JAK WYBRAĆ TECHNOLOGIĘ CHP DLA KONKRETNEJ INWESTYCJI

Wybór odpowiedniej technologii kogeneracji (CHP – Combined Heat and Power) jest kluczowy dla efektywności i rentowności inwestycji. Na rynku dominują dwa główne rozwiązania: agregaty gazowe (silniki gazowe), takie jak te oferowane przez Caterpillar, oraz turbiny gazowe, np. Solar Turbines. Oba rozwiązania są sprawdzone i niezawodne, ale różnią się fundamentalnie w konstrukcji, działaniu i optymalnym zastosowaniu.

Różnice w działaniu i budowie

Agregaty gazowe (silniki gazowe – np. Caterpillar): Działają na zasadzie silnika spalinowego. Paliwo spala się w cylindrach, powodując ruch tłoków. Konstrukcja jest złożona, z wieloma ruchomymi częściami.

Turbiny gazowe (np. Solar Turbines): Działają na zasadzie ciągłego przepływu sprężonego powietrza, które miesza się z paliwem i spala. Gorące spaliny napędzają turbinę. Charakteryzują się prostszą konstrukcją i mniejszą liczbą ruchomych części.

Kluczowe czynniki wyboru technologii CHP

Wybór między agregatem gazowym a turbiną gazową zależy od specyficznych warunków i wymagań danej inwestycji. Żadna z technologii nie jest uniwersalnie „lepsza” – każda ma swoje optymalne nisze zastosowań.

Zapotrzebowanie na moc elektryczną i ciepło:

Agregaty gazowe: Zazwyczaj bardziej odpowiednie dla mniejszych instalacji, o mocy elektrycznej od 100 kW do około 5-10 MW. Oferują wysoką sprawność elektryczną (do 45%) i ogólną sprawność CHP (do 85%). Są dobrym wyborem dla obiektów z bardziej zmiennym i cyklicznym obciążeniem elektrycznym i cieplnym.

Turbiny gazowe: Idealnie nadają się do większych instalacji, od około 5 MW do 100 MW i więcej. Ich największą zaletą w zastosowaniach CHP jest wysoki stosunek ciepła do mocy i produkcja dużej ilości spalin o wysokiej temperaturze (około 490°C, w porównaniu do około 400°C dla silników spalinowych). Dzięki temu są doskonałe do produkcji pary wysokociśnieniowej na potrzeby procesów przemysłowych, osiągając ogólną sprawność systemu do 90% lub więcej. Preferowane są przy wysokim i stosunkowo stałym obciążeniu elektrycznym.

Koszty inwestycyjne (CAPEX) i eksploatacyjne (OPEX):

Agregaty gazowe (np. Caterpillar): Zazwyczaj charakteryzują się niższymi kosztami początkowymi na kW w mniejszych projektach. Są ekonomiczne w instalacji i eksploatacji.

Turbiny gazowe (np. Solar Turbines): Mimo, że koszt jednostkowy może być wyższy, ich długoterminowe koszty eksploatacyjne i wysoka dostępność mogą zrekompensować początkową inwestycję w większych skalach.

Elastyczność działania i tolerancja warunków:

Agregaty gazowe: Dobrze sprawdzają się w pracy przerywanej i z obciążeniami częściowymi, gdyż nie tracą aż tak bardzo na sprawności elektrycznej. Są bardziej wrażliwe na jakość paliwa.

Turbiny gazowe: Charakteryzują się szybkim startem i wysoką niezawodnością, często osiągając 98% dostępności. Są nie wrażliwe na jakość paliwa, mogą być zasilane wieloma rodzajami paliw.

Emisje i wymagania środowiskowe:

Obie technologie stale poprawiają swoje parametry emisyjne. Turbiny gazowe, dzięki technologiom takim jak SoLoNOx firmy Solar Turbines, są znane z niskich emisji. Nie wymagają dodatkowych systemów DeNox, jak agregaty gazowe.

Przestrzeń i wymiary:

Turbiny gazowe: Często oferują większą gęstość mocy (więcej mocy na mniejsze gabaryty), co jest korzystne w przypadku ograniczonej przestrzeni.

Agregaty z silnikami gazowymi, choć skuteczne, zajmują znacznie więcej miejsca i są cięższe niż turbiny gazowe o porównywalnej mocy. Tak więc, instalacja z silnikiem gazowym, o tej samej mocy co turbina gazowa, potrzebuje około czterokrotnie więcej przestrzeni i jest trzykrotnie cięższa.

Podsumowanie i zalecenia

Nie ma jednej „najlepszej” technologii CHP. Decyzja powinna być podjęta po dokładnej analizie wielu czynników specyficznych dla danej inwestycji:

Dopasowanie do profilu obciążeń: Czy zapotrzebowanie na energię elektryczną i cieplną jest stałe, czy zmienne? Czy potrzebna jest para wysokociśnieniowa?

Skala projektu: Jaka jest wymagana moc elektryczna i cieplna?

Budżet inwestycyjny i oczekiwany zwrot: Analiza CAPEX i OPEX w perspektywie długoterminowej.

Warunki lokalizacyjne: Dostępna przestrzeń, wymagania dotyczące emisji, warunki otoczenia.

W wielu przypadkach, zwłaszcza w większych, złożonych projektach, optymalnym rozwiązaniem może być nawet połączenie obu technologii w układzie hybrydowym, aby maksymalnie wykorzystać ich zalety i sprostać zróżnicowanym potrzebom.

Przed podjęciem decyzji zaleca się szczegółową analizę techniczną i ekonomiczną, często z udziałem doświadczonych doradców energetycznych. Dlatego zachęcamy do odsłuchania serii naszych filmów tematycznych dotyczący korzystania z dwóch komplementarnych rozwiązań w ramach kogeneracji. Zachęcamy do bezpośredniego kontaktu z naszymi specjalistami z zakresu rozwiązań energetycznych, którzy pomogą w przeprowadzeniu analizy Państwa potrzeb i wybiorą to optymalne ekonomicznie.

Autor: Zespół ekspertów Eneria

Jakub Bigoszewski oraz Adam Kiciński

email: marketing@eneria.pl