Technické informace

Úvod » Časté otázky » Technické informace

V jakém provedení jsou kogenerační jednotky dodávány a jaké jsou možné způsoby instalace?

Kogenerační jednotky (dále jen KJ) jsou dodávány ve třech základních provedeních :

  • Blokové – jde o základní provedení určené pro vnitřní instalaci do strojoven. KJ má v sobě obsaženu téměř kompletní technologii nutnou pro provoz jednotky. U jednotek menších výkonů je součástí KJ i vestavěný elektrický rozváděč. Jednotka je opatřena protihlukovým krytem a instalovaným tlumičem výfuku.
  • Modulové - toto provedení se používá u KJ o vyšším výkonu (cca 500kWe a výš) a jsou určeny pro vnitřní instalace Jednotka v tomto provedení je tvořena dvěma základními částmi - modulem motorgenerátoru a technologickým modulem. Modul motorgenerátoru je možné opatřit protihlukovým krytem a snížit tak hlučnost jednotky.Rozváděč je dodáván jako samostatný, volně stojící.
  • Kontejnerové – KJ v kontejnerovém provedení umožňují oproti běžným blokovým a modulovým provedením s protihlukovým krytem realizovat instalaci ve venkovním prostředí a je vhodné do míst, kde není stavební připravenost pro instalaci blokového nebo modulového provedení nebo kde není možné nebo vhodné budovat objekt. Kontejnerové provedení je vhodné i do těch instalací, kde se předpokládá pouze dočasné použití jednotky. V tomto případě umožňuje snadnou demontáž a přemístění jednotky na jiné místo

 

Z čeho se skládá tepelný systém kogenerační jednotky?

Tepelný systém kogeneračních jednotek se spalovacími motory je tvořen primárním okruhem, sekundárním okruhem a v některých případech technologickým okruhem. 

Co je primární okruh?

Je to vnitřní uzavřený tlakový okruh, který v případě kogenerační jednotky osazené spalovacím motorem odebírá teplo z vodního pláště motoru a předává ho do sekundárního okruhu.

Co je sekundární okruh?

Sekundárním okruhem je zajištěno vyvedení tepelného výkonu (získaného chlazením spalovacího motoru a spalin) z kogenerační jednotky  ke spotřebiči, např. výměníku voda/voda pro ohřev teplé vody nebo ústředního topení.

Co je technologický okruh?

Představuje okruh chlazení plnicí směsi ohřáté stlačením v turbokompresoru. Tento okruh je realizován pouze u některých typů kogeneračních jednotek. Tepelný výkon technologického okruhu lze využít v nízkoteplotních okruzích, např. jako předehřev TUV, ohřev vody v bazénech a podobně.

Náplní technologického okruhu smí být pouze upravená voda (viz oběhová voda sek. okruhu) nebo nemrznoucí náplň na bázi etylénglykolu s koncentrací do 50% (v případě, použití chladicí jednotky a jejím umístění ve venkovním prostředí). V žádném případě není možné použít přímo neupravenou vodu.

Jaké musí být dodrženy technické parametry sekundárního okruhu?

Nejčastěji je sekundární okruh navržen pro dodávky tepla do teplovodních systémů o provozních parametrech jmenovité teploty vody 90/70°C a maximálním pracovním tlaku 600 kPa. Pro spolehlivý chod kogenerační jednotky se spalovacími motory musí být dodrženy podmínky minimální teplota vratné vody v rozmezí od 40 do 70°C a minimálního tlaku v soustavě 100kPa.

Požadavky na kvalitu topné vody vychází z platné ČSN 07 74 01 „Voda a pára pro energetická zařízení“, tab. č.1, „Kotle teplovodní“. Kvalita oběhové vody sekundárního okruhu je rozhodujícím činitelem ovlivňujícím spolehlivost provozu KGJ z pohledu odvodu tepelného výkonu. Nedodržení závazných hodnot pro kvalitu topné vody vede často k zanášení výměníků KGJ a ostatních částí sekundárního okruhu, což může negativně ovlivnit provozuschopnost jednotky, případně způsobit vážné poškození výměníků jednotky.

Je možné využít kogenerační jednotky pro dodávku horké vody nebo páry?

Ano, je to možné Nejvýhodnějším využitím vyrobeného tepla je ohřev topné vody na teplotu kolem 90 °C. Výroba páry představuje jisté technické obtíže a muže být efektivní jen za předpokladu hybridní potřeby tepla, tj. současné potřeby tepla v páře a v teplé vodě. V takovém případě muže být teplo vznikající chlazením oleje, bloku a hlav válců a chlazení vzduchu za turbodmychadlem použito pro ohřev topné vody nebo pro předehřev napájecí vody parních kotlů a teplo výfukových spalin pro výrobu páry. Tlak a teplota páry by neměla být příliš velká, aby se mohlo dosáhnou dostatečného vychlazení spalin. U zařízení větších jednotkových výkonů je možno dochlazení spalin provést přídavným výměníkem ohřívajícím teplou vodu.

Jak je kogenerační jednotka provozována?

Především je kogenerační jednotka provozována podle potřeb energií odběratele. Provozovatel kogenerační jednotky optimalizuje chod zařízení dle ekonomicky nejvýhodnějších parametrů dodávek energií, např. dodávky elektřiny ve vysokém tarifu 8 hodinovém, 12 hodinovém a jiném.

Jak je dodáváno teplo v době kdy je kogenerační jednotka mimo provoz?

Existují dva nejčastěji používané způsoby a to:

a) dodávka tepla z akumulačního zásobníku
b) z jiného zdroje tepla, např. plynového kotle

K čemu slouží akumulace

Akumulace (akumulační zásobník) jak již napovídá samotný název slouží k akumulaci tepla v době, kdy je odběr tepla snížený pod jmenovitý tepelný výkon kogenerační jednotky nebo naopak slouží k vyrovnání zvýšeného odběru tepla v době odběrových špiček. Použití akumulace umožňuje udržet kvalitu dodávek tepla na vysoké úrovni a také prodloužení provozní doby kogenerační jednotky a tím zvýšení efektivity provozu. Mimo jiné slouží akumulace také k dodávkám tepla do navazující soustavy v době, kdy je kogenerační jednotka  mimo provoz. Jako médium pro akumulaci tepla je použita teplá voda.

Z čeho se skládá elektrická část kogenerační jednotky?

Elektrická část kogeneračních jednotek je tvořena těmito základními částmi a to:

  • Generátor
  • Spotřebiče a regulátory umístěné pod kapotou kogenerační jednotky (např. čerpadla, ventilátory…)
  • Čidla a snímače umístěná pod kapotou kogenerační jednotky
  • Rozváděč kogenerační jednotky
  • Spotřebiče umístěné v navazujících technologických systémech (čerpadlo sekundárního okruhu, ventilátor chlazení plnící směsi,..), které jsou napájeny a ovládány z rozváděče KGJ

Jaké jsou nejčastěji používané zdroje elektrické energie v kogenerační jednotce?

Nejčastěji používaným zdrojem elektrické energie u kogenerační jednotky pohaněných spalovacím motorem o výkonech 100kW a výš jsou synchronní generátory s výstupním napětím 400V/50Hz.

Jakými způsoby z pohledu spolupráce nadřazenou distribuční soustavou může být kogenerační jednotka provozována?

Z hlediska spolupráce s nadřazenou distribuční soustavou jsou možné tři základní druhy provozu kogenerační jednotky a dále v úvahu přicházejí některé jejich vzájemné kombinace. Základní druhy provozu jsou tyto:

  • paralelní provoz se sítí – kogenerační jednotka dodává elektřinu do nadřazené distribuční soustavy
  • ostrovní provoz – kogenerační jednotka pracuje autonomně bez připojení na nadřazenou distribuční soustavu, dodává elektřinu pro vlastní spotřebu odběratele
  • nouzový provoz  -  v nouzovém provozu plní jednotka funkci záložního zdroje.

Vzájemné možné kombinace jsou

  • paralelní provoz se sítí a ostrovní provoz
  • paralelní provoz se sítí a nouzový provoz

Vyrobená  elektřina je převážně dodávána do sítí nízkého napětí, do sítí vysokého napětí může být dodávána jen prostřednictvím transformátoru.

 Jaké jsou technické požadavky na palivo?

U nejčastěji používaného paliva pro kogenerační jednotky se spalovacími motory tj. zemního plynu je požadováno napojení plynové rozvody s jmenovitým tlakem 8-15 kPa s maximální 10% odchylkou při změnách odběru. Zemní plyn by měl splňovat podmínku výhřevnosti 34 MJ/m3a minimální metanové číslo 80.

Jaké vlastnosti mají spaliny produkované kogenerační jednotkou se spalovacím motorem?

Spaliny vznikají v kogenerační jednotce spalováním směsi plynu se vzduchem. Po předání tepla jsou spaliny odvedeny spalinovodem do komína. Spaliny vystupující z jednotky spalující zemní plyn mají u standardních provedení KGJ jmenovitou teplotu 120°C. Při provozu se teplota spalin může měnit v rozsahu cca 100 až 150°C. Při startu jednotky, nebo při nízké teplotě vstupní vody do kogenerační jednotky vzniká ze spalin kondenzát vodní páry.

U kogenerační jednotky spalujících paliva na bázi bioplynu se z důvodů možného většího korozivního působení kondenzátu spalin (než spaliny zemního plynu) konstruují na vyšší hodnotu výstupní teploty spalin. Zpravidla je tato jmenovitá hodnota 150°C. Při provozu se teplota spalin může měnit v rozsahu cca ± (30 ÷50)°C. Při provozu na nižší výkon nebo při nižší teplotě vratné vody jsou teploty spalin nižší, po určité době provozu (po částečném zanesení výměníků) se teploty zvyšují. Hodnota teploty spalin při jmenovitém výkonu kogenerační jednotky je uvedena v technické specifikaci příslušné kogenerační jednotky.

Z důvodu splnění emisních limitů předepsaných legislativou jsou vybaveny oxidačním katalyzátorem, který snižuje hodnotu CO na požadovanou úroveň.

Je pro provozování kogenerační jednotky nutné zajistit odvětrání strojovny?

Ano, pro ventilaci strojovny je nutno dodržet všechny obecně platné předpisy a normy pro plynové spotřebiče aplikované vždy na příslušné konkrétní podmínky. Oproti ventilaci plynových kotelen jsou nároky na ventilaci strojoven z pohledu množství vzduchu vyšší. Množství tepla odvedené při ventilaci jednotky je poměrně vysoké a je nutno je odvést mimo strojovnu, jinak by způsobovalo nárůst teploty ve strojovně a tím zhoršení podmínek pro provoz jednotky.

Je provoz kogenerační jednotky se spalovacím motorem hlučný?

Kogenerační jednotka jako každé jiné zařízení využívající pro svou činnost spalovací motor, je zdrojem hluku. Hlavním zdrojem hluku je především spalovací motor ale hluk také vytváří generátor, motory čerpadel a ventilátorů atd. Hluk se z kogenerační jednotky šíří dvěma cestami a to vyzařováním hluku do okolí a šířením hluku spalinovodem do komína. Hlukové parametry udávající úroveň akustického tlaku způsobené provozem kogenerační jednotky se pohybují ve vzdálenosti 1m od KJ v rozmezí cca od 70 do 86dB(A). Hlučnost kogenerační jednotky je závislá především na výkonu jednotky a jejím konstrukčním řešení (např. kogenerační jednotky s protihlukovým krytem).

Návrh technických opatření na případné snížení hladiny hluku způsobené provozem kogenerační jednotky je závislý na typu kogenerační jednotky a okolním prostředí. Vysoké požadavky na technická opatření vedoucí ke snížení hlučnosti kogeneračních jednotek jsou kladeny především v zabydlené lokalitě nebo v areálu nemocnic.

Jak dlouhou životnost kogenerační jednotky  se dá předpokládat při průměrném provozu?

Životnostkogenerační jednotky se spalovacím motorem, která je provozována průměrně 4000 hodin ročně se pohybuje v rozmezí od 12 do 15 let. Životnost technologie kogenerační jednotky závisí na způsobu provozování ale také na kvalitě servisu.

Nahoru
Menu: