Kogeneracija in trigeneracija

Kogeneracija je sočasna proizvodnja dveh vrst energije z isto napravo oziroma z istim energetskim postrojenjem. Običajno gre za sočasno proizvodnjo toplotne in električne energije. Lahko pa gre tudi za sočasno proizvodnjo toplote in hladu. Če pa gre za sočasno proizvodnjo toplote, hladu in električne energije, potem govorimo o trigeneraciji.

Sončna kogeneracija – primer izvedbe po naših načrtih na strehi hotela Žusterna na zgornji sliki.

To je bila prva komercialna postavitev takega sistema v Evropi. Posnetek na sliki je iz leta 2012. V sistem sta povezani 2 kolektorski polji modulov. Vsako polje je vrtljivo po eni osi tako, da zrcala odbijajo sončne žarke na zbirno cev, kjer so nameščeni fotovoltaični moduli. Cev je hlajena s 30% propilen-glikolom. Zaradi hlajenja fotovoltaičnih modulov so potem izkoristki pri pridobivanju električne energije še boljši kot pri običajnih fotovoltaičnih elektrarnah. Ogreta hladilna tekočina kroži po ceveh do kleti, kjer prek prenosnika toplote ogreva bazensko vodo. Zaradi zapletov z lastništvom je bil potem ta sistem razmontiran in trenutno čaka na montažo na drugem objektu.

Še nekaj tehničnih podatkov:

• Temperatura hladilne tekočine je omejena na +70°C. Regulacija v primeru preseganja te temperature izmakne zrcala in proizvodnja toplote in električne energije se ustavi.
• Dolžina kolektorskega polja: 2 x 16,92 m
• Širina kolektorskega polja: 1,47 m iz risbe proizvajalca Skupna površina zrcal: 49,74 m2
• Toplotne izgube vzdolž cevnega razvoda: 1,5 kW
• Toplotne izgube vzdolž kolektorske zbiralne cevi: vsaj 1 kW
• Ocena preostalih toplotnih izgub: vsaj 0,5 kW
• Maksimalna toplotna moč = nazivna – izgube = 50-3 = 47 kW

Oziroma preračun iz podatkov proizvajalca:

• P1 = 2100 W/modul maksimalne toplotne moči
• P2 = 430 W/modul maksimalne električne moči

Leta 2009 smo si lahko ogledali primer sončne kogeneracije, hkratne proizvodnje toplote in hladu, sistema v Avstriji, ki ga je postavilo podjetje Sonnenkraft po svojih načrtih.

So pa priznali, da je bil projekt razvojno naravnan, postavitev takega komercialnega sistema ne bi bila rentabilna.

 

 

Na sliki vidimo kogeneracijski sistem v Cerknici med montažo leta 2014. Sistem je bil montiran po naših načrtih. Proizvaja toplotno in električno energijo. Za energent uporablja lesne sekance, ki jih s polžnim pogonom, vidnem na sliki, črpa iz zalogovnika sekancev.

Proizvodnje električne energije poteka na osnovi predhodnega uplinjanja biomase.

• Skupna ogrevalna moč: ~ 1360 kW, od tega 3 kogeneracijske peči, vsaka peč po 120 kW toplotne moči in 45 kW izhodne električne moči. Na sistem je priklopljen tudi obstoječ kotel na biomaso toplotne moči cca 1 MW.
• Skupna električna izhodna moč: ~135 kW
• Skupna neto absorberska površina vakuumskih termosolarnih kolektorjev: ~ 122 m²
• 2 hranilnika toplote po 30 m³ ogrevne vode

 

Zanimiv je tudi izveden projekt na inštitutu Jožef Stefan in sicer kogeneracija toplote in hladu:

Na sliki vidimo polje vakuumskih kolektorjev na strehi inštituta Jožef Stefan. Posnetek je nastal ob ogledu leta 2015. Projekt je bil zasnovan s strani IJS kot pilotni raziskovalno-izobraževalni poligon.

Sistem za hlajenje prostorov stavbe na osnovi sončnih kolektorjev je po teoriji zelo primeren, ker ravno v času, ko potrebujemo največ hlajenja, imamo največ sončnega sevanja. V praksi pa se tak sistem pokaže rentabilen šele v primeru, kadar poleg hladu izkoriščamo tudi toplotno energijo pridobljeno iz sončnih kolektorjev in sicer v poletnem in zimskem času.

Ključni sklopi pilotnega kogeneracijskega sistem so vakuumski cevni kolektorji s hranilnikom toplote, adsobcijska hladilna naprava s hibridnim hladilnim stolpom, prezračevalni sistem z rekuperatorjem in centralno nadzorni krmilni sistem. 

Pri vseh sistemih kogeneracije in trigeneracije je najbolj bistveno, da imamo kolikor je le možno konstanten odjem toplotne energije. Če na primer poleti nimamo ali pa skoraj nimamo porabe toplote, potem se lahko celo zgodi, da je bolje poleti sistem zaustaviti. V takih primerih investicije v kogeneracijo ali trigeneracijo običajno niso rentabilne.

19.2.2017, projektant Dušan Škerlj

info@soncna-ledina.si