gubitaka u mrežiproizvodnja električne energije na mjestu potrošnje

• Smanjena emisija u okoliš u odnosu na konvencionalne proceseSmanjena emisija u okoliš u odnosu na konvencionalne proceseuz istu količinu proizvedene korisne energije manja potrošnja goriva

• Bolja sigurnost opskrbe energijom (decentralizirana proizvodnja)• Veća sigurnost i fleksibilnost opskrbe

Viš k k d ( j i č i ij )• Viša konkurentnost gospodarstva (smanjeni računi za energiju)bolja iskoristivost goriva = niža proizvodna cijena el. energije i toplinetopline

5

Potencijalne dobrobiti kogeneracijePotencijalne dobrobiti kogeneracije86 (Gubici)Odvojena 86 (Gubici)Odvojena

proizvodnjaKogeneracija

Gorivo zaTERMOELEKT.

Gorivo za termoelektranu Gorivo

(121) El. energija El. energija35+

PRIJENOS( ) g j 35

180180KOGEN. 100

Gorivo zagenerator pare Toplina50Toplina

(59)

GENERATORPARE

9 (Gubici)

(59)

15 (Gubici)

6

Potencijalne dobrobiti kogeneracijePotencijalne dobrobiti kogeneracije

Gorivo

Razdvojena proizvodnja el. i toplinske energije

El ktEl. energija

Gorivo

Ukupna efikasnost [%]

58.0200

8036

Elektrana100

Toplina

36%

Toplinska stanicaGorivo

100200Toplina

80%

Kogeneracijski sustav

El energijaUkupna efikasnost [%]

8505530

Kongeneracijskisustav

El. energija

30%

Toplina100

Gorivo

85.0100

55%

7

Kogeneracija je vrlo efikasna Kogeneracija je vrlo efikasna tehnologijatehnologijaSamo ako postoji stvarno tržište za električnu i Samo ako postoji stvarno tržište za električnu i toplinsku energiju Regionalno

tržišteDiversificiranotržište goriva

tržište električne energije

Fosilna gorivaUgljen i loživa ulja

Lib li i t žištLiberalizirano tržište plina

Domaća i lokana Lokalno tržištegoriva

Lokalno tržište toplinske energije

8

Struktura potrošnje - opskrbeStruktura potrošnje - opskrbePoduzetništvo Topl spremnik

Vjetroelektrane i

Individualna kućanstva

(mala industrija)

Klasična termoelektrana

Topl. spremnikdistribuirana proizvodnja

kućanstva

Poslovnezgrade

termoelektrana

Mikro kogeneracijag

Lokalna Toplinarski

sustavkogeneracija

Kotlovnica

Gradska naseljaP i d i liP i d i li

Industrijskakogeneracija

jPrirodni plinPrirodni plin

Velika industrija

9

g j

Kriterij izbora kogeneracijeKriterij izbora kogeneracijel š h bl k• analiza potrošnje energije i njezinih oblika

• najprihvatljivije rješenje i njegova ekonomska najprihvatljivije rješenje i njegova ekonomska isplativost

10

Kriterij izbora kogeneracijeKriterij izbora kogeneracijel k bl k • analiza konstantan primarni oblik energije• električna energijag j

• toplinska energija

klj č k it ij t b biti:• ključan kriterij treba biti:

• korisno potrošena toplinska energijap p g j

11

Kriterij izbora kogeneracijeKriterij izbora kogeneracijeM k i l k i • Maksimalna korisnost sustava:

• otpadna toplina

• ispušni plinovi

• rashladni sustavirashladni sustavi

• pokrivenost temeljnog

li k i • toplinskog i

• električnog opterećenja

12

Pristup analiziranju kogeneracijePristup analiziranju kogeneracijeO l d b b• Optimalno - dimenzioniranje prema baznim potrebama

• Ekonomske prednosti su vidljive nakon relativno dužeg p j gvremena korištenja, posebno u usporedbi s konvencionalnom sustavima

• Potpune ekološke prednosti mogu se uočiti samo razmatrajući proizvodnju energije na regionalnoj ili j p j g j g jčak na globalnoj razini

• U provedbi analiza postoji raznolikost u iskazivanju U provedbi analiza postoji raznolikost u iskazivanju rezultata - krajnji korisnik, investitor, financijska institucija, tijela upravej , j p

13

Tehnički parametri kogeneracijeTehnički parametri kogeneracijeEl kt ič i t j dj l j E E/F • Električni stupanj djelovanja E =E/Fc

• Toplinski stupanj djelovanja H =H/Fc• Ukupni stupanj djelovanja = E+ H =(E + H )/FcUkupni stupanj djelovanja = E+ H =(E + H )/Fc• Spec. potrošnja goriva q = 3600/ (kJg /kWh)• Omjer proizvedene električne i toplinske energije α = E/H j p p g j• (PTH – power-to-heat ratio)• Ušteda goriva u kogeneraciji SFC =(FSE + FSH ) – FC =FS

FC- FC• Omjer uštede goriva FESR = SFC/ FS

(FESR>0)(FESR 0)

14

Različite vrste i primjena Različite vrste i primjena kogeneracije kogeneracije

P dj l p m p imj ni: P dj l p m t hn l iji:Podjela prema primjeni:

Industrijska kogeneracija

Podjela prema tehnologiji:• kombinirani proces plinske turbine s

iskorištavanjem otpadne toplineIndustrijska kogeneracijaviše od 140°C • protutlačne parne turbine

• kondenzacijske parne turbine s oduzimanjem pare

Kogeneracija u zgradarstvuod 40°C do 140°C

p• plinske turbine s iskorištavanjem otpadne topline• motori s unutarnjim izgaranjem• mikroturbine

Specifični slučajevi:– javne toplane

mikroturbine• Stirlingovi motori• gorivni članci

parni strojevij p– mikro-kogeneracija

• parni strojevi• organski Rankinovi procesi• sve ostale vrste tehnologija ili izgaranja koje

d l d l k Kogeneracija u poljoprivrediod 15°C do 40°C

predstavljaju istovremenu proizvodnju toplinske i električne (mehaničke) energije u jednom procesu

15

p

Glavni elementi kogen. postrojenjaGlavni elementi kogen. postrojenjaKogeneracijsko postrojenje se sastoji od 4 glavna elementa:Kogeneracijsko postrojenje se sastoji od 4 glavna elementa:– glavni agregat ili pokretački sustav (a prime mover)– električni generator (an electricity generator)električni generator (an electricity generator)– sustav za regeneraciju topline (a heat recovery system)– upravljački i mjerni sustav (a control system)Prema glavnom agregatu postoje kogeneracijska postrojenja – s parnom turbinom

l– s plinskom turbinom – postrojenje s kombiniranim ciklusom – s motorom s unutarnjim izgaranjem (termomotorna kogeneracija)s motorom s unutarnjim izgaranjem (termomotorna kogeneracija)Nove tehnologije– gorivni članci (kem energije vodika i kisika izravno u el energiju)gorivni članci (kem. energije vodika i kisika izravno u el. energiju)– Stirlingov motor– mikro turbine

16

Osnovne značajke i najčešća primjenaOsnovne značajke i najčešća primjenaElektrična Efikasnost Raspoloživa Vrsta

agregata GorivoElektrična

snaga postrojenja

Efikasnost Raspoloživa toplinska energija

Najčešća primjenaElektrična Termička

k š b Parna turbina bilo koje 500 kWe –

500 MWe7-20% 60-80% 120 – 400°C

korištenje biomase (podr. grijanje i

industrija)

Plinska plinovito i 250 kW – industrija područno Plinska turbina

plinovito i tekuće

250 kWe –50 MWe

25-42% 65-87% 120 – 500°C industrija, područno grijanje

Kombinirani ciklus

plinovito i tekuće

3 MWe –300 MW 35-55% 73-90% 120 – 400°C industrija (procesna),

područno grijanjeciklus tekuće 300 MWe područno grijanje

Plinski i Diesel motor

plinovito i tekuće

3 kWe –20 MWe

25-45% 65-92% 80 – 120°CGVK sustavi,

prehrambena i tekstilna ind stakleniciDiesel motor 20 MWe ind., staklenici

Mikro turbina plinovito i tekuće

3 kWe –0.2 MWe

15-30% 60-85% 100 - 400°C GVK sustavi, procesi sušenjae

Gorivni članak plinovito i tekuće

5 kWe –3 MWe

~37-50% ~85-90% 80 – 100°C GVK sustavi

GVK t i

17Stirling motor bilo koje 1 kWe –

1,5 MWe~40% 65-85% 80 – 120°C

GVK sustavi(Grijanje, Ventilacija i

Klimatizacija)

Parna turbina - PrincipParna turbina - Princip

18

P b k šP b k šParnoturbinska rješenjaParnoturbinska rješenja• protutlačna turbina (back-pressure turbines)protutlačna turbina (back-pressure turbines)

-izlazni tlak je veći od atmosferskog-odnos između proizvedene električne i toplinske energije je odnos između proizvedene električne i toplinske energije je fiksan

• kondenzacijsko-oduzimna parna turbina (condensing with extraction turbines)-izlazni tlak manji od atmosferskog-odnos između proizvedene električne i toplinske energije nije fiksanfiksan

19

Protutlačna turbinaProtutlačna turbina

20

Kondenzacijsko-oduzimna parna turbinaKondenzacijsko-oduzimna parna turbina

21

Energana na drvni otpad sEnergana na drvni otpad sparnom turbinom ili parnim motoromparnom turbinom ili parnim motorom

132 3 4

5

98

10

12

11

1

146

11

7LEGENDA 7

1. 2.

PARNI KOTAO

PARNA PROTUTLAČNA TURBINA ILI PARNI M OTOR

S TEAM B OILE R

LEGENDALEGEND

10. 11.

P OTRO ŠAČI PARE

US ITNJAVANJE DRVNOG OTPADAI UBACIVANJE U LO ŽIŠ TE

S TEAM CO NS UM ERS

CONDENSER

FE ED WATER TANK W ITH DEAE RATOR

5.

6.

KONDENZATOR

NAPOJNI S PREM NIK S OTPLINJAČEM

3.

4.

ILI PARNI M OTOR

KONDENZACIJSKA TURBINA ILI MOTOR

GE NE RATOR

B ACK-P RE SS URE S TEAM TURB INE OR STE AM E NG INE

CONDENSATE TURBINE OR E NGINE

GE NE RATOR

WATE R TREATM ENT

REDUCING-COOLING STATION

B ACK-P RE SS URE S TEAM MANIFOLD

7. 8. 9.

P RIP RE MA V ODE

REDUCIR RAS HLADNA STANICA

RAZDJELNIK PROTUTLAČNE PARE

12. 13. 14.

I UBACIVANJE U LO ŽIŠ TE

Č IŠĆENJE DIM NIH PLINOVA

DIMNJAK

AUTOMATS KO IZV LAČE NJE Š LJAKE

WA STE WO OD S HREDDER

E XAHUST GA S SCRUB BER

S TA CK

AUTOM ATIC SLAG REM OVAL

FE ED WATER TANK W ITH DEAE RATOR

GE NE RATOR AUTOM ATIC SLAG REM OVAL

Parna turbina - PrimjenaParna turbina - PrimjenaP kl d d • Prikladno za mjesta gdje je:

• bazno električno opterećenje veće od 500 kWep j

• potreban visok tlak procesne pare

• postoji jeftino gorivo niskokalorične vrijednosti• postoji jeftino, gorivo niskokalorične vrijednosti

• postoji velika količina otpadne topline

• postojeće postrojenje treba zamijeniti

23

Plinska turbina - PrincipPlinska turbina - Princip

24

Kogeneracija na temelju plinske turbineKogeneracija na temelju plinske turbineplinske turbine jednostavnog ciklusa (simple cycle gas turbine p n ur n j n n g u ( mp y g ur ncogeneration system)

25

Plinska turbina s iskorištenjemPlinska turbina s iskorištenjemotpadne toplineotpadne topline

5

13

KAZALO

KOMPRESOR

LEGEND

COMPRESOR

1.

5

8

TURBINA

KOMORA IZGARANJA

GENERATOR

TURBINE

COMBUSTOR

GENERATOR

2.

3.

4.

8

9

MIMOVODNI DIMNJAK

REGULACIJSKA ZAKLOPKA

KOTAO NA ISPUŠNE PLINOVE

BY-PASS STACK

REGULATION DAMPER

WASTE HEAT RECOVERY BOILER

5. 6. 7.

14

9

7PLINFUEL GAS

POTROŠAČI PARE

KONDENZATNA CRPKA

NAPOJNI SPREMNIK

WASTE HEAT RECOVERY BOILER

STEAM CONSUMERS

CONDENSATE PUMP

FEED WATER TANK

8. 9. 10. 14

3 6ZRAKAIR

NAPOJNA CRPKA

PRIPREMA VODE

DIMNJAK

FEED WATER TANK

FEED WATER PUMP

WATER TREATMENT

11. 12. 13.

1 2 4GORAČ ZA DODATNO LOŽENJE (OPCIJSKI)

STACK

SUPPLEMENTARY FIRING SYSTEM (OPTION)

14.

Kogeneracija na temelju plinske turbineKogeneracija na temelju plinske turbine

27

Plinska turbina - PrimjenaPlinska turbina - PrimjenaP kl d d • Prikladno za mjesta gdje je:

• bazno električno opterećenje veće od 1 MWep j

• postoji izvor prirodnog plina

– (iako to nije ograničavajući čimbenik)– (iako to nije ograničavajući čimbenik)

• postoji velika potreba za srednjim/visokim tlakom pare ili vode posebno na temperaturama višim od 1400Cvode posebno na temperaturama višim od 1400C

28

Kombinirani ciklus - PrincipKombinirani ciklus - Principkombi blokovi • kombi blokovi (combined cycle gas turbine cogeneration

)system)

29

Kogeneracija na temeljuKogeneracija na temeljukombiniranog ciklusakombiniranog ciklusa

30

Motor s unutarnjim izgaranjemMotor s unutarnjim izgaranjem

31

Motor s unutarnjim izgaranjemMotor s unutarnjim izgaranjem

kotao naispu ne plinoveš

zrakmotor s

unutarnjim izgaranjem

zrak

32

Plinski motor s iskorištenjemPlinski motor s iskorištenjemotpadne toplineotpadne toplineKAZALO

MOTOR 1.

LEGEND

ENGINEHLADNJAK ULJA

HLAĐENJE BLOKA MOTORA

GENERATOR

2. 3. 4

ENGINE

OIL COOLER

ENGINE COOLINGGENERATOR 4.

5.

6.

GENERATOR

INTERCOOLERMEĐUHLADNJAK

MEĐUHLADNJAK

7.

8.

INTERCOOLER

WASTE HEAT RECOVERY BOILER

EMERGENCY COOLER

KOTAO NA ISPUŠNE PLINOVE

HLADNJAK U NUŽDI

9.

10.

EMERGENCY COOLER

COOLING TOWER

CIRCULATION PUMPS

RASHLADNI TORANJ

CIRKULACIJSKE CRPKE

11. HEAT CONSUMPTION

TEHNOLOŠKI POTROŠAČI TOPLINE

Plinski motor s iskorištenjemPlinski motor s iskorištenjemotpadne toplineotpadne topline

4SHEMATSKI PRIKAZPOSTROJENJA

1 Pli ki t

5

1 Plinski motor2 Generator3 Kotao utilizator4 Dimnjaci

36

5

6

4 Dimnjaci5 Zračni filtar6 Prigušivači buke7 Upravljačka prostorija

7

2 1

Motor s unutarnjim izgaranjemMotor s unutarnjim izgaranjemP kl d d • Prikladno za mjesta gdje su:

• energetske potrebe cikličke ili nisu kontinuiraneg p

• postoji potreba za parom niskog tlaka

iliili• potreba za vodom srednje ili niske temperature

• male potrebe za pretvorbom toplinske u električnu energiju

35

Mikroturbina - PrincipMikroturbina - Princip

36

Gorivni članak - PrincipGorivni članak - Princip

37

Stirling motor - PrincipStirling motor - Princip

38

Primjena u apsorpcijskomPrimjena u apsorpcijskomrashladnom uređajurashladnom uređaju

• manji i srednji trigeneracijski Apsorpcijski rashladni uređaj:• radne tvari

manji i srednji trigeneracijski sustavi koriste jednostupanjske apsorpcijske rashladne uređaje

– otopine amonijak-voda (NH3/H2O)voda litijbromid (H O / LiBr)

• veće jedinice koriste dvostupanjskeuređaje

– voda-litijbromid (H2O / LiBr)• temperature hlađenja 4 ÷ 9°C• Jednostupanjski uređaji: topla • Jednostupanjski uređaji: topla ili vrela voda (90-130°C) ili para niskih parametara (do 1 bar)p• Dvostupanjski uređaji: toplinska energija na razini 140°C ili iš d 2 d 9 b (ili ili više - para od 2 do 9 bar (ili neposredno izgaranje plina)

39

Tehnički pokazateljiTehnički pokazateljikogeneracijskih sustavakogeneracijskih sustava

Prosječna Uk pni Električna

snaga

Prosječna godišnja

raspoloživost

Ukupni stupanj

djelovanja PHT

Električni stupanj djelovanjag p j j

MW % Opt. 100% Opt. 50% %

Parna turbina 0 5 100�+ 90 95 14 35 pro 28 60 80 0 1 0 5Parna turbina 0.5-100�+ 90-95 14-35 pro.28 60-80 0.1-0.5Plinska turbina otv. ciklusa 0.1-100 90-95 25-40 18-30 60-80 0.5-0.8Plinska turbina zatv ciklusa 0 5 100 90 95 30 35 30 35 60 80 0 5 0 8Plinska turbina zatv.ciklusa 0.5-100 90-95 30-35 30-35 60-80 0.5-0.8

Kombinirani ciklus 4-300�+ 77-85 35-45 25-35 70-90 0.6-2.0Dieselski motor 0.07-50 80-90 35-45 32-40 60-90 0.8-2.4

Reciprocating 0.015-2 80-85 27-40 25-35 65-92 0.5-0.7Otto motorGorive ćelije 0.04-50 90-92 37-45 37-45 85-90 0.8-1.0

Stirlingov motor 0.003-1.5 85-90 35-50 34-49 60-80 1.2-1.7

motor

40

Tipični parametri pojedinog Tipični parametri pojedinog kogeneracijskog sustavakogeneracijskog sustava

Parna turbina Disel motor Plinski motor Plinska turbina Mikroturbina Goriva ćelijaElektična korisnost 15-38% 27-45% 22-40% 22-36% 18-27% 30-63%Ukupna korisnost 80% 70-80% 70-80% 70-75% 65-75% 65-80%Efektivna električna kor. 75% 70-80 70-80% 50-70% 50-70% 60-80%Kapacitet (MWe) 0.2-800 0.03-5 0.05-5 1-500 0.03-0.35 0.01-2PTHomjer 0 1 0 3 0 5 1 05 1 05 2 04 07 1 2PTH omjer 0.1-0.3 0.5-1 0.5-1 0.5-2 0.4-0.7 1-2Djelomično opterećenje OK dobar OK slab OK dobarInvesticijski trošak ($/kWe) 300-900 900-1,500 900-1,500 800-1,800 1,300-2500 2,700-5,300O&Mtroškovi ($/kWhe) <0.004 0.005-0.015 0.007-0.02 0.003-0.0096 0.01 0.005-0.04O&M troškovi ($/kWhe) 0.004 0.005 0.015 0.007 0.02 0.003 0.0096 0.01 0.005 0.04Raspoloživost blizu 100% 90-95% 92-97% 90-98% 90-98% >95%Remont >50,000 25,000-30,000 24,000-60,000 30,000-50,000 5,000-40,000 10,000-40,000Vrijeme pokretanja 1 sat - 1 dan 10 sek 10 sek 10 min - 1 sat 60 sek 3 sata - 2 danaTlak goriva (psi) / <5 1-45 120-500 kompr. 40-100 kompr. 0.5-45Vrsta goriva sve D, otpadna ulja PP, propan prirodni plin, prirodni plin, H, PP, propanBuka visoka visoka visoka srednja srednja niska

t l d NT t l d NT t l d NT t l d NT t l d NTKvaliteta toplinske energije NT-VT para

topla voda, NT para

topla voda, NT para

topla voda, NT VT para

topla voda, NT para

topla voda, NT VT para

Područja primjenePodručja primjenećIndustrija Poljoprivredni

sektorSektor opće potrošnje

• drvna• tekstilna

• ribnjaci• staklenici

• kućanstva• škole i sveučilišta

• farmaceutska• čelika

• plastenici• ...

• hoteli• prodajni centri

• cementa• stakla

... p j• poslovne zgrade• bolnicestakla

• ...bolnice

• ...

42

PreprekePreprekej j h ičk ifik ij iklj č j ž• nepostojanje tehničke specifikacije priključenja na mrežu

• favoriziranje električne energije• nemogućnost prodaje električne energije• nepenalizirajuće cijene vršne i rezervne električne

energije• penali zbog lokalnog povećanja emisija, premda ih globalno

smanjuje• nezainteresiranost financijskih institucija• izostanak specijalističkog obrazovanja• needuciranost potencijalnih korisnikap j• spora i neučinkovita legislativa

43

Postupak odabira optimalnog rješenjaPostupak odabira optimalnog rješenjaIzgradnja g j

postrojenjaElektričnoi toplinsko

opterećenje Mj št d

Planovi razvoja

Moguće dodatno

korištenje topline

Dozvole, predugovori

Raspoloživi prostor,

povezanost

Mjere uštede energije prije kogeneracije Natječajna

dokumentacija

p predugovori, …

I d Studija Preliminarna procjena

Izrada detaljnog projekta

Studija izvodljivosti

i izbor sustavasustava

Cijene goriva T h ički i Cijene goriva el. energije, troškovi,...

Tehnologija, br.jedinica,

režim rada,...

Tehnički i ekonomski poračun

44

Procedura izbora najboljegProcedura izbora najboljegtehnološkog rješenjatehnološkog rješenjaProces izbora ima 3 fazeProces izbora ima 3 faze1. Preliminarna procjena 2. Studija izvodljivosti i izbor sustavaj j3. Izrada detaljnog projekta

1 Faza preliminarne procjene uključuje istraživanje o1.Faza preliminarne procjene uključuje istraživanje o– Razini i trajanju električnog i toplinskog opterećenja – Mogućnosti primjene mjera uštede energije prije kogeneracije– Postojanju planova o mijenjanju procesa – Postojanju planova o mijenjanju procesa – Usklađenosti toplinskog opterećenja s toplinom koju može osigurati dostupna kogeneracijska tehnologija– Postojanju prostora za smještaj kogeneracijskog sustava– Postojanju prostora za smještaj kogeneracijskog sustava– Mogućnosti povezivanja s el. i toplinskim sustavom objekta – Utjecaj koji će kogeneracija imati na neke druge potrebe lokacije (rashladni uređaji)(rashladni uređaji)Iako se ovo odnosi na neki postojeći objekt, slično se određuje i kad se radi o projektu nove zgrade ili industrijskog postrojenjap j g j g p j j

45

2. Faza izrade studije2. Faza izrade studijeizvodljivosti i izbora sustavaizvodljivosti i izbora sustava

1. Skupljanje podataka iKrivulje trajanja toplinskog p j j pcrtanje godišnjih krivuljatrajanja opterećenja za

Krivulje trajanja toplinskog opterećenja

(kW

)

j j p jrazličite potrebne oblikeenergije (električna,Industrijaka

sna

ga

g j ( ,toplinska u obliku parerazličitih parametara,To

plinsk

p ,topl. u obliku vrele vode,hladne vode..)

Bolnica

Sati )

46

2. Faza izrade studije2. Faza izrade studijeizvodljivosti i izbora sustavaizvodljivosti i izbora sustava2 Skupljanje podataka o cijenama el energije i goriva te podataka o 2. Skupljanje podataka o cijenama el. energije i goriva, te podataka o

pravnim i regulatornim pitanjima3. Izbor kogeneracijske tehnologije koja može osigurati potrebnu

kvalitetu toplinske energije (medij tlak temperatura) kvalitetu toplinske energije (medij, tlak, temperatura) . 4. Izbor broja kogeneracijskih jedinica i njihovog kapaciteta . 5. Izbor režima rada

kl đ j t li ki t ć j (E ž ili i ž )– usklađenje s toplinskim opterećenjem (E u mrežu ili iz mreže)– usklađenje s električnim opterećenjem (H iz dodatnog loženja ili se baca )– mješovito (dio vremena se proizvodnja usklađuje s el. opt, a dio s toplinskim)

otočni rad (bez spojeva s mrežom potrebni rezervni el i toplinski – otočni rad (bez spojeva s mrežom, potrebni rezervni el. i toplinski kapaciteti) !

Poračun tehničkih i ekonomskih pokazatelja. p j6. Postupci 3, 4, i 5 se ponavljaju i za druge kombinacije tehnologije, broja

i kapaciteta jedinica, dodatne opreme i režima rada ( tehničko-financijske reiteracije) financijske reiteracije)

7. Odabire se sustav s najboljim svojstvima.

3 Faza izrade detaljnog projekta 3. Faza izrade detaljnog projekta 47

Metodologija analize izvodljivostiMetodologija analize izvodljivostiOcjena

Ekonomsko-Izračun granične cijene topline /

Ocjena ekonomske isplativosti

financijska analiza pogona (bez i sa kogeneracijom)

Izračun proizvodne

ij ij

j pelektrične en.

Analiza potrošnje Analiza i d j

Ukupna bilanca energije

cijene energije

Analiza potrošnje (potreba) toplinske energije na objektu

proizvodnje energije

kogeneracijskim sustavom

g j(vršni kotlovi,

električna energija u/iz

mreže gorivo)mreže, gorivo)Ostvarena proizvodnja

topline Izračun ekoloških doprinosa

toplineKrivulja trajanja

opterećenja (LDC)

Gubici u sustavu

Dijagrami dnevne/satne

potrošnje

48

( )

Analiza ekonomskih pokazateljaAnaliza ekonomskih pokazateljaEkonomsko financijski modelEkonomsko-financijski model

– trošak rada bez kogeneracijskog postrojenja– trošak rada s kogeneracijskim postrojenjemtrošak rada s kogeneracijskim postrojenjem– ostvarene uštede zbog primjene kogeneracije– troškovi poslovanjap j

– investicijska ulaganja– struktura, dinamika i troškovi financiranja projekta– amortizacija opreme i radovaamort zac ja opreme radova– materijalni troškovi pogona– potrebna obrtna sredstva i njihovi izvori iz poslovanja– račun dobiti i gubitkaračun dobiti i gubitka

Ocjena isplativosti zamjene sustava– ekonomska ocjena (period povrata, NSV, IRR)m j (p p , , )– financijska ocjena (likvidnost projekta)

Proračun jedinične cijene proizvedene energijej j p g j

49

Analiza ekoloških doprinosaAnaliza ekoloških doprinosaO CO CO NO HC OOcjena emisija CO2, CO, NOx, HC i SO2

• korištenje odvojene proizvodnje toplinske i električne j j p j penergije

• primjena kogeneracijskog procesap mj g j g p• usporedba odvojene i kogeneracijske proizvodnje

lokalna bilanca emisija– lokalna bilanca emisija• emisija kogeneracije - izbjegnuta emisija kotlovnice

globalna bilanca emisija– globalna bilanca emisija• emisija kogeneracije – izbjegnuta emisija za proizvodnju

električne energije – izbjegnuta emisija kotlovnicee e tr čne energ je z jegnuta em s ja ot o n ce

50

Tipični iznosi emisija iz kogeneracije Tipični iznosi emisija iz kogeneracije Specifična emisija [gr/kWhe]

Tip Gorivo Prosječna el.efikasnost

Specifična emisija [gr/kWhe]

CO2 CO NOx HC SOx

dizel 0 2% S 738 15 4 08 15 56(2) 0 46 0 91Diesel motor

dizel 0,2% S35%

738,15 4,08 15,56(2) 0,46 0,91

dvojno(1) 593,35 3,81 11,30(3) 3,95 0,09

Plinski motor prirodni plin 35% 577 26 2 80 1 90 1 00 ≈0Plinski motor prirodni plin 35% 577,26 2,80 1,90 1,00 ≈0

Plinska turbinaprirodni plin

25%808,16 0,13 2,14 0,10 ≈0

dizel 0,2% S 1033,41 0,05 4,35 0,10 0,91, , , , , ,

(s niskim NOx) prirodni plin 35% 577,26 0,30 0,5 0,05 ≈0

ugljen 1406,40 0,26 4,53 0,07 7,75Parna turbina

(nova) 25%mazut 1100,00 ≈0 1,94 0,07 5,18

prirodni plin 808,16 ≈0 1,29 0,26 0,46

Gorivni članak prirodni plin 40% 505,10 0,03 0,03 0,05 ≈0(1) 90% prirodni plin / 10% dizel(2) motori suvremene konstrukcije emitiraju 11 – 12 gr NOx/kWhe(3) motori suvremene konstrukcije emitiraju 7 – 8 gr NO /kWh

Izvor: The European Educational Tool on Cogeneration. EDUCOGEN project, 2001.

51

(3) motori suvremene konstrukcije emitiraju 7 – 8 gr NOx/kWhe