• Charakterystyka

Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej (w skrócie kogeneracja lub układ CHP) polega na jednoczesnym wytwarzaniu prądu i ciepła. Rozwiązanie techniczne układu kogeneracyjnego w głównej mierze zależy od rodzaju paliwa. Rzutuje on na rodzaj zastosowanych urządzeń, czyli na ich zasadę działania. Nasza firma proponuje układy zasilane różnego rodzaju gazami palnymi jak i układy zasilane olejem napędowym.

Głównymi elementami składowymi naszych instalacji energetycznych są: silnik spalinowy gazowy lub Diesla, generator prądu, system wymienników ciepła oraz układ automatycznej regulacji i sterowania.

Energia elektryczna wytwarzana jest przez prądnicę agregatową, napędzaną silnikiem spalinowym. Ciepło natomiast pochodzi od procesów spalania w silniku. Ciepło to jest odzyskiwane poprzez wymienniki ciepła, włączone w układ chłodzenia oraz w układ wydechowy silnika.

Poprzez system wymienników ciepła energia cieplna przekazywana jest gorącej wodzie, która staje się jej nośnikiem. Woda ta nominalnie o temperaturach: 70°C na wlocie do układu, 90°C na wylocie układu odbioru ciepła (w szczególnych przypadkach 90/do 125 °C w zależności od potrzeb) może być dalej wykorzystana jako źródło ciepła w układzie centralnego ogrzewania lub też wykorzystana do różnego rodzaju procesów technologicznych.

• Zalety układu skojarzonego

Podstawową zaletą układów kogeneracyjnych w stosunku do agregatów prądotwórczych bez odzysku ciepła jest uzyskanie dodatkowego produktu w postaci dużej ilości ciepła jak i chłodu przy identycznym zużyciu paliwa.

- Silnik spalinowy na bazie, którego budujemy nasze instalacje, w stosunku do innych maszyn napędowych takich jak turbiny gazowe czy turbiny parowe, charakteryzuje się wyższą o kilka punktów procentowych sprawnością przetwarzania energii zawartej w paliwie na energię mechaniczną. Dalej w generatorze energia mechaniczna zamieniana jest na energię elektryczną.

Dla przykładu, standardowy silnik spalinowy o umiarkowanej cenie ma sprawność od 37% do ponad 41%, natomiast sprawność standardowych turbin gazowych nie przekracza 35 %.

- Dzięki wykorzystaniu ciepła odpadowego powstającego zawsze przy produkcji energii elektrycznej, sprawność ogólna naszych układów kogeneracyjnych sięga 89%.

Alternatywą dla naszego układu kogeneracyjnego jest gospodarka rozdzielona: elektrownia i ciepłownia pracujące oddzielnie i niezależnie. Poniżej przedstawiony jest rachunek, który pokazuje oszczędność energii pierwotnej zawartej w paliwie, płynącą z zastosowania naszego układu kogeneracyjnego.

Układ kogeneracyjny:

Dostarczając 1000 MJ energii pierwotnej w paliwie gazowym otrzymamy: 370 MJ energii elektrycznej oraz około 520 MJ energii cieplnej.

Układ rozdzielony:

Aby otrzymać 370 MJ energii elektrycznej trzeba dostarczyć do elektrowni 1150 MJ energii w paliwie oraz aby uzyskać 520 MJ ciepła należy dostarczyć do ciepłowni około 610 MJ energii w paliwie. Suma energii dostarczonej: 1150 MJ + 610 MJ = 1760 MJ

Wniosek:

Proponowany przez nas układ zaoszczędza około 76% energii pierwotnej zgromadzonej w paliwie.

- Oszczędność paliwa przy osiągnięciu tych samych efektów energetycznych, przekłada się na konkretne korzyści finansowe oraz co należy wyraźnie podkreślić na korzyści środowiskowe. Zużycie mniejszej ilości paliwa na jednostkę wyprodukowanej energii, powoduje zmniejszenie emisji dwutlenku węgla (gazu odpowiedzialnego w głównej mierze za efekt cieplarniany) oraz innych szkodliwych związków.

Dodatkowo samo zastosowanie gazu ziemnego jako paliwa, ogranicza emisję CO2, a to dlatego, iż metan CH4 (główny składnik paliwa gazowego), zawiera więcej wodoru w stosunku do pierwiastka węgla, w porównaniu do paliw stałych czy ciekłych. W rezultacie w produktach spalania udział dwutlenku węgla w stosunku do H2O (produkt spalania wodoru) jest niższy, niż przy spalaniu innych paliw.

Wymienione wyżej zalety powodują, iż inwestycja w instalację skojarzonego wytwarzania proponowaną przez naszą firmę, jest korzystna finansowo i wysoce pro-ekologiczna. Fakt ten sprawia, iż różnego rodzaju instytucje oraz fundusze działające na rzecz ochrony środowiska naturalnego, często dofinansowują budowę tego rodzaju przedsięwzięć. Nasza firma oferuje doradztwo oraz pomoc w uzyskaniu takiej dotacji.

- Moc znamionowa silnika spalinowego w porównaniu do turbiny gazowej jest zdecydowanie mniej zmienna wraz ze wzrostem temperatury otoczenia.

- Duża elastyczność pracy, tzn. nasze układy mogą pracować przy zmiennym obciążeniu w granicach od 60 do 100%, przy spadku sprawności elektrycznej tylko rzędu 2 do 3%.

- Należy podkreślić, iż ciepło dostarczane przez nasze układy jest „darmowe”. Oznacza to, że aby otrzymać zadaną ilość energii elektrycznej należy dostarczyć do silnika określoną ilość paliwa. Ciepło w silniku wydzielane jest niezależnie od tego czy jest odbierane i wykorzystywane czy też jest odprowadzane do otoczenia i rozpraszane za pomocą chłodnicy. Dla przykładu, w normalnych warunkach silnik produkując 100 kW mocy mechanicznej na kole zamachowym, wytwarza również około 150 kW mocy cieplnej, z czego około 130 kW można wykorzystać. Nasze układy pozwalają odzyskać wytworzone ciepło i wykorzystać je, nie powodując w żaden sposób zwiększenia zużycia paliwa.

• Przykłady możliwych zastosowań układów kogeneracyjnych HORUS-ENERGIA.

Układ kogeneracyjny można zastosować wszędzie tam gdzie występuje jednoczesne zapotrzebowanie na energię elektryczną oraz energię cieplną (wytworzoną energię elektryczną można wykorzystać na potrzeby własne a nadwyżkę sprzedać do sieci).

- Kogeneracja przemysłowa.

W każdym przypadku w różnego rodzaju fabrykach, wytwórniach, przetwórniach potrzebna jest energia elektryczna, a w wielu przypadkach także ciepło (w gorącej wodzie, czy w parze). Zamiast kupować energię od zakładu energetycznego, a ciepło wytwarzać w kotłach, można zainstalować układ skojarzony, który zapewni dostawę obu rodzajów energii (w przypadkach zapotrzebowania także na chłód, proponujemy dodatkowe urządzenia, które pokryją takie zapotrzebowanie – opis w części dotyczącej trójgeneracji). Takie rozwiązania poprawiają w znaczny sposób bilanse ekonomiczne związane z zakupem energii oraz charakteryzują się krótkim czasem zwrotu nakładów inwestycyjnych.

Przykłady obiektów przemysłowych, gdzie budowa układu (CHP) ma uzasadnienie:

mleczarnie, browary, zakłady mięsne, przetwórnie owoców, hurtownie, supermarkety, szklarnie i wiele innych.

Idealnym miejscem do budowy układu CHP jest nowoczesna oczyszczalnia ścieków. W procesie oczyszczania ścieków przy wykorzystaniu bakterii, jako produkt uboczny wydziela się duża ilość gazu (biogazu oczyszczalnianego), który to gaz stanowi doskonałe paliwo dla naszego silnika. Jednocześnie sam proces oczyszczania wymaga podgrzewania zbiornika procesowego, co także zrealizować może nasz układ bez dodatkowego paliwa. W rezultacie otrzymuje się prąd na potrzeby własne oczyszczalni (sprzedaż nadwyżki produkcji do sieci) oraz ciepło do procesu oczyszczania, bez włożenia dodatkowego paliwa.

- Kogeneracja „ciepłownicza”.

Proponujemy istniejącym ciepłowniom nadbudowę układem kogeneracyjnym, swoich istniejących instalacji ciepłowniczych (niejednokrotnie zużytych i nisko sprawnych).

W przypadkach wielu ciepłowni, w okresie lata, na pokrycie zapotrzebowania na ciepło do produkcji ciepłej wody użytkowej, pracuje w znacznym niedociążeniu, duży kocioł wodny. Oznacza to, iż kocioł pracując w niedociążeniu ma bardzo niską sprawność. Proponujemy nadbudowę istniejącej instalacji blokiem siłowniano-ciepłowniczym z silnikiem spalinowym. Blok ten zapewni dostawy prądu na potrzeby własne ciepłowni (np. dostawy energii elektrycznej niezbędnej do pracy pomp), nadwyżkę produkcji energii elektrycznej można sprzedać do sieci, oraz dostawę ciepła w ilości wystarczającej do pokrycia zapotrzebowania na ciepło do produkcji ciepłej wody użytkowej (dobór mocy układu kogeneracyjnego przeprowadzamy zgodnie z potrzebami klienta). Współczynnik wykorzystania paliwa w bloku siłowniano-ciepłowniczym naszej produkcji wynosi do 89%.

Wykonujemy ekspertyzę techniczno-ekonomiczną zasadności i zakresu rozbudowy istniejących instalacji.

Przykładowe wykresy rozkładu obciążenia ciepłowniczego w ciągu roku, przy wykorzystaniu naszych zespołów kogeneracyjnych, dla III strefy klimatycznej.

Wykres nr 1. Wykres nr 2

Wykres nr 1 obrazuje nadbudowę istniejącej instalacji ciepłowniczej trzema (stosunkowo dużymi) blokami kogeneracyjnymi o łącznej mocy ciepłowniczej 3’600 [kW] w stosunku do 12’000 [kW] mocy szczytowej. Oznacza to, iż wskaźnik skojarzenia wynosić będzie w tym przypadku a= 0,3. Średni czas pracy każdego z zespołów wynosić będzie około 6’130 [godz/rok] natomiast czas zwrotu poniesionych nakładów w takim przypadku obciążania zależeć będzie w głównej mierze od cen energii elektrycznej wynegocjowanych z zakładem energetycznym oraz ilości energii elektrycznej zużywanej na potrzeby ciepłowni i wynosić będzie od 35 do 42 miesięcy. Zysk po 12 latach eksploatacji wyniesie około 250 % nakładów inwestycyjnych.

Wykres nr 2 obrazuje nadbudowę istniejącej instalacji ciepłowniczej trzema (średnimi) blokami kogeneracyjnymi o łącznej mocy ciepłowniczej 1’800 [kW] w stosunku do 12’000 [kW] mocy szczytowej. Oznacza to, iż wskaźnik skojarzenia wynosić będzie w tym przypadku a= 0,15. Średni czas pracy każdego z zespołów wynosić będzie około 7’445 [godz/rok] natomiast czas zwrotu poniesionych nakładów w takim przypadku obciążania zespołów zależeć będzie podobnie jak wyżej w głównej mierze od cen energii elektrycznej wynegocjowanych z zakładem energetycznym oraz od ilości energii elektrycznej zużywanej na potrzeby ciepłowni i wynosić będzie od 22 do 30 miesięcy. Zysk po 10 latach eksploatacji wyniesie blisko 400 % nakładów inwestycyjnych.

- Kogeneracja „użytkowa”.

W obiektach, które nie są bezpośrednio związane z przemysłem, także wielokrotnie występuje duże zapotrzebowanie na energię elektryczną i cieplną jednocześnie. Zapotrzebowanie to także mogą pokryć, proponowane przez naszą firmę układy kogeneracyjne.

Przykłady takich obiektów: duże budynki biurowe (jeśli są klimatyzowane, idealnie pasuje tu układ trójgeneracyjny – opis tego układu znajduje się w części dotyczącej trójgeneracji), hotele, baseny, szpitale, budynki mieszkalne (przy większych mocach, całe osiedla) oraz wiele innych.

• Paliwo

Oferujemy układy kogeneracyjne na bazie silników gazowych oraz Diesla.

Silniki gazowe przystosowane są do spalania:

•  gazu ziemnego,

•  gazu wysypiskowego
•  biogazu oczyszczalnianego
•  biogazu pochodzenia rolniczego
•  gazu kopalnianego (pochodzącego z odmetanowania kopalń)
•  gazu odpadowego z procesów technologicznych,
•  gazu ciekłego LPG.

Zakres mocy silnika gazowego pojedynczego agregatu:

od 50 kWe do 5750 kWe, moc cieplna odpowiednio od 76 kWt do 5060 kWt

Zakres mocy silnika Diesla pojedynczego agregatu:

od 30 kWe do 1760 kWe moce cieplne odpowiednio od 42 kWt do 2465 kWt.

• Wersje wykonania

W zależności od potrzeb klienta proponujemy:

•  układy kogeneracyjne gotowe do zabudowy stacjonarnej w specjalnym pomieszczeniu (maszynowni).
•  układy kogeneracyjne w kompletnej mobilnej zabudowie kontenerowej.

Do zalet takiej zabudowy można zaliczyć:

•  kontener jest wyciszony do wymaganego poziomu hałasu,
•  nie potrzebny jest żaden budynek, cała zabudowa mieści się w kontenerze (kontenerach – w zależności od mocy)
•  kontener jest przystosowany do częstego przestawiania czy transportu (nawet na wielkie odległości)

Stosujemy kontenery o znormalizowanych wymiarach, które nadają się do transportu samochodowego, kolejowego lub morskiego.

•  zespoły można łączyć do pracy równoległej tworząc w ten sposób mobilne elektrociepłownie lub według potrzeb klienta, elektrownie dużej mocy. Takie rozwiązanie można zastosować np. na placu wielkiej budowy, w nowo-tworzonej kopalni (np. w krajach rozwijających się) i tym podobnych miejscach.
• niewątpliwą zaletą tej zabudowy jest także możliwość wymiany urządzenia na inne o innej mocy np. w przypadku zmiany charakterystyki odbioru lub też w przypadku potrzeby remontu. Nowe urządzenie można umiejscowić na starym posadowieniu korzystając z istniejących przyłączy. Urządzenie zdemontowane można sprzedać na rynku wtórnym jako pełnowartościowe urządzenie lub też w przypadku potrzeby oddać do remontu.

Wszystkie typy zabudowy proponowane przez nas obejmują kompleksową usługę. Od opracowania koncepcji rozwiązania wraz z rachunkiem ekonomiczno – technicznym począwszy, poprzez dostarczenie wszystkich potrzebnych w danym przypadku urządzeń (łącznie z zasobnikiem ciepła jak i instalacją elektryczną z szafami NN i SN), do próbnego rozruchu i szkolenia obsługi kończąc.

• Podzespoły i materiały oraz jakość wykonania

Do budowy naszych układów używamy materiałów i podzespołów najwyższej klasy i jakości.

W zakresie silników zależnie od mocy współpracujemy z następującymi producentami: MAN, Cummins, Perkins oraz MTU.

W zakresie wymienników ciepła i zasobników ciepła korzystamy z usług firm: GEA Technika Cieplna jak i Secespol. Stosujemy pompy marki Grundfos jak i Leszczyńskiej Fabryki Pomp.

Każda pojedyncza jednostka przechodzi wieloetapową kontrolę poprawności i jakości wykonania. Od etapu doboru materiałów i podzespołów oraz przygotowania produkcji począwszy, poprzez proces produkcyjny, do uruchomienia próbnego. Podczas ruchu próbnego (72 h.), inwestor potwierdza osiągnięcie parametrów gwarantowanych urządzenia.

Doświadczenie i profesjonalizm, jakiego dopracowaliśmy się w czasie 20 lat działalności powodują, iż wyroby HORUS-ENERGIA skutecznie konkurują z instalacjami proponowanymi przez znane firmy zachodnie.

• Tryby pracy

- Praca ciągła.

Nasze zespoły kogeneracyjne, z uwagi na zastosowanie najwyższej jakości urządzeń i materiałów, doskonale nadają się jako kompaktowe bloki siłowniano-ciepłownicze pracujące u podstawy obciążenia. Oznacza to, że mogą pracować w trybie pracy ciągłej, przy nominalnym obciążeniu.

- Praca w szczytach obciążenia

W przypadku zapotrzebowania przez klienta na układ pokrywający szczytowe zapotrzebowania energetyczne – budujemy układ na bazie silnika przeznaczonego do tego typu obciążeń. Sterowanie pracą zespołu w tym przypadku, jest przystosowywane do takiego trybu pracy w ten sposób, aby umożliwiało bezobsługową pracę zespołu.

- Praca równoległa

Nasze układy kogeneracyjne mogą pracować równolegle, zarówno po stronie elektrycznej jak i ciepłowniczej. Zależnie od życzenia klienta budujemy mobilne kontenerowe elektrociepłownie (lub elektrownie) liczące do ośmiu zespołów pracujących równolegle, na jedną szynę elektryczną oraz na jeden kolektor zbiorczy gorącej wody. Konfiguracja układu cieplnego jest dobierana w zależności od potrzeb i życzenia klienta.

- Praca wyspowo-równoległa

Proponowane urządzenia pozwalają na pracę w trybie wyspowo-równoległym. Oznacza to, iż zespół (zespoły) mogą pracować na pokrycie potrzeb własnych obiektu zasilanego bezpośrednio przez zespół (zespoły), a nadwyżkę wytwarzanej energii sprzedać do sieci. Takie rozwiązanie generuje dodatkowy zysk, który wynika z różnicy w cenach energii elektrycznej kupowanej z sieci i sprzedawanej do sieci. Przykładowo: kupując energię elektryczną od zakładu energetycznego, płaci się około 30 gr. za 1 kWh, natomiast sprzedając energię, otrzymuje się około 20 gr. za kWh. (w zależności od wynegocjowanych stawek). Różnica w cenie (około 10 gr. za kWh) pomnożona przez ilość zużytej energii stanowi zysk w postaci unikniętego kosztu.

• Nasze podejście do Klienta

Do każdego zlecenia podchodzimy indywidualnie, uwzględniając warunki lokalne oraz szczególne wymagania klienta. Dostarczamy komplet urządzeń w typie zabudowy wg życzenia klienta, w konfiguracji gotowej do montażu w ciągu od kilkunastu do kilkudziesięciu godz. Zapewniamy całą infrastrukturę związaną z poprawną pracą, obsługą i nadzorem pracy, budowanej instalacji energetycznej.

Dostarczamy i instalujemy dodatkowe urządzenia usprawniające pracę bloku w szczególnych przypadkach np. zasobniki ciepła, dodatkowe pompy czy też specjalny węzeł cieplny – także możliwa zabudowa kontenerowa.

W zależności od oczekiwań klienta (oraz stopnia skomplikowania całego układu wraz z urządzeniami współpracującymi - zależnego od konkretnego przypadku), proponujemy różne układy sterowania i nadzoru pracą bloku CHP. Od najprostszych (obniżających koszty i wymagania kwalifikacji względem obsługi) do opartych na sterownikach swobodnie programowalnych, w pełni automatycznych, umożliwiających wizualizację operatorską jak i monitoring zakłóceń w postaci SMS poprzez sieć GSM.

• Zakres usług

Proponujemy naszym klientom:

• Kompleksowe wykonanie. Od projektu, do uruchomienia (w umiarkowanych cenach).
• Całodobowy serwis gwarancyjny jak i pogwarancyjny.
• Stałą konserwację w okresie gwarancyjnym i pogwarancyjnym.
• Doradztwo techniczno – inwestycyjne.
• Pomoc w realizacji niezbędnych uzgodnień branżowych i urzędowych.
• Wykonujemy remonty planowane urządzeń dostarczonych przez naszą firmę oraz urządzeń innych firm.
• Szkolimy personel obsługujący.
• Realizacje są przeprowadzane przez wysoko-wykwalifikowanych pracowników, stałych, własnych ekip montażowych.
• Wykonujemy specjalistyczne projekty.