Το
συμπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας αναφέρεται ως συνδυασμένη παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας (CHP). Η CHP είναι εξαιρετικά αποδοτική από πλευράς καυσίμων, καθώς πάνω από το 90% της ενέργειας που περιέχεται στο καύσιμο μπορεί να μετατραπεί σε χρήσιμη ενέργεια.
Ένας καταναλωτής ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας έχει συνήθως δύο βασικές επιλογές για τις ενεργειακές του ανάγκες. Η πρώτη επιλογή είναι να αγοράσει ηλεκτρική ενέργεια από το εθνικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας και φυσικό αέριο από το δίκτυο διανομής φυσικού αερίου, μετατρέποντάς το σε θερμότητα μέσω ενός λέβητα. Ανάλογα με τη διαφορά μεταξύ της τιμής της ηλεκτρικής ενέργειας και της τιμής του φυσικού αερίου – το «spark spread» – η εναλλακτική λύση είναι η αυτοπαραγωγή ενέργειας.
Το φυσικό αέριο ως καύσιμο
Το αέριο είναι ένα καύσιμο με χαμηλές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.
Φυσικό αέριο δεν είναι ανανεώσιμο, ωστόσο χαρακτηρίζεται ως καθαρότερο καύσιμο και έχει τις χαμηλότερες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα από όλα τα ορυκτά καύσιμα. Σε παγκόσμιο επίπεδο, τα διαθέσιμα αποθέματα φυσικού αερίου και οι ανακαλύψεις μη συμβατικού φυσικού αερίου συμβάλλουν στη μείωση των μελλοντικών τιμών, ενώ οι μακροπρόθεσμες τάσεις των τιμών είναι πτωτικές.
Αναπτύξεις CHP
Αυτοπαραγωγή & Συσκευές συμπαραγωγής
Η χρήση του αερίου ως πηγής καυσίμου για αυτοπαραγωγή είναι επομένως ελκυστική, τόσο από περιβαλλοντική όσο και από οικονομική άποψη. Όταν χρησιμοποιείται σε κινητήρα αερίου CHP, όπως το προϊόν Jenbacher της GE, η ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρικού ρεύματος και θερμότητας μπορεί να παραχθεί τοπικά με ελάχιστες εκπομπές και να αντισταθμίσει την ανάγκη αγοράς δύο ξεχωριστών τύπων ενέργειας.
Ένα τυπικό έργο συμπαραγωγής θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας (CHP) καθοδηγείται συνήθως είτε από τη ζήτηση θερμότητας είτε από τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας της εγκατάστασης. Εάν καθοδηγείται από την ηλεκτρική ενέργεια, ο πρωταρχικός σημαντικός παράγοντας είναι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Εάν το σχέδιο καθοδηγείται από τη θερμότητα, η τοπική ανάγκη για θερμική ενέργεια είναι ο πρωταρχικός παράγοντας και οποιαδήποτε επιπλέον ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να εξαχθεί στο ηλεκτρικό δίκτυο.
Κατανεμημένη ισχύς
Τοπική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή κατανεμημένη ηλεκτρική ενέργεια, ή
ενέργεια περιοχής, είναι επωφελής από πολλές απόψεις. Πρώτον, οι απώλειες μεταφοράς που συνδέονται με την αποστολή ηλεκτρικής ενέργειας από μεγάλα κεντρικά εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μπορούν να ελαχιστοποιηθούν. Στη συνέχεια, μπορούν να αξιοποιηθούν τα οφέλη της υψηλότερης απόδοσης καυσίμου μέσω της συμπαραγωγής, παρέχοντας θερμότητα στους τοπικούς χρήστες. Καθώς μειώνονται οι απώλειες μεταφοράς και το εργοστάσιο επιτυγχάνει υψηλή απόδοση καυσίμου, μειώνονται οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα. Τέλος, η ασφάλεια της παραγωγής μπορεί να επιτευχθεί εάν η μονάδα έχει διαμορφωθεί ώστε να λειτουργεί σε
λειτουργία νησιούΣε περίπτωση βλάβης του ηλεκτρικού δικτύου, ο κινητήρας αερίου μπορεί να λειτουργήσει σε λειτουργία νησιού, συμβάλλοντας στην απευθείας τροφοδοσία του τοπικού χρήστη ηλεκτρικής ενέργειας, ανεξάρτητα από το δίκτυο. Η Boston Scientific κατασκευάζει βηματοδότες για την παγκόσμια αγορά στο Clonmel στο South Tipperary. Οι εγκαταστάσεις της εταιρείας αποτελούν παράδειγμα χρήσης μονάδας συμπαραγωγής που παρέχει πάνω από 2 MW ισχύος – 1 MW ηλεκτρικής και 1 MW θερμικής ενέργειας – στο εργοστάσιο.
Τριπαραγωγή Τετραπαραγωγή
Η τεχνολογία των κινητήρων αερίου έχει φτάσει σε ένα νέο επίπεδο, με την συμπαραγωγή να έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη πρόσθετων τεχνολογιών, όπως
τριγεννήτρια και
τετραπλή γενιά. Μέσω της τριπαραγωγής, ένα σύστημα CHP ενσωματώνει έναν ψύκτη απορρόφησης. Αυτός ο ψύκτης απορροφά μέρος της θερμότητας που παράγεται από τη μονάδα CHP και παρέχει μια πηγή ψύξης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ψύξη ή κλιματισμό.
Οι εγκαταστάσεις της Contour Global στο Knockmore, η κομητεία Fermanagh είναι μία από τις πρωτοπόρες εγκαταστάσεις τετραπαραγωγής. Εδώ, το εργοστάσιο εμφιάλωσης είναι σε θέση να ανακτά CO2 από τα καυσαέρια της τριπαραγωγικής του εγκατάστασης, να το καθαρίζει σύμφωνα με τα υψηλότερα πρότυπα και να το χρησιμοποιεί για την προσθήκη ανθρακικού σε αναψυκτικά.
Συνδυασμένη παραγωγή βιοαερίου και θερμότητας
Υπάρχουν επίσης πηγές ανανεώσιμου αερίου που μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για συμπαραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας (CHP) και/ή για κατανεμημένη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Βιοαέριο σχηματίζεται από την αναερόβια αποσύνθεση οργανικών υλικών, συμπεριλαμβανομένων των απορριμμάτων τροφίμων ή των λυμάτων, αλλά μπορεί επίσης να σχηματιστεί όταν τα απόβλητα εναποτίθενται σε χώρους υγειονομικής ταφής. Η Bord na Móna αναπτύσσει ένα σημαντικό
έργο μετατροπής αερίων από χώρους υγειονομικής ταφής σε ενέργεια στις εγκαταστάσεις Drehid κοντά στο Allenwood στην κομητεία Kildare. Οι εγκαταστάσεις αυτές θα αρχίσουν να παράγουν ανανεώσιμη ενέργεια το 2014.
Ένας δεύτερος, λιγότερο γνωστός τύπος ανανεώσιμου αερίου είναι το αέριο ξύλου.
Αέριο ξύλου μοιάζει με το αέριο πόλης των αρχών του 20ού αιώνα και παράγεται από την αεριοποίηση της κυτταρίνης και της λιγνίνης του ξύλου. Αποτελείται από διάφορα αέρια, όπως μεθάνιο, μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο. Η τεχνολογία αυτή δεν έχει ακόμη διαδοθεί ευρέως στην αγορά. Στο Newry, η Kedco έχει αναπτύξει μια διαδικασία αεριοποίησης που χρησιμοποιεί το αέριο ξύλου ως καύσιμο για κινητήρες αερίου.
Τα ανανεώσιμα αέρια έχουν επίσης πρόσθετα οφέλη σε σχέση με άλλες ανανεώσιμες τεχνολογίες. Οι ανεμογεννήτριες και τα φωτοβολταϊκά συστήματα περιορίζονται στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας όταν φυσάει ο άνεμος ή λάμπει ο ήλιος. Το βιοαέριο, σε αντίθεση με αυτά, είναι σε θέση να παράγει ηλεκτρική ενέργεια 24 ώρες την ημέρα και 7 ημέρες την εβδομάδα, με διακοπή λειτουργίας μόνο για διαστήματα συντήρησης. Ένας τυπικός κινητήρας αερίου Jenbacher που λειτουργεί με βιοαέριο είναι σε θέση να παράγει ηλεκτρική ενέργεια συνεχώς για περισσότερο από το 95% του έτους.
Περίληψη
Συνοψίζοντας, η χρήση φυσικού αερίου για συμπαραγωγή είναι μια εξαιρετικά αποδοτική μορφή παραγωγής ενέργειας. Μπορεί να συμβάλει στη μείωση των λογαριασμών ενέργειας και των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Η Ιρλανδία έχει θέσει υψηλούς στόχους σε παγκόσμιο επίπεδο με την τεχνολογία αυτή και βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της ανάπτυξης καινοτόμων συστημάτων ενεργειακής απόδοσης.
