Kogeneračné jednotky a bioplyn
Bioplyn je perspektívne palivo pre kogeneračné jednotky, predovšetkým preto, že sa radí medzi obnoviteľné zdroje energie. Dnes sa využíva predovšetkým v čističkách odpadových vôd. Pri zhodnocovaní možnosti inštalácie kogeneračnej jednotky na ČOV, je potrebné poznať niektoré informácie, ktoré majú rozhodujúci vplyv na realizáciu uvažovaného zámeru. Ide predovšetkým o:
1. Vlastnosti bioplynu – sú základnou informáciou o vlastnostiach paliva, predovšetkým o jeho použiteľnosti z pohľadu škodlivých prímesí a tiež informácie o energetických vlastnostiach, teda o výhrevnosti. Dôležitými informáciami sú predovšetkým:
- obsah metánu (najlepšie celé zloženie plynu)
- stálosť kvality plynu
- obsah škodlivých prímesí
2.Produkcia bioplynu, možnosť uskladňovania do plynojemu – informácie o možnostiach a množstvách plynu
3. Dostupnosť rozvodu zemného plynu. Zvážiť, ktorý z nasledujúcich spôsobov prevádzky sa aplikuje:
- prevádzka KJ len na bioplyn
- kombinovaná prevádzka zemný plyn + bioplyn (prepínanie palív)
- zmiešavanie bioplynu a zemného plynu
4. Požiadavky na funkciu kogeneračnej jednotky:
- paralelná prevádzka so sieťou (P)
- paralelná s možnosťou ostrovnej prevádzky (P, I)
- paralelná prevádzka s funkciou záložného zdroje (P, E)
5. Spotreba elektrickej energie v areáli ČOV, sadzba odberu elektrickej energie
ORC (Organický Rankinov cyklus)
Princíp tohto zariadenia je založený na uzatvorenom parnom Rankinovom cykle, kde je však namiesto vodnej pary použité médium (Organická látka), ktorá sa odparuje pri nízkych teplotách a tlakoch. Takýmto médiom môžu byť uhľovodíky ako izopentán, izooktán, toluol alebo silikónový olej s bodom varu už pri 40oC. Výhodou tohto spôsobu je vyššia účinnosť a prevádzková spoľahlivosť v porovnaní s klasickým parným Rankinovým cyklom.
Zariadenie ORC je dodávané vo forme blokovej jednotky, ktorá sa pripája k zdroju tepla. Takýmto zdrojom môže byť kotol vybavený termo-olejovým výmenníkom. Vyhriaty termoolej odovzdá v odparovači akumulované teplo organickému pracovnému fluidu s nízkym bodom varu (napr. silikónový olej). Pracovné fluidum sa odparuje, expanduje a postupuje cez sekundárny okruh k turbíne, v ktorej expandovaná para vyvolá mechanickú prácu následne využitú prostredníctvom generátora na výrobu elektriny. Expandovaná para následne prechádza regenerátorom k spätnému využitiu tepla. Následne kondenzuje a čerpadlom sa dopravuje späť do výparníka, čím je cyklus uzatvorený. Teplo z kondenzátora sa využíva pre ďalšiu spotrebu vo vykurovacom systéme.
Dôležitou prednosťou ORC je možnosť využiť na kombinovanú výrobu elektriny a tepla ako zdroj paliva biomasu. Zdrojom tepla tak môžu byť kotly na spaľovanie biomasy.
Parametre zariadenia pri využití biomasy
- Vstupná teplota termo-oleja 230 – 300 oC
- Pracovný pretlak termo-oleja max. 3 bar
- Elektrický výkon 50 – 1.500 kW
Rovnako je možné využiť nízkopotenciálne teplo získané z geotermálneho vrtu.
Parametre zariadenia pri využití biomasy
- Vstupná teplota geotermálu 50 – 150 oC
- Elektrický výkon max. 200 kW
Výhody ORC v porovnaní s parnou turbínou:
- Systém je schopný využívať energiu s relatívne nízkou teplotou.
- Vysoká účinnosť turbíny, najmä pri čiastočnom zaťažení.
- Nízke otáčky turbíny umožňujú priamy pohon generátora.
- Zanedbateľná erózia turbínových lopatiek (neprítomnosť kvapiek pracovného média).
- Nízke mechanické namáhanie častí turbíny v dôsledku nízkej obvodovej rýchlosti.
- Možnosť akejkoľvek regulácie výkonu sústrojenstva v celom výkonovom rozsahu.
- Celý cyklus pracuje s teplotou max. 300oC a tlakom do 10 barov – vyššia životnosť zariadenia.
- Kotle majú dvojnásobnú životnosť tlakových dielov – nízky tlak, teplota a chemické vlastnosti oleja.
- Nenáročnosť na obsluhu zariadenia – bezobslužná prevádzka.
- Minimálne nároky na stavbu a požadovaný priestor.
- Odpadá akákoľvek chemická úprava jednotlivých médií.
- Vysoká pracovná spoľahlivosť pri nízkych prevádzkových nákladoch.
