Dobijanje toplote

Proizvodnja tople vode

Toplota u obliku tople vode može da se koristi za lokalne i centralne sisteme daljinskog grejanja, kao i za snabdevanje toplotom pojedinačnih objekata (kao što su, primera radi, bolnice). U ovakvim slučajevima, kogeneracioni sitemi se koriste za pokrivanje osnovnih potreba za toplotnom energijom. Vršne potrebe mogu biti pokrivene pomoću akumulatora toplote ili vršnih kotlova.

Proizvodnja pare i proces sušenja

Približno 50% toplotne energije proizvedene u gasnom motoru nalazi se u obliku izduvnih gasova sa temperaturom od oko 400 do 500^oC, koji se mogu iskoristiti za proizvodnju pare. Preostala toplota u rashladnoj vodi motora, ulju ili mešavini vazduha i gasa može se iskoristiti za predgrevanje napojne vode. Primene u ovom slučaju obuhvataju paru u procesu industrijske proizvodnje, za potrebe bolnica i u proizvodnji hrane.

Izduvni gas iz gasnih motora može da se koristi direktno ili indirektno za procese sušenja - npr. u proizvodnji cigala i crepova, keramičkoj industriji ili za sušenje životinjske hrane. Ukupna efikasnost od preko 98% može da se postigne korišćenjem izmenjivača toplote.

Trigeneracija

Kombinacija gasnih motora i absorbcionih hladnjaka je dobro rešenje za rashlađivanje prostorija i određenih industrijskih procesa. Otpadna toplota iz hladnjaka mešavine, motornog ulja, rashladne vode motora i izduvnih gasova, koristi se kao pokretačka energija. Kombinovanjem kogeneracionog postrojenja sa absorbcionim rashladnim sistemom, moguće je iskoristiti sezonske viškove toplote za dobijanje rashladne energije, čime se poboljšava ekonomičnost. Pomoću ovog koncepta, moguće je dostići ukupnu efikasnost od 75% (električna energija i hlađenje). Jasno, ovo povećava godišnji kapacitet postrojenja, ali i ukupnu efikasnost.

Absobcioni čileri obezbeđuju ekonomsku i ekološku alternativu konvencionalnom hlađenju. Kombinovanje visoko efikasne opreme za dobijanje energije, uz nisku emisiju, sa apsorpcionim čilerima, omogućava maksimalnu ukupnu efikasnost goriva, eliminaciju HCFC/CFC rashlađivača i sveukupno smanjenje štetnih emisija.

Kombinovanje kogeneracionog postrojenja sa absorbcionim rashladnim sistemom omogućava iskorišćenje sezonskih viškova toplotne energije za hlađenje. Topla voda iz sistema za hlađenje kogeneracionog postrojenja služi kao pokretačka energija za absorbcione čilere. Vrući izduvni gas se može iskoristiti kao energetski izvor za visoko efikasne parne čilere. Na ovaj način se više od 80% termičke energije kogeneracionog postrojenja se može pretvoriti u rashladnu vodu. Na ovaj način se znatno povećava ukupna efikasnost kogeneracionog postrojenja.

Prednosti apsorpcionih rashladnih mašina u odnosu na klasične kompresorske su brojne:

• apsorpcione rashladne mašine zahtevaju vrlo mala finansijska sredstva za održavanje, jer nemaju rotirajuće i klizeće površine, pa nema habanja,
• troškovi rada po satu su gotovo 10 puta manje apsorpcionih uređaja,
• potrošnja električne energije za pogon pripadajućih pumpi je oko 1% proizvedene rashladne energije, a kod kompresionih između 25 i 40% rashladne snage,
• ne emituju freone u atmosferu, što je značajan ekološki efekat (kod apsorpcionih rashladnih mašina radni medij je voda, a litijumbromid je apsorpciono sredstvo)
• koriste otpadnu toplotu kogeneracionih postrojenja, što značajno povećava ekonomičnost

Kogeneracija u staklenicima

Kroz hemijski proces fotosinteze, biljke sa hlorofilom kao katalizatorom preuzimaju CO2 iz vazduha i iz njega stvaraju ugljenik, koji je izvor rasta biljke. U prirodnom okruženju se po pravilu nalazi oko 350 ppm CO2. Optimalni udeo CO2 koji biljke mogu konzumirati je oko 800-1000 ppm. Zahvaljujući obogaćenju atmosfere u staklenicima na ovaj nivo sadržaja CO2, rast biljaka se, na prirodan i ekološki način, povećava i do 40%. Ova tehnika se naziva "CO2 đubrenje".

Uobičajeni način obogaćenja atmosfere sa CO2 u staklenicima se obavlja sagorevanjem zemnog gasa u tzv. CO2-gorionicima. Za istu namenu moguće je, uz odgovarajuću pripremu, koristiti izduvne gasove iz gasnih motora. Nezavisno od metode dobijanja CO2 nastaje oko 0,2 kg CO2 na svaki kWh dovedene energije gasa. Koncentracija CO2 u izduvnom gasu gasnog motora je 5 do 6 vol.%.

Na gornjoj slici je prikazana šema "đubrenja sa CO2" u staklenicima primenom GE Jenbacher gasnih motora uz istovremenu proizvodnju toplotne energije za grejanje staklenika i električne energije za vlastite potrebe, uz plasman viška u distributivnu mrežu.

Ubrizgavanjem karbamida, u SCR katalizatoru (Selective Catalytic Reduction) se azotni oksidi (NOx) iz izduvnog gasa redukuju za oko 90%, a naknadno postavljeni oksidacioni katalizator smanjuje emisije CO i HC. U dvostepenom izmenjivaču toplote izduvni gas se hladi na 50 do 55°C i pomoću duvaljke nerazređen ili razređen transportuje u staklenik, preko perforiranih plastičnih cevi. Emisije NOx prečišćenog izduvnog gasa radi zaštite biljaka kontinualno se mere i u skladu sa njima reguliše se ubrizgana količina karbamida. U slučaju eventualnih nedostataka u sistemu prečišćavanja izduvnog gasa, isti se usmerava ka dimnjaku.

Ukupni stepen korisnog dejstva ovakvog koncepta primene kogeneracije je oko 95%. Ovakvo postrojenje donosi sledeće efekte:

• značajan porast prinosa u staklenicima
• plasman viška električne energije u ED mrežu
• smanjenje izdataka za plaćanje vršnog opterećenja (maxigraf)
• nepotrebna investicija u dizel agregate za proizvodnju nužne struje
• toplotna energija se koristi za grejanje staklenika i/ili eksternih potrošača (naselje, banja, topli vazduh za sušare, ...)
• postojeći kotlovi se koriste kao rezervni ili vršni, tj. njihov broj pogonskih sati bi se smanjio na minimum
• CO2 đubrenje.