Cogenerare

1. Stadiul actual al dezvoltării în domeniul cogenerării pe plan național și internațional

1.1. Generalități

Producerea energiei electrice reprezintă procesul de transformare a diferitelor forme de energie primară în energie electrică, în instalații specializate și de complexitate mare, numite centrale electrice. Acestea pot fi definite ca un ansamblu de instalații complexe ce asigură condițiile necesare conversiei unei forme de energie primară în energie electrică, materializând tehnologic o concepție de conversie.

Se pot evidenția două concepții contrare de producere a energiei electrice:

- Concepția centralizată - bazată pe centralele electrice de mare putere ce utilizează surse primare cu “concentrare energetică mare”;

- Concepția distribuită - pune accentul pe surse de energie mici, plasate lângă consumatori și se bazează pe utilizarea unor surse primare de energie “ușoare”.[1]

Cogenerarea reprezintă producerea simultană, prin arderea de combustibili, de energie electrică și calorică în cadrul aceluiași proces, cu eficiență foarte ridicată. Poate fi aplicată atât în cazul centralelor mari ce furnizează, pe lângă energie electrică, și energie termică în instalațiile de termoficare, cât și în cazul microcentralelor din locuințe cu putere instalată mai mică de 5 kWe, ce furnizează simultan energie electrică și termică [2] [13].

În cazul producerii energiei electrice prin metode clasice (în centrale termoelectice) o mare cantitate de energie, conținută în combustibili, este disipată în mediul înconjurător sub formă de căldură de nivel termic scăzut. Cogenerarea (CHP) recuperează aceste pierderi, concentrându-le în producerea de energie calorică și are emisii poluante mai reduse decât tehnologiile clasice. Dacă este aplicată adecvat, poate duce la reduceri substanțiale ale energiei la consumatori.

Fig. 1.1..Schema principială a unei centrale de cogenerare cu ciclu combinat [4]

Într-un sistem de cogenerare un motor termic (turbină cu abur sau cu gaze, motor cu ardere internă) acționează un generator electric care produce energie electrică, iar căldura evacuată (abur, gaze de ardere, lichide de răcire) este recuperată și produce abur tehnologic sau agenți de încălzire [15].

Prin producția de cogenerare de înaltă eficiență se obține o economie de energie primară de cel puțin 10 % față de valorile de referință ale producției separate de energie electrică și energie termică [5]. Odată cu reducerea consumului de energie primară sunt reduse emisiile de CO2 (participând activ la îndeplinirea acordului de la Kyoto) și se contribuie în mod semnificativ la prelungirea duratei de exploatare a rezervelor fosile de energie [6].

Dezavantajele cogenerării sunt reprezentate, în principal, de investițiile ridicate impuse de tehnicitatea instalațiilor (problemă ce devine și mai delicată dacă trebuie adăugată cogenerarea la o centrală termică existentă). Pe lângă investițiile mari se pune problema exploatării mai costisitoare, deoarece sistemele cu turbină de abur presupun personal autorizat, iar instalațiile cu motoare termice sau cu turbine cu gaze, în ciuda faptului că pot fi automatizate în totalitate, presupun cheltuieli mai mari de intreținere.

Cogenerarea presupune și multe riscuri tehnice și financiare datorate incidentelor funcționale, prețurilor variabile ale combustibililor, a suportului guvernamental poatențial pentru tehnologie și altele.

1.2. Indicatori de performanță

Nucleul unei centrale de cogenerare este mașina motoare. Aceasta consumă o cantitate orară de combustibil ce corespunde unei energii termice C și produce energie mecanică L, transformată în energie electrică E și “resturi” termice. Din aceste resturi, o parte Q se recuperează și este utilizată pentru consumatori termici.

Pentru caracterizarea cogenerării se tine cont de următorii indici de performanță:

- randamentul mecanic ɳm=E/C - deoarece E este energia scumpă, cu cât randamentul crește, cu atât cogenerarea este mai rentabilă;

- randamentul global ɳG=(E+Q)/C - valoarea acestui raport dă eficiența energetică a instalației complete și poate varia mult, de la 50 % la 95 %, în funcție de filieră și de modul în care este utilizată căldura;

- indicele de cogenerare - reprezintă raportul E/Q dintre cantitatea de căldură Q și de energie electrică E, furnizate concomitent de cogenerare [7].