Ghidul ENERO Cogenerarea de Mica Si Medie Capacitate

7/31/2019 Ghidul ENERO Cogenerarea de Mica Si Medie Capacitate

1/16


2/16

COGENERAREA -producerea combinat{ (}ntr-o instalaìe integrat{) a electricit{ìi ~i c{lduriieste o tehnologie }n expansiune continu{ ~i accelerat{, att extensiv{, ct ~i sortimental{, prinabordarea domeniului pn{ nu de mult restricìonat tehnic, al instalaìilor de capacit{ì mici ~i mijlocii,dispersate teritorial, mai aproape de consumatori.]n strategia formulat{ }n anul 1997 de Comisia European{ s-a prev{zut obiectivul de dublare pn{ }n2010 a utiliz{rii acestei tehnologii, atingndu-se o pondere a cogener{rii de 18% }n producìa UE de

electricitate. Se estimeaz{ c{ realizarea acestui obiectiv va determina diminuarea emisiilor de CO cu2peste 65 milioane tone anual.Bro~ura de fa`{, elaborat{ cu suportul financiar al ComisieiEuropene Directoratul General Energie ~i Transport, }ncadrul componentei ENERGIE a Programului Cadru 5pentru Cercetare, Dezvoltare Tehnologic{ ~i Demonstrare,reprezint{ un rezultat al colabor{rii }ntre ~ase organizaìimembre ale reèlei OPET (Organizations for the Promotionof Energy Technologies): OPET Slovenia, OPET Balkan,OPET Romania ENERO, OPET Slovacia, OPET ASTER

Italia ~i OPET NOVEM Olanda.Ghidul este destinat managerilor ~i factorilor responsabilide la consumatorii de energie electric{ ~i termic{, pentru ale permite s{ evalueze oportunitatea aplic{rii cogener{rii,ca procedeu de alimentare cu cele dou{ feluri de energie.Dac{ rezultatul evalu{rii evidenìaz{ avantaje posibile, este necesar{ confirmarea }n continuare aacestei posibilit{ì, printr-un studiu specific detaliat, de fezabilitate ~i profitabilitate a proiectului.

OBSERVA@IE: Comisia European{, sau orice alt{ persoan{ acìonnd din partea Comisiei, nu este responsabil{ pentruutilizarea ce ar putea fi dat{ informaìei conìnute n prezenta publicaìe.Reproducerile sunt autorizate, cu condiìa menìon{rii sursei.

Introducere 1

Avantajele cogenerrii 2

Tipuri de sisteme de cogenerare 4

Concepia soluiilor 7

Evaluri economice 11


3/16


4/16

NOTA@II:

0 - randament de conversie a energieicombustibilului }n energie final{ (laproducerea separat{ a energieielectrice respectiv termice)

" - cot{ din energia combustibilului,e

transformat{ }n energie electric{, }ninstalaìa de cogenerare

" - cot{ din energia combustibilului,ttransformat{ }n energie termic{, }ninstalaìa de cogenerare

0 =" +" ; randament global de conversieg e ta combustibilului, }n energie electric{~i c{ldur{, (la procesul de cogenerare)

y = " /" ; indice de cogenerare (dee t

t e rmo f i ca re ) ; rapo r tu l d in t reelectricitatea ~i c{ldura produse }ncogenerare.

Profitul rezultat din

(de la 100 unit{ì la

68 unit{ì) se materializeaz{ prin

ale

utilizatorilor de energie electric{ ~i

termic{.

Chiar }n cazul }n care cogenerarea intr{ }n

concuren`{ cu

de producere aenergiei electrice (instalaìi

combinate gaze-abur, cu randamente de

ordinul 50%)

reducerea consumului

de combustibil cu 32%

diminuarea facturilor pentru energie

tehnologiile noi, avansate,

economiile realizabile sunt

de 15-18%.

2.1. Principalul avantaj al cogener{rii

este economia de energie

cogener{rii

85% din energia conìnut{ n

combustibil

Conform diagramelor de fluxuri de energieprezentate mai jos, }n cazul util iz{rii

ca tehnologie energetic{, }n mod

curent,

(uzual, gaze naturale) se

transform{ n (sub form{ de

Aceast{ caracteristic{

evidenìaz{ faptul c{ n

valorificarea combustibilului, se realizeaz{ cu

o n

raport cu eficienà n cazul producerii de

electricitate prin procedee clasice.

energie util{

electricitate ~i c{ldur{).

cogenerare

eficien`{ energetic{ aproximativ dubl{,


5/16

Diferenèle la sarcina termic{, peste

capacitatea disponibil{ a cogener{rii, se

acoper{ din cazane de v|rf de abur sau de

ap{ cald{.

Diferenèle la sarcina electric{, peste puterea

disponibil{ a cogener{rii, (ìn|nd seama ~i devariaìa consumului termic care condiìoneaz{

puterea electric{ disponibil{) se acoper{ cu

energie absorbit{ din sistemul energetic. ]n

aceste cantit{ì poate fi luat{ }n considerare ~i

energia care ar putea fi preluat{ din sistem }n

perioadele }n care preùl practicat de furnizor

este mai mic dec|t preùl de producere }n

instalaìa local{ cu cogenerare (perioadele detarif redus).

2.2. Avantajul cogener{rii este de

asemenea economic

financiar

cheltuieli mai reduse

2.3. Maximizarea economiei de

energie este plafonat{ de condiìile

de eficien`{ economic{ a investiìei.

O dublare a capacit{ìi nu determin{ o

dublare a economiei de combustibil.

nivel inferior valorii maxime

Cogenerarea, realizat{ la consumator,

permite acestuia s{ beneficieze ~ide efectele economiilor la consumul total de

combustibil. At|t c{ldura c|t ~i electricitatea,

produse ~i consumate local, cu numai

cca 15 % pierderi, (fa`{ de cca 65 % pierderi la

producerea electricit{ìi }n centralele

termoelectrice din sistem) necesit{ pe

ansamblu dec|t suma

facturilor energetice (gaze sau c{ldur{ plus

electricitate cump{rat{ de la "Electrica") }n

alternativa aliment{rii separate cu cele dou{

feluri de energii.

Caracteristicile consumului determin{ variaìi

neproporìonale, }n tran~e din ce }n ce mai

mici, ale economiei de energie, respectiv ale

cheltuielillor pentru energie, }n raport cu

tran~ele de putere instalat{ }n cogenerare.

Ca urmare dimensiunea optim{ a capacit{ìi

termice a instalaìei cu cogenerare se opre~te

la un a sarcinii

termice. Aceast{ limitare este definit{ }n

principal prin urm{toarele aspecte:

! investiìa pentru un spor de capacitate

peste o anumit{ limit{ nu se mai justific{

prin plusul de economii la cheltuielile cu

energia;

! tran~a suplimentar{ posibil{ ar avea odurat{ de funcìonare mai mic{ dec|t

ceaimpus{ de condiìile de eficien`{.

CONDI@II DE CALITATE PENTRUCOGENERARE:

Economiile preliminate se realizeaz{numai dac{ procesul de cogenerare}ndepline~te o serie de condiìi decalitate, dintre care se menìoneaz{:! C{ldura ~i electricitatea produse }n

timpul funcìon{rii sunt utilizate }ntotalitate ~i }n mod eficient. Sunt deevitat perioadele de funcìonare }n carenu exist{ consum de c{ldur{ saulivrarea de c{ldur{ pentru acoperirea

unor consumuri neraìonale (pierderi)care pot fi u~or eliminate.

! Valoare ridicat{ (peste 80...85 %) arandamentului global (" +" )e t

! Valoare c|t mai mare a indicelui decogenerare (y=" /" ). Electricitateae tfiind o form{ superioar{ de energie,convertibil{ usor }n toate celelalteforme (for`{, c{ldur{, lumin{, radiaìietc.), o valoare mare a acestui indice

semnific{ o calitate deosebit{ aconversiei combustibilului.


6/16


7/16

Puterea electric{ unitar{ este cuprins{ }ntre0,25 ~i 0,5 MW, }n cazul unit{ìlor de mic{putere ~i ating|nd 50 MW, }n cazul grupurilorde puteri mari.Combustibil: Gaze naturale, P{cur{ sau

Motorin{.C{ldura rezidual{ evacuat{ cu debitulimportant de gaze arse fierbinì (la cca 500C)poate s{ fie utilizat{ pentru acoperirea unorconsumuri termice (abur sau ap{ cald{).O eventual{ post-combustie a unui suplimentde combustibil, utiliz|nd conìnutul ridicat deoxigen al acestor gaze poate determina ocre~tere a cantit{ìi de c{ldur{ livrate, cu o

} m b u n { t { ` i r e c o r e s p u n z { t o a r e arandamentului general.

]n comparaìe cu tehnologia motoarelor cupiston, turbinele cu gaze sunt mai potrivitepentru acoperirea unor consumuri de abur

fiind posibil{ atingerea parametrilor aburuluilivrat de 110 bar/525C.Balanà de energie pentru un sistem de tipturbin{ cu gaze este urm{toarea:

3.3. Turbine cu abur (TA)

]n aceste turbine energia mecanic{, respectivelectric{, se produce prin expandareaaburului de presiune ~i temperatur{ }nalt{

generat de un cazan de abur care poate folosio gam{ variat{ de combustibili.Puterea electric{ unitar{ este cuprins{ }ntre3 ~i 150 MW .

Combustibil: Gaze naturale, P{cur{, C{rbunesau Combustibil de~eu.C{ldura rezidual{ conìnut{ }n aburul de0,7...16 bar evacuat din turbin{, la ie~irea dintreapta final{ sau prin prize, poate s{ fieutilizat{ pentru acoperirea unor consumuri

termice (abur sau ap{ cald{).

Indicatorii balanèi de energie pentru unsistem de tip turbin{ cu abur sunt:

Aceste tipuri de scheme au fost soluìaaplicat{ practic }n exclusivitate }n Rom|niapentru instalaìile cu cogenerare, instalaìi

care totalizau cca 37% din puterea electric{disponibil{ a centralelor gestionate deSocietatea "Termoelectrica".


8/16

3.4. Avantaje ~i dezavantaje alediferitelor sisteme

Caracteristicile instalaìilor care realizeaz{

procesul de cogenerare difer{ funcìe de tipul

instalaìei, ceea ce confer{ acestora avantaje~i dezavantaje determinante pentru definirea

ariei de aplicare. O enumerare succint{ a

acestor avantaje ~i dezavantaje este

prezentat{ }n tabela de mai jos.

Ele au constituit sursele generatoare de

c{ldur{ at|t pentru sistemele mari

centralizate de alimentare cu c{ldur{ la

distan`{ a consumatorilor urbani ~i a

platformelor industriale, c|t ~i pentru

alimentarea cu energie la nivel de incint{industrial{ a proceselor tehnologice ~i/sau

pentru }nc{lzirea cl{dirilor.

Principalii indicatori economici ai diferitelor instalaìi cu cogenerare sunt prezentaì }ntabela al{turat{.

INDICATORI ECONOMICI AI COGENER[RII


9/16


10/16

! Este recomandabil{

a capacit{ìi instalate }n

cogenerare, at|t din considerente de

disponibilitate a sursei c|t ~i pentru

optimizarea regimurilor de }nc{rcare }n

exploatare ~i a planific{rii lucr{rilor de}ntreìnere.

! de cogenerare se alege

}n funcìe de m{rimea consumului termic

aferent acesteia (conform paragrafelor

anterioare) precum ~i ìn|nd seam{ de

urm{toarele considerente:

> se vor utiliza (cu

ciclu Otto-pentru combustibil gaze

naturale - ~i cu ciclu Diesel - pentru alì

combustibili), }n cazul unor consumuri

de c{ldur{ preponderent sub form{ de

ap{ cald{;

> se vor utiliza }n

cazul unor consumuri de c{ldur{

preponderent sub form{ de abur.

]n general, la consumatori, informaìile cu

grad acceptabil de }ncredere sunt indicaìile

contoarelor (gaze, c{ldur{, ap{ cald{) care

evidenìaz{ cantit{ìle de c{ldur{ ~i/sau de

agenì purt{tori de energie, consumate pe

diferite perioade de timp.Pe baza rezultatelor unor studii concrete de

caz, prezentul ghid recomand{ o metod{

simplificat{, pornind de la datele de

contorizare a agenìlor energetici, pentru

evaluarea

a consumurilor termice preluabile

prin cogenerare.

Sunt de parcurs, }n acest scop, urm{torii pa~i:

! stabilirea necesarului anual de c{ldur{

preluabil{ prin cogenerare - Q , [GJ/an];an

}mp{rìrea }n 2-3

agregate

Tipul instalaìei

motoarele cu piston

turbinele cu gaze,

4.2. Stabilirea consumurilor de

c{ldur{

puterilor/sarcinilor ~i a duratelor

de utilizare

! stabilirea necesarului maxim orar de

c{ldur{ - Q , [GJ/h], respectiv P ,h,max t,max[kW];

! stabilirea capacit{ìi termice a sursei cu

cogenerare - P , [kW]t,cog! stabilirea energiei termice produse prin

cogenerare - Q , [GJ/an]cog

Necesarul anual de c{ldur{, }n GJ/an, se

determin{, fie prin }nsumarea

(abur ~i/sau ap{fierbinte, }n cazul }n care acestea exist{), fie

prin prelucrarea

]n acest, al doilea, caz procedura implic{

deducerea, }n prealabil, din consumul total de

combustibil, a cantit{ìlor care nu au legatur{

direct{ cu producerea, posibil{ prin

cogenerare, de agenì de }nc{lzire, ap{ cald{sau abur, ~i anume a urm{toarelor:

! necesarul pentru g{tit sau alte procese de

}nalt{ temperatur{ care nu pot fi acoperite

prin cogenerare;

! pierderi la cazane (inclusiv la porniri-

opriri): 10...20 % (40 % pentru cazane mari

~i vechi);

! pierderi care pot fi eliminate prin m{suri

simple.]n conversia diferitelor energii contorizate de

aparatele de m{sur{, se vor folosi ratele de

transformare prezentate }n tabela al{turat{:

4.2.1.Stabilirea necesarului anual de

c{ldur{.

}nregistr{rilor

contoarelor de c{ldur{

}nregistr{rilor de consum de

combustibil.


11/16

! comparare cu alte valori de consumuriorare m{surate sau cunoscute anterior. Sereìne valoarea cea mai mare dintrevalorile comparate;

! s a r c i n a t e r m i c { m a x i m { a

consumatorilor posibil a fi racordaì lacogenerare se calculeaz{ cu formula:P =Q /0,0036, [kW]tmax hmax

! durata de util izare anual{ (T ) aQhmaxconsumului orar maxim de c{ldur{ sedefine~te ca fiind durata ipotetic{ defuncìonare cu un consum orar constantQ }n care s-ar realiza un consum totalhmaxintegrat egal cu consumul anual Q ~i sean

calculeaz{ cu formula:T =Q /Q , [h/an]Qhmax an hmax

Consider|nd variaìa uzual{ (tipic{) adiferitelor categorii de consumuri termice

(definite prin m{rimea duratei de utilizareanual{ T a sarcinii termice maxime),Qhmaxrezult{ c{ pentru }ndeplinirea condiìei dedurat{ eficient{ de funcìonare a instalaìei cucogenerare, menìonat{ la punctul 4.1, suntrecomandabile urm{toarele valori " , alecogcoeficientului de cogenerare:

Puterea termic{ unitar{ (P ) ~i num{rultagragregatelor de cogenerare (n ) posibil a fiagrinstalate se aleg astfel }nc|t coeficientulefectiv de cogenerare " =n x P / P s{cog agr tagr tmax

rezulte cu valori apropiate de valorilerecomandate mai sus.

4.2.3. Stabilirea capacit{ìi sursei cu

cogenerare ~i a energiei termice

posibil a fi produse de aceasta.

4.2.2. Stabilirea necesarului maxim)

orar de c{ldur{* .

*)Toate m{sur{torile ~i prelucr{rile de valori de consumuridin cadrul acestui punct privesc consumuri care}ndeplinesc condiìile de a fi acoperite prin cogenerare,respectiv au fost prelucrate prin operaìunile de selecìemenìonate la punctul 4.2.1 de mai sus.

]n cazul }n care nu se dispune de date deproiect, eventual verificate ~i prin rezultate }nexploatare, sau de alte informaìi relevante, sepoate utiliza o metodologie de evaluareaproximativ{ a acestei m{rimi, }n modulurm{tor:

! din }nregistr{rile lunare ale contoarelor deagenì energetici, prelucrate conformpunctului 4.2.1 de mai sus, se selecteaz{consumul lunar cel mai ridicat:Q , [GJ/luna];lmax

! se calculeaz{ consumul mediu orar, (Q )hmedlcorespunz{tor lunii cu consumul lunarmaxim: Q =Q /720, [GJ/h];hmedl lmax

! se }nregistreaz{, prin citirea contoarelor,

consumurile zilnice (Q ), }n zilele uneizs{pt{m|ni normale de lucru, de preferin`{}ntr-o lun{ cu consumuri ridicate, seselecteaz{ valoarea consumului zilnicmaxim (Q ) ~i se calculeaz{ consumulzmaxzilnic mediu }n s{pt{m|na respectiv{:Q =Q /7, [GJ/zi];zmed sapt

! se ca lcu leaz{ un coef ic ien t deneuniformitate al consumului s{pt{m|nal:

k =Q /Qsapt zmax zmed! se }nregistreaz{, prin citirea contoarelor,

consumurile orare (Q ), }n toate orele uneihzile caracterizate prin consum ridicat (Q ),zse selecteaz{ valoarea consumului orarmaxim (Q ) ~i se calculeaz{ consumulhmaxorar mediu }n ziua respectiv{: Q =Q /24;hmed z

! se ca lcu leaz{ un coef ic ien t den e u n i f o r m i t a t e a l c o n s u m u l u i

zilnic:k =Q / Qz hmax hmed! se calculeaz{ consumul orar maxim de

c{ldur{: Q =k x k x Q , [GJ/h]hmax sapt z hmedl! se verific{ valoarea Q calculat{, prinhmax


12/16

Pentru fiecare categorie de consumator,funcìe de m{rimea coeficientului decogenerare (" ), valoarea duratei de utilizarecoganual{ a puterii termice instalate }ncogenerare (T ), permis{ de caracteristiciletcog

de variaìe ~i de durat{ ale consumului, seobìne cu ajutorul graficelor din figuraal{turat{.

Se define~te Puterea termic{ }n cogenerareprin expresia: P = n x P , [kW]tcog agr tagr

=" x Pcog tmaxEnergia termic{ posibil a fi produs{ anual }ncogenerare se poate calcula cu formula:

Q = P x T , [kWh/an],ancog tcog tcog

}n care: T - durata de utilizare anual{ atcogputerii termice instalate }n cogenerare;

Energia electric{ produs{ de instalaìa decogenerare este condiìonat{ de regimul deexploatare impus de variaìile sarcinii termice,regim caracterizat prin durata (T ) de utilizaretcogenanual{ a capacit{ìi instalate }n cogenerare. Cuun grad de exactitate satisf{c{tor pentruevalu{ri preliminare, energia electric{ ce arputea fi produs{ }n regim de cogenerare sepoate calcula cu formula:

E = P x T , [kWh/an]ecog ecog tcog

4.2.4. Stabilirea capacit{ìi electrice a

sursei cu cogenerare ~i a

energiei electrice posibil a fi

produse de aceasta.

Puterea electric{ total{ instalat{ (P ) aecogsursei cu cogenerare se stabile~te }n funcìe deputerea termic{ instalat{ a acesteia ~i de

indicele de cogenerare prezentat pentru fiecaretip de instalaìe }n tabelele din Cap. 3, cuformula:

P =y x P , [kW]ecog tcog


13/16

]n baza unor prelucr{ri statistice ale preùrilor pentru diferite tipuri de instalaìi de cogenerare decapacit{ì unitare mici ~i mijlocii, oferite de firmele furnizoare, precum ~i a experienèi deexploatare a instalaìilor realizate }n str{in{tate, au rezultat valorile indicatorilor specifici deinvestiìi ~i cheltuieli anuale de exploatare, prezentate (}n corelaìe cu puterile electrice instalateale agregatelor) }n urm{toarele grafice:


14/16


15/16

]ntr-o prezentare sintetic{, succesiunea evalu{rilor pentru determinarea preliminar{ aoportunit{`ii unei aplica`ii de cogenerare este enumerat{ }n tabela urm{toare:


16/16

Ghidul ENERO Cogenerarea de Mica Si Medie Capacitate

Documents

Transcript of Ghidul ENERO Cogenerarea de Mica Si Medie Capacitate