Instalacja kogeneracyjna – co warto wiedzieć przed inwestycją?
Kogeneracja to technologia, która zdobywa popularność w obszarze energetyki przemysłowej. Pozwala na poprawę efektywności energetycznej, obniżenie emisji gazów cieplarnianych, obniżenie kosztów zasilania, zwiększenie stabilności produkcji i bezpieczeństwa energetycznego zakładów. Ale czy na pewno sprawdzi się w Twojej firmie? Co trzeba wiedzieć przed inwestycją w kogenerację? Tym razem, odpowiedzi na to pytanie pomaga nam udzielić Łukasz Wilczyński Sales Manager z firmy KWE AB Energy Poland.
Kogeneracja (CHP z ang. combined heat and power) to skojarzona produkcja energii elektrycznej i cieplnej w jednym procesie technologicznym np. spalania gazu ziemnego. Zastosowanie kogeneracji sprawia, że straty tzw. energii pierwotnej zawartej w paliwie niezbędnej do wytworzenia jednostki energii elektrycznej i cieplnej, wynoszą około 40% mniej niż w przypadku konwencjonalnych metod. Dzięki kogeneracji jest taniej i bardziej ekologicznie, co zwiększa jej popularność wśród firm stosujących ją do zasilania swoich procesów technologicznych. Szerzej opisywaliśmy tę technologię w innym artykule na blogu.
Co warto wiedzieć, zanim podejmie się decyzję o zastosowaniu kogeneracji?
Potrzeby energetyczne a kogeneracja
Ile rodzajów firm, tyle przypadków, ale wspólnym wyzwaniem dla wszystkich projektów kogeneracyjnych, jest optymalne dobranie jednostki kogeneracyjnej do potrzeb w danej lokalizacji. Dzięki temu możliwa jest ocena zasadności i opłacalności takiej instalacji.
– W tym celu należy wykonać studium wykonalności, które opiera się na danych dotyczących dotychczasowego zużycia energii elektrycznej i cieplnej. I chodzi tu bardziej o zużycia chwilowe niż średnie – mówi Łukasz Wilczyński z firmy KWE AB Energy Poland. – Zakłady rzadko działają w jednostajnym tempie. Występuje chociażby sezonowość czy przerwy związane z konserwacją sprzętu. Dlatego analiza na podstawie danych uśrednionych może prowadzić do błędnych wniosków – dodaje.
Dokładna analiza, oparta na dokładnych danych, nabiera jeszcze większego znaczenia w dobie niepewnej sytuacji na rynku paliw, w tym gazu ziemnego, który najczęściej zasila takie instalacje. Dlatego przed podjęciem decyzji o wejściu w systemy kogeneracyjne, warto dokładnie opomiarować zużycie energii.
Nie powinno tu być problemu w przypadku energii elektrycznej. Cyfrowe liczniki pozwalają uzyskać od operatora dokładne dane na temat poboru prądu za kilkanaście miesięcy wstecz w rozbiciu na piętnastominutowe okresy. Na takie dane nakładane są możliwości silnika stanowiącego podstawę jednostki kogeneracyjnej. W ten sposób sprawdzany jest stopień wykorzystania silnika w czasie.
Najpopularniejszymi silnikami stosowanych w jednostkach kogeneracyjnych w energetyce przemysłowej w Polsce są te o mocy elektrycznej 1 MW. Taka jednostka produkuje 1 MW energii elektrycznej i 1,2 MW energii cieplnej, zużywając 2,5 MW paliwa np. gazu ziemnego. Energia cieplna produkowana jest w postaci ciepłej wody, która powstaje w procesie chłodzenia silnika lub pary wodnej powstałej w wyniku odzysku ciepła ze spalin.
I to właśnie opomiarowanie potrzeb w obszarze energii cieplnej może stanowić wyzwanie. Tu przyda się rozmowa z wykwalifikowanymi specjalistami i najczęściej ich wizyta na miejscu, gdzie planowana jest inwestycja.
– Wizja lokalna sprawdzi się zarówno w przypadku firm, w których wszystko jest już opomiarowane, jak i u tych inwestorów, którzy są bardziej skupieni na biznesie niż na zagadnieniach energetycznych – mówi Łukasz Wilczyński z KWE AB Energy Poland. – Gdy potrzeby cieplne są duże, czasami wystarczy tylko rozmowa z technologami i energetykami zakładu, nie brakuje jednak przypadków, gdy niezbędne jest dokładniejsze badanie sprawności kotłów lub profesjonalny audyt energetyczny – dodaje.
Na podstawie zebranych danych, rozmów z technologami, inżynierami i managerami pracującymi w zakładzie, który ma być zasilany przez jednostkę kogeneracyjną, można określić różne warianty zastosowania kogeneracji w danej lokalizacji.
Potrzeby technologiczne a zalety kogeneracji
Ile zakładów tyle potrzeb. Czy zakład potrzebuje pary wodnej czy ciepłej wody? Czy para pracuje w obiegu zamkniętym, czy jest zużywana w procesie obróbki produktu? Czy klient jest w stanie zużyć całe wytworzone ciepło? Czy zakład może oddać nadwyżki energii elektrycznej do sieci? Tutaj należy wziąć pod uwagę potrzeby poszczególnych maszyn i urządzeń, które odbierają np. wodę.
W każdym wariancie określa się planowany stopień zużycia samej ilości energii elektrycznej, ciepłej wody czy pary wodnej. Zasadniczo wybiera się ten wariant, w którym jednostka kogeneracyjna wykorzystywana jest w maksymalnym stopniu. Strategie mogą być różne i zależą od potrzeb technologicznych danego zakładu i zapotrzebowania w eneregię elektryczną.
– Instalacja kogeneracyjna może podążać ze swoją mocą za zapotrzebowaniem – wyjaśnia Łukasz Wilczyński z KWE AB Energy Poland. – Jeśli z opomiarowania wychodzi, że całe wyprodukowane ciepło zostanie zużyte, można nastawić się na produkcję ciepłej wody i pary a energię elektryczną oddawać do sieci – tłumaczy. Wybór ma optymalnie realizować potrzeby zakładu. Dzięki dokładnej i kompleksowej analizie eksperci mogą obliczyć wygenerowane oszczędności i okres, w którym instalacja się zwróci.
Nie zawsze chodzi jednak tylko o pieniądze. Kogeneracja daje bowiem również stabilizację, która jest kluczowa dla wielu firm. Mowa np. o firmach przetwórstwa owocowo-warzywnego, które szczyt produkcji notują latem, gdy Polska energetyka oparta na węglu potrafi zanotować spadki mocy wynikające np. z problemów z chłodzeniem. W takich przypadkach wprowadzane przez rząd stopnie zasilania mogą zniweczyć plany produkcyjne w najbardziej kluczowych okresach działalności firmy. I tu z pomocą przychodzą agregaty kogeneracyjne, które zapewnią niezależność i umożliwią utrzymanie produkcji, nawet gdy nie będzie można pobrać energii z sieci.
Co więcej. W przypadku niektórych produktów nawet minimalne wahania napięcia zasilającego maszyny mogą znacząco wpłynąć na jakość. W efekcie wiele firm musi przerywać produkcje w przypadku ich wystąpienia, aby ponownie skalibrować urządzenia. Kogeneracja może stabilizować taki układ, zapewniając ciągłość i jakość produkcji, wygodę i spokój. I oczywiście pieniądze, w postaci oszczędności wynikających z ograniczenia przestojów. Kogeneracja po prostu zwiększa bezpieczeństwo zakładu związane z energią elektryczną. Bywa też stosowana jako stabilizator instalacji OZE, które coraz częściej stosowane są także w energetyce przemysłowej.
Zasadność inwestycji w kogenerację a plany na przyszłość
Trzeba podkreślić, że ważne są jednak nie tylko obecne potrzeby wynikające ze stosowanej technologii i intensywności produkcji, ale także to, co planujemy w przyszłości. W ocenie zasadności inwestycji w instalację kogeneracyjną musimy wziąć pod uwagą zarówno plany zwiększenia produkcji w danym zakładzie, jak i np. wymiany oświetlenia z tradycyjnego na ledowe, ocieplenia budynków biurowych czy plany stworzenia instalacji fotowoltaicznej. – Należy wziąć pod uwagę wszystkie zmiany, które wpłyną na konsumpcję energii cieplnej lub eneregii elektrycznej w danej lokalizacji – podsumowuje Łukasz Wilczyński z KWE AB Energy Poland. – Żywotność oferowanych na rynku rozwiązań to ok. 16 000 roboczogodzin, czyli ok. 20 lat i w takiej perspektywie warto rozważać inwestycję w kogenerację.
Jakość sieci i warunki przyłączeniowe
Zanim rozpoczniemy prace nad kogeneracją, trzeba sprawdzić możliwości przyłączeniowe w danej lokalizacji. Jeśli warunki nie pozwalają na oddawanie nadmiaru energii elektrycznej do sieci operatora, wówczas liczba możliwych wariantów jest ograniczona. Nie znaczy to, że zastosowanie kogeneracji jest niemożliwe. Praca wyspowa, gdy zakład zasilany jednostką kogeneracji nie musi korzystać z zewnętrznego zasilania, jest także możliwa, ale rzadziej stosowana.
Warto podkreślić, że w tym obszarze kogeneracja zapewnia dużą elastyczność. Może być stosowana nawet w szczerym polu, gdzie nie ma dostępu do żadnej infrastruktury. Można ją zasilać za pomocą ciekłego gazu ziemnego (LNG), który może być dostarczany cysternami i regazyfikowany w przyzakładowej instalacji LNG.
Kogeneracja bywa też stosowana jako rozwiązanie tymczasowe, gdy z powodów technicznych lub prawnych operator sieci energetycznej czy gazowej może zbudować przyłącze w danej lokalizacji dopiero za kilka lat.
– Klienci często pytają nas również, ile potrzeba miejsca i o poziom hałasu, jaki emituje instalacja. Uświadamiam im wtedy, że nasza firma zrealizowała instalację kogeneracyjną na piątym piętrze jednego z biurowców na Times Square w Nowym Jorku – mówi Łukasz Wilczyński z KWE AB Energy Poland. – To pokazuje, że zawsze coś da się wymyślić, ale standardowa instalacja wymaga powierzchni 12 × 3 m (w przypadku produkcji ciepłej wody), 12 × 5 m w przypadku pary, do której należy dodać jeszcze niezbędną przestrzeń serwisową wokół. Emitowany hałas można porównać z dźwiękiem, jaki wydaje standardowy samochód osobowy z pracującym silnikiem pozostawiony na tzw. luzie.
Ekologia i efektywne wytwarzanie energii
Główną zaletą w procesie kogeneracji jest możliwość bardziej efektywnego wykorzystywania energii pierwotnej z paliwa. Dzięki temu można, w zależności od zastosowanych wariantów, zmniejszyć koszty zużywanego paliwa, ograniczyć emisję gazów cieplarnianych do atmosfery i otrzymać dopłaty z różnorodnych systemów wsparcia publicznego na rzecz środowiska.
Ekologiczność kogeneracji poświadcza fakt, że instalacje kogeneracyjne w energetyce przemysłowej zasilane gazem ziemnym będą mogły być wspierane nawet po wejściu w życie bardziej restrykcyjnych niż obecnie norm środowiskowych i celów klimatycznych Unii Europejskiej, które są obecnie negocjowane w ramach tzw. pakietu „Fit For 55”.
To bardzo ważny aspekt, bo chęć bycia zielonym może być coraz ważniejszym czynnikiem w nadchodzącej przyszłości. Wiele firm już teraz dąży do obniżenia śladu węglowego wytwarzanych produktów. Kogeneracja zasilana gazem umożliwia osiągnięcie szybkich efektów w tym obszarze w okresie przejściowym, czyli do czasu szerszego i tańszego zastosowania zeroemisyjnych technologii. Zwłaszcza jeśli firma do tej pory zasilała swoje procesy za pomocą technologii węglowych.
Ekologiczny walor kogeneracji zasilanej gazem, będzie rósł także dzięki możliwemu rozwojowi rynku biometanu, który pozyskiwany jest z biogazu i o który coraz częściej pytają klienci przemysłowi. Ta technologia, nie dość że charakteryzuje się zerową emisją netto, to jeszcze, z technologicznego punktu widzenia, może z powodzeniem zasilić, instalacje kogeneracyjne zasilane obecnie gazem ziemnym, przedłużając żywotność tego typu instalacji również na okres, gdy Europa będzie kontynentem z bezemisyjną gospodarką.
Instalacja kogeneracyjna ma wiele zalet. To rozwiązanie, które pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie energii, co jest ważne w dobie rosnących cen paliw i walki z ociepleniem klimatu. Analiza zasadności jej wykorzystania nie jest jednak łatwa, dlatego warto skorzystać przy tym z pomocy doświadczonych specjalistów pracujących w DUON lub naszych partnerów. Jeśli interesuje Cię kogeneracja, zadzwoń do naszych konsultantów pod numer telefonu (+48) 61 102 72 22 lub wypełnij formularz kontaktowy – wystarczy kliknąć w przycisk „Zapytaj o współpracę” widoczny tuż obok, po prawej stronie.