Совместное производство тепла и электроэнергии внутри одного устройства — когенерационной установки (мини ТЭЦ, КГУ).
Когенерация широко используется в энергетике, например на ТЭЦ, где рабочее тепло после использования в выработке электроэнергии, применяется для нужд теплоснабжения. Тем самым значительно повышается КПД (до 90% и даже выше).
Смысл когенерации в том, что при прямой выработке электрической энергией, создаётся возможность утилизировать попутное тепло.
Принцип действия когенерационной установки:
Когенерационная установка состоит из силового агрегата, например, газовой турбины, электрического генератора, теплообменника и системы управления.
В газотурбинных установках основное количество тепловой энергии отбирается из системы выхлопа. В газопоршневых электростанциях отбор тепловой энергии происходит от масляного радиатора, а так же и от системы охлаждения двигателя. Отбор тепловой энергии в газотурбинных установках (ГТУ) осуществим технически проще, так как выхлопные газы имеют более высокую температуру.
При использовании когенерации на 1 МВт электрической мощности потребитель получает от 1 до 2 МВт тепловой мощности в виде пара и горячей воды для промышленных нужд, отопления и водоснабжения.
Когенераторные электростанции с избытком покрывают нужды потребителей в электрической и дешевой тепловой энергии.
Излишнее тепло может направляться на паровую турбину, для максимальной выработки электричества или в абсорбционно-холодильные машины (АБХМ) для производства холода, с последующей реализацией в системах кондиционирования.
Различают две основные группы когенерационных установок:
- Установки одновременного производства электрической и тепловой энергии;
- Установки (электростанции) комбинированного цикла с утилизационным котлом и паровой турбиной. Чаще это электростанции с газовой турбиной, котлом-утилизатором и паровой турбиной. Но есть проекты, где вместо газовой турбины использовался газопоршневой двигатель и паровая турбина малой мощности.
В зависимости от вырабатываемой электрической мощности, когенерационные электростанции разделяют на следующие группы:
- микро электростанции (мощность от 1 до 250 кВт);
- мини (мощность от 250 до 1000 кВт);
- малые (мощность от 1 до 60 МВт) — эту группу для простоты зачастую объединяют с предыдущей;
- средние (мощность от 60 до 300 МВт);
- большие (мощность более 300 МВт).
Преимущества когенераторных электростанций
- Капитальные затраты, связанные с приобретением когенераторной установки, быстро возмещаются.
- Капитальные затраты при применении когенераторной установки компенсируются за счет экономии топлива.
- Электроэнергия удешевляется, а тепловые сети получают возможность закупать дешевое тепло для его реализации близлежащим потребителям.
