Πανεπιζηήμιο Δσηικής Μακεδονίας

Transcript

1 Πανεπιζηήμιο Δσηικής Μακεδονίας Τμήμα Μητανολόγων Μητανικών Μεζνδνινγίεο Δμνηθνλφκεζεο Δλέξγεηαο & Βειηηζηνπνίεζεο Βηνκεραληθψλ πζηεκάησλ 7ο Εξάμηνο Κωδικός Μαθήματος 245 Σςμπαπαγωγή Θεπμόηηηαρ & Έπγος Δρ Γεώργιος Σκόδρας Επίκοσρος Καθηγηηής

2 πκπαξαγσγή ζεξκφηεηαο & έξγνπ Αλάιπζε απσιεηψλ εμέξγεηαο ζε ζπζηήκαηα παξαγσγήο ζεξκφηεηαο κε θαχζε Οηθνλνκία απφ ηε ζπκπαξαγσγή ζεξκφηεηαο θαη κεραληθνχ έξγνπ Πεξηγξαθή ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο πζηήκαηα αηκνζηξνβίινπ πζηήκαηα αεξηνζηξνβίινπ πζηήκαηα κε Παιηλδξνκηθή Μεραλή Δζσηεξηθήο Καχζεο πζηήκαηα ζπλδπαζκέλνπ θχθινπ Κχθινη βάζεο Rankine κε νξγαληθά ξεπζηά Σππνπνηεκέλεο κνλάδεο ζπκπαξαγσγήο («παθέηα») Κπςέιιεο θαπζίκνπ (fuel cells)

3 ΤΜΠΑΡΑΓΧΓΗ ΘΔΡΜΟΣΗΣΑ ΚΑΙ ΔΡΓΟΤ Δλεξγεηαθή ζπκπεξηθνξά ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο Γείθηεο ελεξγεηαθήο ζπκπεξηθνξάο Σξφπνη ιεηηνπξγίαο ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο χζηεκα ειέγρνπ θαη ζχζηεκα ζχλδεζεο θαη παξαιιειηζκνχ Πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο ηεο ζπκπαξαγσγήο Παξαδείγκαηα ππνινγηζκψλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο

4 Αλάιπζε απσιεηψλ εμέξγεηαο ζε ζπζηήκαηα παξαγσγήο ζεξκφηεηαο κε θαχζε Οη βαζηθέο αηηίεο απψιεηαο εμέξγεηαο ελφο ζπζηήκαηνο παξαγσγήο ζεξκφηεηαο κε θαχζε είλαη ε Η αλαληηζηξεπηφηεηα ηνπ θαηλνκέλνπ ηεο θαχζεσο θαη Η αλαληηζηξεπηφηεηα ηεο κεηαδφζεσο ζεξκφηεηαο ιφγσ ηεο αλαγθαίαο δηαθνξάο ζεξκνθξαζίαο. ηηο αηηίεο απηέο νθείιεηαη ην κεγαιχηεξν κέξνο ησλ απσιεηψλ.

5 Αλάιπζε απσιεηψλ εμέξγεηαο ζε ζπζηήκαηα παξαγσγήο ζεξκφηεηαο κε θαχζε Απψιεηεο εμέξγεηαο θαηά ηελ θαχζε θαη ηε κεηάδνζε ζεξκφηεηαο ζε έλα αηκνιέβεηα

6 Αλάιπζε απσιεηψλ εμέξγεηαο ζε ζπζηήκαηα παξαγσγήο ζεξκφηεηαο κε θαχζε Λφγσ ηεο αλαληηζηξεπηφηεηαο ηεο θαχζεσο έλα κέξνο κφλν απφ ηελ εμέξγεηα ηνπ θαπζίκνπ (ζεκείν Α) κεηαβηβάδεηαη ζηα θαπζαέξηα (ζεκείν Γ). Σν πνζνζηφ απηφ είλαη ηφζν κεγαιχηεξν φζν κεγαιχηεξε είλαη ε ζεξκνθξαζία ηεο θιφγαο. Καη επεηδή ε ζεξκνθξαζία ηεο θιφγαο απμάλεηαη φζν κηθξφηεξε είλαη ε πεξίζζεηα ηνπ αέξα θαχζεσο, ην κέγηζην δπλαηφ πνζνζηφ εμέξγεηαο, κεηαβηβάδεηαη ζηα θαπζαέξηα φηαλ ε θαχζε γίλεηαη κε ην ζηνηρεηνκεηξηθά απαηηνχκελν θαζαξφ νμπγφλν, ή γηα πξαθηηθέο εθαξκνγέο κε ην ζηνηρεηνκεηξηθφ αέξα. ηελ πεξίπησζε απηή ε απψιεηα είλαη ηεο ηάμεσο ηνπ 20-30%. Η απψιεηα απηή, πνπ νθείιεηαη ζηελ αλαληηζηξεπηφηεηα ηεο θαχζεσο, δελ είλαη δπλαηφ λα κεησζεί. Βεβαίσο αλ ρξεζηκνπνηνχζακε έλαλ άιιν ηξφπν αμηνπνηήζεσο ηεο ρεκηθήο ελέξγεηαο ηνπ θαπζίκνπ (θαη φρη ηελ θαχζε), φπσο π.ρ. ηελ απ' επζείαο παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απφ ην θαχζηκν ζε κηα Κπςέιε Καπζίκνπ ζα ήηαλ δπλαηφ λα αμηνπνηήζνπκε κεγαιχηεξν κέξνο απφ ηελ εμέξγεηα ηνπ θαπζίκνπ.

7 Αλάιπζε απσιεηψλ εμέξγεηαο ζε ζπζηήκαηα παξαγσγήο ζεξκφηεηαο κε θαχζε Απφ ηελ εμέξγεηα πνπ παξαιακβάλνπλ ηα πξντφληα ηεο θαχζεσο (ζεκείν Γ), έλα κέξνο κφλν κεηαβηβάδεηαη ζην ζεξκαηλφκελν κέζν. Η εμέξγεηα απηή είλαη ηφζν πεξηζζφηεξε φζν κεγαιχηεξε είλαη ε ζεξκνθξαζία ηνπ ζεξκαηλφκελνπ κέζνπ. Η θακπχιε ΒΓΓ (ζην ζρήκα) δίλεη ηελ εμέξγεηα ησλ πξντφλησλ ηεο θαχζεσο ή ηελ εμέξγεηα ηνπ ζεξκαηλφκελνπ κέζνπ, γηα θάζε ζεξκνθξαζία Σ. Παξαηεξνχκε φηη ε εμέξγεηα ηνπ ζπζηήκαηνο κεηψλεηαη ιφγσ ηεο κεηαβηβάζεσο ζεξκφηεηαο ζε ρακειφηεξε ζεξκνθξαζία. Απφ ηελ θακπχιε ΒΓΓ ηεο εμέξγεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο, είλαη πξνθαλέο φηη νη απψιεηεο εμέξγεηαο απμάλνπλ πνιχ γξήγνξα φηαλ ε ζεξκνθξαζία ηνπ ζεξκαηλφκελνπ κέζνπ είλαη κηθξφηεξε απφ 1000 C πεξίπνπ.

8 Οηθνλνκία απφ ηε ζπκπαξαγσγή ζεξκφηεηαο θαη κεραληθνχ έξγνπ Σσμπαραγφγή είναι η ζσνδσαζμένη παραγφγή ηλεκηρικής (ή μητανικής) και θερμικής ενέργειας από ηην ίδια αρτική πηγή ενέργειας. Η ζεξκηθή ελέξγεηα κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ηφζν γηα ζέξκαλζε φζν θαη γηα ςχμε ή θιηκαηηζκφ. Η ςχμε θαη ν θιηκαηηζκφο επηηπγράλνληαη κε κεραλέο απνξξφθεζεο, πνπ ιεηηνπξγνχλ κε αηκφ ή ζεξκφ λεξφ. Καηά ηε ιεηηνπξγία ελφο ζπκβαηηθνχ ζεξκνειεθηξηθνχ ζηαζκνχ, κεγάια πνζά ζεξκφηεηαο απνβάιινληαη ζην πεξηβάιινλ είηε κέζσ ησλ ςπθηηθψλ θπθισκάησλ (ζπκππθλσηψλ αηκνχ, πχξγσλ ςχμεο, ςπγείσλ λεξνχ θηλεηήξσλ Diesel, θιπ) είηε κέζσ ησλ θαπζαεξίσλ (αεξηνζηξνβίισλ, θηλεηήξσλ Diesel, θηλεηήξσλ Otto, θιπ). Σν κεγαιχηεξν κέξνο απηήο ηεο ζεξκφηεηαο κπνξεί λα αλαθηεζεί θαη λα ρξεζηκνπνηεζεί σθέιηκα. Έηζη, ελψ νη ζπκβαηηθνί ζηαζκνί ειεθηξνπαξαγσγήο έρνπλ βαζκφ απφδνζεο 30-45%, ν βαζκφο απφδνζεο ησλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο θζάλεη ην 80-85%.

9 Οηθνλνκία απφ ηε ζπκπαξαγσγή ζεξκφηεηαο θαη κεραληθνχ έξγνπ ηε βηνκεραλία, φπνπ ππάξρεη αλάγθε ζεξκφηεηαο ζε ρακειέο ζρεηηθά ζεξκνθξαζίεο, ε απ' επζείαο ζέξκαλζε κε θαχζε φπσο θαη ε παξαγσγή ρακειήο πηέζεσο αηκνχ είλαη ελεξγεηαθά αζχκθνξεο, ιφγσ ηεο πνιχ κεγάιεο απψιεηαο εμέξγεηαο θαηά ηελ παξαγσγή θαη κεηαθνξά ηεο ζεξκφηεηαο. εκαληηθή εμνηθνλφκεζε θαπζίκνπ κπνξεί λα επηηεπρζεί κε ηελ παξαγσγή πςειήο πηέζεσο αηκνχ (άξα κε κηθξφηεξεο απψιεηεο εμέξγεηαο), ρξεζηκνπνίεζε ηνπ αηκνχ απηνχ γηα ηελ παξαγσγή έξγνπ ζ' έλαλ αηκνζηξφβηιν θαη δηνρέηεπζε ηνπ αηκνχ ρακειήο πηέζεσο απφ ηελ έμνδν ηνπ αηκνζηξφβηινπ ζην εξγνζηάζην γηα ζέξκαλζε. ηε ζπκπαξαγσγή απηή έξγνπ θαη ζεξκφηεηαο (Cogeneration) ην θαηά ρηιηφγξακκν θαπζίκνπ παξαγφκελν άζξνηζκα κεραληθήο ελέξγεηαο θαη ζεξκφηεηαο είλαη ζεκαληηθά κεγαιχηεξν απφ φηη αλ ε παξαγσγή έξγνπ θαη ζεξκφηεηαο γηλφηαλ ζε ρσξηζηά ζπζηήκαηα.

10 Οηθνλνκία απφ ηε ζπκπαξαγσγή ζεξκφηεηαο θαη κεραληθνχ έξγνπ ε έλαλ αηκνιέβεηα ζεξκ. βαζκνχ απφδνζεο 0,8 γίλεηαη παξαγσγή ρακειήο πίεζεο αηκνχ γηα ζέξκαλζε. Η θαηαλάισζε είλαη 1750 kg/h καδνχη γηα παξαγσγή 24 ηφλσλ/h αηκνχ. ε έλα ζεξκνειεθηξηθφ εξγνζηάζην παξάγεηαη ηζρχο 4000 kw κε θαηαλάισζε 1000 kg/h καδνχη. Η απφδνζε απηή είλαη ηππηθή γηα έλα ζχγρξνλν ζεξκνειεθηξηθφ εξγνζηάζην. χγρξνλε παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο θαη ζεξκφηεηαο.

11 Οηθνλνκία απφ ηε ζπκπαξαγσγή ζεξκφηεηαο θαη κεραληθνχ έξγνπ (ην ηξίην ρήκα - ρφιηα) Παξάγεηαη πξψηα πςειήο πηέζεσο αηκφο, ν νπνίνο εθηνλψλεηαη ζε έλα αηκνζηξφβηιν γηα παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Ο αηκφο ζηελ έμνδν ηνπ ζηξνβίινπ έρεη πίεζε πςειφηεξε απφ ηελ αηκνζθαηξηθή (back pressure turbine) δειαδή δελ έρεη απφιπηα εμαληιεζεί ε ηθαλφηεηα ηνπ παξαγσγήο έξγνπ. Ο αηκφο απηφο ζηε ζπλέρεηα ρξεζηκνπνηείηαη γηα ζέξκαλζε. Γηα ηελ ίδηα παξαγσγή, δειαδή 4000 kw θαη 24 ton/h αηκνχ θνξεζκέλνπ 5 atm ε θαηαλάισζε είλαη 2250 kg/h καδνχη έλαληη 2750 kg/h πνπ απαηηνχληαη αζξνηζηηθά απφ ηηο δχν πξνεγνχκελεο δηαηάμεηο. Η νηθνλνκία θαπζίκνπ είλαη πεξίπνπ 18%. πγθξίλνληαο ηελ ηειεπηαία δηάηαμε (Γ) κε ηελ πξψηε (Α) βιέπνπκε φηη κε αχμεζε ηεο θαηαλαιψζεσο θαπζίκνπ θαηά 500 kg/h παξάγνπκε εθηφο απφ ηνλ αηκφ θαη 4000 kw ειεθηξηθή ηζρχ. Η απφδνζε απηή είλαη δηπιάζηα απφ φηη ζ' έλα ζχγρξνλν ζεξκνειεθηξηθφ εξγνζηάζην.

12 Ιζηνξηθή αλαδξνκή ησλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο Η ζπκπαξαγσγή πξσηνεκθαλίζζεθε ζηελ Δπξψπε θαη ζηηο Η.Π.Α. γχξσ ζηα Καηά ηηο πξψηεο δεθαεηίεο ηνπ 20νπ αηψλα, νη πεξηζζφηεξεο βηνκεραλίεο είραλ δηθέο ηνπο κνλάδεο ειεθηξνπαξαγσγήο κε αηκνιέβεηα-ζηξφβηιν πνπ ιεηηνπξγνχζαλ κε άλζξαθα. Πνιιέο απφ ηηο κνλάδεο απηέο ήηαλ ζπκπαξαγσγηθέο. Αλαθέξεηαη ραξαθηεξηζηηθά φηη πεξίπνπ ην 58% ηνπ ειεθηξηζκνχ, πνπ παξαγφηαλ ζε βηνκεραλίεο ησλ Η.Π.Α. ζηηο αξρέο ηνπ αηψλα, πξνεξρφηαλ απφ κνλάδεο ζπκπαξαγσγήο. Καηφπηλ αθνινχζεζε θάκςε θπξίσο γηα δπν ιφγνπο: αλάπηπμε ησλ δηθηχσλ κεηαθνξάο θαη δηαλνκήο ειεθηξηζκνχ, πνπ πξνζέθεξαλ ζρεηηθά θζελή θαη αμηφπηζηε ειεθηξηθή ελέξγεηα, θαη δηαζεζηκφηεηα πγξψλ θαπζίκσλ θαη θπζηθνχ αεξίνπ ζε ρακειέο ηηκέο, πνπ έθαλε ηε ιεηηνπξγία ιεβήησλ νηθνλνκηθά ζπκθέξνπζα.

13 Ιζηνξηθή αλαδξνκή ησλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο πλερίδνληαο κε ην παξάδεηγκα ησλ Η.Π.Α., ε βηνκεραληθή ζπκπαξαγσγή κεηψζεθε ζην 15% ηνπ φινπ δπλακηθνχ ειεθηξνπαξαγσγήο κέρξη ην 1950 θαη έπεζε ζην 5% κέρξη ην Η πνξεία απηή έρεη πιένλ αληηζηξαθεί φρη κφλνλ ζηηο Η.Π.Α. αιιά θαη ζε ρψξεο ηεο Δπξψπεο, ζηελ Ιαπσλία θ.ά., γεγνλφο ην νπνίν νθείιεηαη θπξίσο ζηελ απφηνκε αχμεζε ησλ ηηκψλ ησλ θαπζίκσλ απφ ην 1973 θαη κεηά. Η αλνδηθή πνξεία ζηε δηάδνζε ηεο ζπκπαξαγσγήο ζπλνδεχηεθε θαη απφ αμηνζεκείσηε πξφνδν ηεο ζρεηηθήο ηερλνινγίαο. Οη βειηηψζεηο θαη εμειίμεηο ζπλερίδνληαη θαη λέεο ηερληθέο αλαπηχζζνληαη θαη δνθηκάδνληαη, αιιά ήδε ε ζπκπαξαγσγή έρεη θζάζεη ζε επίπεδν σξηκφηεηαο κε απνδεδεηγκέλε απνδνηηθφηεηα θαη αμηνπηζηία.

14 Σα ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο κπνξνχλ λα ραξαθηεξηζζνχλ είηε σο ζπζηήκαηα «θνξπθήο» (Toping Systems) είηε σο ζπζηήκαηα «βάζεο» (Bottoming Systems). ηα ζπζηήκαηα θνξπθήο, ξεπζηφ πςειήο ζεξκνθξαζίαο ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηζκνχ, ελψ ε απνβαιιφκελε ζεξκφηεηα ρακειήο ζεξκνθξαζίαο ρξεζηκνπνηείηαη ζε ζεξκηθέο δηεξγαζίεο, ζέξκαλζε ρψξσλ ή αθφκε θαη γηα παξαγσγή πξφζζεηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. ηα ζπζηήκαηα βάζεο, παξάγεηαη πξψηα ζεξκηθή ελέξγεηα πςειήο ζεξκνθξαζίαο (π.ρ. ζε θνχξλνπο ραιπβνπξγείσλ, παινπξγείσλ, εξγνζηαζίσλ ηζηκέληνπ, θιπ) θαη θαηφπηλ ηα ζεξκά αέξηα δηνρεηεχνληαη ζπλήζσο ζε ιέβεηα αλαθνκηδήο ζεξκφηεηαο, φπνπ παξάγεηαη αηκφο πνπ θηλεί αηκνζηξνβηινγελλήηξηα. Δίλαη επίζεο, δπλαηφ ηα ζεξκά αέξηα λα δηνρεηεπζνχλ ζε αεξηνζηξφβηιν, πνπ θηλεί ηελ ειεθηξνγελλήηξηα, ρσξίο ηελ παξεκβνιή ιέβεηα.

15 πζηήκαηα Αηκνζηξνβίινπ Δίλαη ηα πην δηαδεδνκέλα ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο, θαηάιιεια γηα ηζρείο 500 kw -100 MW ή θαη κεγαιχηεξεο. Μπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηήζνπλ νπνηνδήπνηε θαχζηκν. Αθφκε θαη ζηεξεά απφβιεηα θαίγνληαη ζε εηδηθνχο ιέβεηεο εθνδηαζκέλνπο κε ζπζηήκαηα θαηαθξάηεζεο ή θαη εμνπδεηέξσζεο ξχπσλ θαη ηνμηθψλ νπζηψλ, πνπ δεκηνπξγνχληαη θαηά ηελ θαχζε. Ο βαζκφο απφδνζεο θζάλεη ην 60-85% (λα ζεκεησζεί φηη ν βαζκφο απφδνζεο ελφο ζπκβαηηθνχ αηκνειεθηξηθνχ ζηαζκνχ είλαη γχξσ ζην 35%). Σα ζπζηήκαηα αηκνζηξνβίινπ έρνπλ πςειή αμηνπηζηία, πνπ θζάλεη ην 95%, πςειή δηαζεζηκφηεηα θαη κεγάιε δηάξθεηα δσήο (25-35 έηε). Ο ρξφλνο εγθαηάζηαζεο είλαη ζρεηηθά κεγάινο: κήλεο γηα κηθξέο κνλάδεο θαη κέρξη ηξία έηε γηα κεγαιχηεξα ζπζηήκαηα.

16 Οη ηξεηο βαζηθέο δηαηάμεηο ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο κε αηκνζηξφβηιν είλαη: Με αηκνζηξφβηιν αληίζιηςεο Με αηκνζηξφβηιν απνκάζηεπζεο Με αηκνζηξφβηιν κε θχθιν βάζεο αηκνχ

17 πζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο κε αηκνζηξφβηιν αληίζιηςεο Αηκφο πςειήο πίεζεο ( bar) θαη ζεξκνθξαζίαο ( C) παξάγεηαη ζε ιέβεηα κε θαηαλάισζε θαπζίκνπ θαη ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ θίλεζε αηκνζηξνβίινπ, ζηνλ άμνλα ηνπ νπνίνπ είλαη ζπλδεδεκέλε ειεθηξνγελλήηξηα. Ο αηκφο βγαίλεη απφ ηνλ ζηξφβηιν ζε πίεζε θαη ζεξκνθξαζία θαηάιιειε γηα ηηο ζεξκηθέο δηεξγαζίεο. Ο φξνο "αληίζιηςε" νθείιεηαη ζην φηη ε πίεζε απηή είλαη κεγαιχηεξε ηεο αηκνζθαηξηθήο (3-20 bar). Απνκάζηεπζε (δει. εμαγσγή) κέξνπο ηνπ αηκνχ απφ ελδηάκεζεο βαζκίδεο ηνπ ζηξνβίινπ ζηηο επηζπκεηέο πηέζεηο είλαη επίζεο δπλαηή.

18 πζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο κε αηκνζηξφβηιν απνκάζηεπζεο Μέξνο ηνπ αηκνχ απνκαζηεχεηαη απφ κία ή πεξηζζφηεξεο ελδηάκεζεο βαζκίδεο ηνπ ζηξνβίινπ ζηηο επηζπκεηέο πηέζεηο, ελψ ν ππφινηπνο απνηνλψλεηαη κέρξη ηελ πίεζε ηνπ ζπκππθλσηή (ιέγεηαη θαη ςπγείν αηκνχ) πνπ είλαη 0,05-0,10bar.

19 ε ζχγθξηζε κε ην ζχζηεκα απνκάζηεπζεο, ην ζχζηεκα αληίζιηςεο έρεη ηα εμήο πιενλεθηήκαηα: απιή κνξθή, κηθξφηεξν θφζηνο, κεησκέλε ή θαη θαζφινπ αλάγθε ςπθηηθνχ λεξνχ, πςειφηεξν βαζκφ απφδνζεο (πεξίπνπ 85% έλαληη 80% γηα ηα ζπζηήκαηα απνκάζηεπζεο), θπξίσο δηφηη δελ απνβάιιεη ζεξκφηεηα ζην πεξηβάιινλ κέζσ ςπγείνπ.

20 εκαληηθφ κεηνλέθηεκα ηνπ ζπζηήκαηνο αληίζιηςεο είλαη φηη ε παξαγφκελε ειεθηξηθή ελέξγεηα είλαη ζηελά ζπλδεδεκέλε κε ηελ απαηηνχκελε ζεξκφηεηα. Έηζη, είλαη αδχλαηε ε αλεμάξηεηε ιεηηνπξγία ηνπ αηκνειεθηξηθνχ ζηαζκνχ απφ ην δίθηπν ζέξκαλζεο, θαη είλαη αλαγθαία ε ακθίδξνκε ζχλδεζε κε ην εζληθφ δίθηπν ειεθηξηζκνχ γηα ηελ θάιπςε πξφζζεησλ αλαγθψλ ή γηα ηε δηνρέηεπζε ηεο πηζαλήο πεξίζζεηαο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Αληίζεηα, ηα ζπζηήκαηα απνκάζηεπζεο έρνπλ ηε δπλαηφηεηα αλεμάξηεηεο (κέζα ζε νξηζκέλα φξηα) ξχζκηζεο ηεο ειεθηξηθήο θαη ζεξκηθήο ηζρχνο. Απηφ επηηπγράλεηαη κε ξχζκηζε ηεο νιηθήο παξνρήο αηκνχ θαη επνκέλσο ηεο παξνρήο αηκνχ πξνο ηνλ ζπκππθλσηή.

21 πζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο κε αηκνζηξφβηιν κε θχθιν βάζεο αηκνχ Αξθεηέο βηνκεραλίεο (π.ρ. ραιπβνπξγεία, παινπξγεία, θεξακνπξγεία, εξγνζηάζηα ηζηκέληνπ, εξγνζηάζηα αινπκηλίνπ, δηπιηζηήξηα πεηξειαίνπ, θιπ) έρνπλ αέξηα απφβιεηα πςειήο ζεξκνθξαζίαο. Μεηά ηε ζεξκηθή δηεξγαζία, ηα αέξηα απηά κπνξνχλ λα πεξάζνπλ κέζα απφ ιέβεηα αλαθνκηδήο ζεξκφηεηαο, φπνπ παξάγεηαη αηκφο πνπ θηλεί κηα αηκνζηξνβηινγελλήηξηα. Έηζη, ε κνλάδα παξαγσγήο ζεξκφηεηαο κεηαηξέπεηαη ζε ζχζηεκα ζπκπαξαγσγήο κε θχθιν βάζεο αηκνχ.

22 πζηήκαηα αεξηνζηξνβίινπ Τπάξρνπλ δπν βαζηθέο δηαηάμεηο ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο κε αεξηνζηξφβηιν : Αλνηθηνχ θχθινπ (ε πιεηνςεθία ησλ κνλάδσλ αεξηνζηξνβίινπ) Κιεηζηνχ θχθινπ

23 πζηήκαηα αεξηνζηξνβίινπ αλνηθηνχ θχθινπ Αέξαο αλαξξνθάηαη απφ ηελ αηκφζθαηξα, ζπκπηέδεηαη θαη νδεγείηαη ζηνλ ζάιακν θαχζεο. Σα θαπζαέξηα απνηνλψλνληαη ζηνλ αεξηνζηξφβηιν (πνπ θηλεί ηε γελλήηξηα), απφ ηνλ νπνίν βγαίλνπλ κε ζεξκνθξαζία C. Η ζεκαληηθή ηζρχο πνπ απαηηείηαη γηα ηελ θίλεζε ηνπ ζπκπηεζηή θαη ε πςειή ζεξκνθξαζία εμφδνπ ησλ θαπζαεξίσλ είλαη νη θπξίεο αηηίεο ηνπ κηθξνχ βαζκνχ απφδνζεο ελφο ηέηνηνπ ζπζηήκαηνο ειεθηξνπαξαγσγήο (25-35% θαη ζε ζχγρξνλεο πξνεγκέλεο κνλάδεο 40%).

24 πζηήκαηα αεξηνζηξνβίινπ αλνηθηνχ θχθινπ Η πςειή ζεξκνθξαζία ησλ θαπζαεξίσλ θάλεη ηηο κνλάδεο απηέο ηδαληθέο γηα ζπκπαξαγσγή θαη απμάλεη ηνλ βαζκφ απφδνζεο ζην %. Τπάξρνπλ δχν βαζηθνί ηξφπνη εθκεηάιιεπζεο ηεο ζεξκφηεηαο ησλ θαπζαεξίσλ: Άκεζε ρξήζε ζε ζεξκηθέο δηεξγαζίεο (ζέξκαλζε, μήξαλζε, θιπ). Γηνρέηεπζε ησλ θαπζαεξίσλ ζε ιέβεηα αλαθνκηδήο ζεξκφηεηαο (ιέγεηαη θαη ιέβεηαο θαπζαεξίσλ) φπνπ παξάγεηαη αηκφο πςειψλ ραξαθηεξηζηηθψλ, πνπ είλαη θαηάιιεινο φρη κφλνλ γηα ζεξκηθέο δηεξγαζίεο αιιά θαη γηα ηελ θίλεζε αηκνζηξνβίινπ (ζπλδεδεκέλνπ κε γελλήηξηα ή άιιν κεράλεκα). Καη ζηνπο δπν ηξφπνπο, είλαη δπλαηή ε αχμεζε ηνπ ζεξκηθνχ πεξηερνκέλνπ (δει. ηεο ζεξκνθξαζίαο) ησλ θαπζαεξίσλ, θαη επνκέλσο ηεο απνδηδφκελεο ζεξκφηεηαο, φηαλ απαηηείηαη. Απηφ επηηπγράλεηαη ράξε ζηελ πςειή πεξηεθηηθφηεηα νμπγφλνπ ησλ θαπζαεξίσλ. Καπζηήξεο ηνπνζεηεκέλνη κεηά ηνλ αεξηνζηξφβηιν ρξεζηκνπνηνχλ ηα θαπζαέξηα γηα ηελ θαχζε πξφζζεηνπ θαπζίκνπ.

25 πζηήκαηα αεξηνζηξνβίινπ αλνηθηνχ θχθινπ Σα ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο κε αεξηνζηξφβηιν αλνηθηνχ θχθινπ έρνπλ ηζρχ 100 kw MW. Λεηηνπξγνχλ ζπλήζσο κε θπζηθφ αέξην ε ειαθξά απνζηάγκαηα πεηξειαίνπ (π.ρ. diesel), ελψ επνίσλεο παξνπζηάδνληαη νη πξννπηηθέο γηα ρξήζε γαηαλζξάθσλ ζε εμαεξησκέλε κνξθή. Μπνξνχλ επίζεο λα ρξεζηκνπνηεζνχλ θαχζηκα αέξηα, πνπ παξάγνληαη, π.ρ., θαηά ηελ θαηαιπηηθή ζράζε πδξνγνλαλζξάθσλ ζε δηυιηζηήξηα πεηξειαίνπ. Γεληθά, πάλησο, ρξεηάδεηαη πξνζνρή: επεηδή ηα πηεξχγηα ηνπ αεξηνζηξνβίινπ είλαη εθηεζεηκέλα ζηα πξντφληα ηεο θαχζεο, ηα πξντφληα απηά πξέπεη λα κελ έρνπλ ζπζηαηηθά πνπ πξνθαινχλ δηάβξσζε (λάηξην, θάιην, αζβέζηην, ζείν, θιπ) θαη ηα ζηεξεά ζσκαηίδηα πξέπεη λα είλαη αξθεηά κηθξνχ κεγέζνπο ψζηε λα κελ πξνθαινχλ θζνξά θαηά ηελ πξφζθξνπζε ηνπο ζηα πηεξχγηα. Δάλ ην θαπζαέξην πεξηέρεη ηέηνηα ζπζηαηηθά, πξέπεη λα θαζαξηζζεί κε εηδηθέο δηαηάμεηο, πξηλ νδεγεζεί ζηνλ αεξηνζηξφβηιν. Δίλαη επίζεο ελδερφκελν, ην θαχζηκν λα ρξεηαζζεί θαζαξηζκφ, πξηλ απφ ηελ εηζαγσγή ηνπ ζηνλ ζάιακν θαχζεο. Πεξηγξαθή ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο

26 πζηήκαηα αεξηνζηξνβίινπ αλνηθηνχ θχθινπ Ο ρξφλνο εγθαηάζηαζεο ησλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο αεξηνζηξνβίισλ είλαη 9-14 κήλεο γηα ηζρχ κέρξη 7 MW θαη θζάλεη ηα δπν έηε γηα κεγαιχηεξεο κνλάδεο. Η αμηνπηζηία θαη ε κέζε εηήζηα δηαζεζηκφηεηα ζπζηεκάησλ αεξηνζηξνβίινπ, πνπ ρξεζηκνπνηνχλ θπζηθφ αέξην, είλαη ζπγθξίζηκεο κε εθείλεο ησλ ζπζηεκάησλ αηκνζηξνβίινπ. Οη κνλάδεο πνπ ιεηηνπξγνχλ κε πγξφ θαχζηκν απαηηνχλ πην ζπρλέο ζπληεξήζεηο, κε ζπλέπεηα ηε ρακειφηεξε δηαζεζηκφηεηα. Η ρξήζηκε δηάξθεηα δσήο είλαη έηε θαη κπνξεί λα κεησζεί ζεκαληηθά απφ θαχζηκν θαθήο πνηφηεηαο ή αλεπαξθή ζπληήξεζε.

27 πζηήκαηα αεξηνζηξνβίινπ θιεηζηνχ θχθινπ Σν εξγαδφκελν ξεπζηφ (ζπλήζσο ήιην ή αέξαο) θπθινθνξεί ζε θιεηζηφ θχθισκα. Θεξκαίλεηαη κέρξη ηελ θαηάιιειε ζεξκνθξαζία ζε ελαιιάθηε ζεξκφηεηαο, πξηλ απφ ηελ είζνδν ζηνλ αεξηνζηξφβηιν, θαη ςχρεηαη κεηά ηελ έμνδν ηνπ απφ απηφλ. Καζψο ην ξεπζηφ δελ ζπκκεηέρεη ζηελ θαχζε, δηαηεξείηαη θαζαξφ θαη έηζη απνθεχγεηαη ε κεραληθή θαη ρεκηθή δηάβξσζε ηνπ αεξηνζηξνβίινπ απφ ηα πξντφληα ηεο θαχζεο.

28 πζηήκαηα αεξηνζηξνβίινπ θιεηζηνχ θχθινπ Η εμσηεξηθή θαχζε επηηξέπεη ηε ρξήζε νπνηνπδήπνηε θαπζίκνπ ζηα ζπζηήκαηα απηά: άλζξαθαο, απφβιεηα βηνκεραληψλ ή αζηηθά απφβιεηα, βηνκάδα, πγξά ή αέξηα θαχζηκα παξαγφκελα απφ βηνκάδα, θιπ. Ππξεληθή ή ειηαθή ελεξγεία κπνξνχλ επίζεο λα απνηειέζνπλ ηελ πεγή ζεξκφηεηαο. ηελ Δπξψπε θαη Ιαπσλία ιεηηνπξγνχλ ζπζηήκαηα απηνχ ηνπ ηχπνπ κε ηζρείο 2-50 ΜW, ν αξηζκφο ηνπο φκσο είλαη πεξηνξηζκέλνο. Μεηά ηελ απφθηεζε αξθεηήο εκπεηξίαο, ε αμηνπηζηία ησλ ζπζηεκάησλ θιεηζηνχ θχθινπ πξνβιέπεηαη φηη ζα είλαη ηνπιάρηζηνλ ίζε κε εθείλε ησλ ζπζηεκάησλ αλνηθηνχ θχθινπ, ελψ ε δηαζεζηκφηεηα ζα είλαη πςειφηεξε ράξε ζηηο κηθξφηεξεο απαηηήζεηο ζπληήξεζεο, πνπ νθείινληαη ζηελ θαζαξφηεηα ηνπ εξγαδφκελνπ ξεπζηνχ.

29 πζηήκαηα κε Παιηλδξνκηθή Μεραλή Δζσηεξηθήο Καχζεο Γηαθξίλνληαη ζε ηξεηο θαηεγνξίεο : Μνλάδεο κηθξήο θιίκαθαο κε αεξηνκεραλή ( kw) ή θηλεηήξα Diesel ( kw) πζηήκαηα κέζεο ηζρχνο (1 6 MW) κε αεξηνκεραλή ή θηλεηήξα Diesel πζηήκαηα κεγάιεο ηζρχνο (άλσ ησλ 6 MW) κε θηλεηήξα Diesel

30 πζηήκαηα κε Παιηλδξνκηθή Μεραλή Δζσηεξηθήο Καχζεο Αεξηνκεραλέο (gas engines) νλνκάδνληαη νη παιηλδξνκηθέο κεραλέο εζσηεξηθήο θαχζεο πνπ ιεηηνπξγνχλ κε αέξην θαχζηκν (θπζηθφ αέξην, βηναέξην θιπ). Γηαθξίλνληαη νη εμήο ηχπνη: Βελδηλνθηλεηήξεο απηνθίλεησλ πνπ έρνπλ κεηαηξαπεί ζε αεξηνκεραλέο. Είλαη ζπλήζσο κηθξέο κεραλέο (15-30 kw), ειαθξέο, κε κεγάιε ζπγθέληξσζε ηζρύνο. Χάξε ζηε καδηθή παξαγσγή νη ηηκέο ηνπο είλαη ρακειέο αιιά ε δηάξθεηα δσήο ηνπο είλαη ζρεηηθά κηθξή. Η κεηαηξνπή πνιύ ιίγν επεξεάδεη ηνλ βαζκό απόδνζεο, ελώ κεηώλεη ηελ ηζρύ θαηά 18% πεξίπνπ. Κηλεηήξεο diesel απηνθηλήησλ πνπ έρνπλ κεηαηξαπεί ζε αεξηνκεραλέο. Έρνπλ ηζρύ κέρξη 200 kw. Η κεηαηξνπή ζπλήζσο δελ πξνθαιεί κείσζε ηεο ηζρύνο, θαζώο ππάξρεη πεξηζώξην κείσζεο ηεο πεξίζζεηαο αέξα.

31 πζηήκαηα κε Παιηλδξνκηθή Μεραλή Δζσηεξηθήο Καχζεο ηαζεξέο κεραλέο πνπ έρνπλ κεηαηξαπεί ζε αεξηνκεραλέο ή πνπ έρνπλ απφ ηελ αξρή ζρεδηαζζεί σο αεξηνκεραλέο. Οη κεραλέο απηέο είλαη βαξηέο θαη ζηηβαξέο. Καηαζθεπάδνληαη γηα εθαξκνγέο ζηε βηνκεραλία. Η ηζρύο ηνπο θζάλεη ηα 3 MW. Η αλζεθηηθή θαηαζθεπή ηνπο κεηώλεη ηηο απαηηήζεηο ζπληεξήζεσλ αιιά απμάλεη ην θόζηνο αγνξάο ηνπο. Είλαη κεραλέο θαηάιιειεο γηα ζπλερή ιεηηνπξγία ζε πςειό θνξηίν. ηαζεξέο κεραλέο δηπινχ θαπζίκνπ. Είλαη θηλεηήξεο diesel ηζρύνο κέρξη 6 MW. Τν θαύζηκν απνηειείηαη θαηά 90% από θπζηθό αέξην, ε έλαπζε ηνπ νπνίνπ γίλεηαη όρη κε ζπηλζηξηζηή αιιά κε έγρπζε πγξνύ θαπζίκνπ diesel, (πνπ απνηειεί ην ππόινηπν 10% ηεο πξνζθεξόκελεο ελέξγεηαο). Tν πιενλέθηεκα όηη κπνξνύλ λα ιεηηνπξγνύλ είηε κε θπζηθό αέξην είηε κε diesel, ην νπνίν βέβαηα απμάλεη ην θόζηνο αγνξάο θαη ζπληήξεζεο.

32 πζηήκαηα κε Παιηλδξνκηθή Μεραλή Δζσηεξηθήο Καχζεο Οη θηλεηήξεο diesel δηαθξίλνληαη ζε ηαρχζηξνθνπο, κεζφζηξνθνπο θαη βξαδχζηξνθνπο. Η ζεξκνθξαζία ησλ θαπζαεξίσλ είλαη C, δει. αηζζεηά ρακειφηεξε απφ εθείλε ηνπ αεξηνζηξνβίινπ, γη' απηφ θαη θάλεη πην ζπρλή ηελ αλάγθε γηα ζπκπιεξσκαηηθή ζεξκφηεηα. Απηή απνθηάηαη κε ηνπνζέηεζε θαπζηήξα θαη πξνζαγσγή αέξα γηα θαχζε ζπκπιεξσκαηηθνχ θαπζίκνπ ζηνλ ιέβεηα θαπζαεξίσλ (ή ζηνλ θιίβαλν ηεο ζεξκηθήο δηεξγαζίαο), ή κε εγθαηάζηαζε βνεζεηηθνχ ιέβεηα. Οη κεγάινη θηλεηήξεο πξνζθέξνπλ ηε δπλαηφηεηα ζπλδπαζκέλνπ θχθινπ.

33 πζηήκαηα κε Παιηλδξνκηθή Μεραλή Δζσηεξηθήο Καχζεο

34 Δπεμήγεζε Γεληθνχ Γηαγξάκκαηνο ξνήο ελφο ηέηνηνπ ζπζηήκαηνο (δελ απνηειεί ηε κφλε ιχζε) Ο θηλεηήξαο θηλεί ηε γελλήηξηα. Σέζζεξεηο ελλαιάθηεο αλαθηνχλ ζεξκφηεηα απφ ξεπζηά πνπ έρνπλ ζρέζε κε ηε ιεηηνπξγία ηεο κεραλήο: υσγείο λαδιού, υσγείο νερού (ηνπ θιεηζηνχ θπθιψκαηνο ηνπ θηλεηήξα), υσγείο αέρα σπερπλήρφζης θαη ελαιιάθηεο αλαθνκηδήο ζεξκφηεηαο απφ ηα θαπζαέξηα ηνπ θηλεηήξα (ή λέβηηας κασζαερίφν). Με ηε ζεξκφηεηα απηή ζεξκαίλεηαη ην λεξφ πνπ πξννξίδεηαη γηα δηάθνξεο ρξήζεηο. ε ζπζηήκαηα κέζεο θαη κεγάιεο ηζρχνο, ε ζεξκφηεηα επαξθεί θαη γηα ηελ παξαγσγή αηκνχ. Οη κηθξνί θηλεηήξεο δελ έρνπλ ςπγείν ιαδηνχ. Δμάιινπ, φηαλ ν θηλεηήξαο δελ είλαη εθνδηαζκέλνο κε ζηξνβηινπιεξσηή (ζε κνλάδεο πξνο ην θάησ φξην ηεο πεξηνρήο ηζρχνο), δελ ππάξρεη ςπγείν αέξα ππεξπιήξσζεο.

35 Δπεμήγεζε ζρήκαηνο Η ζπγθέληξσζε ηζρχνο ηνπ θηλεηήξα απμάλεη κε ππεξπιήξσζε ηνπ ζαιάκνπ θαχζεο. Ο ζηξνβηινπιεξσηήο (ιέγεηαη θαη δεχγνο ππεξπιήξσζεο) απνηειείηαη απφ αεξηνζηξφβηιν, πνπ θηλείηαη κε ηα θαπζαέξηα ηνπ θηλεηήξα θαη θηλεί θπγνθεληξηθφ αεξνζπκπηεζηή. Δμαηηίαο ηεο πςειήο ζεξκνθξαζίαο εμφδνπ απφ ηνλ ζηξνβηινπιεξσηε ( C), ν αέξαο έρεη ρακειή ππθλφηεηα. Γηα λα απμεζεί ν βαζκφο πιεξφηεηαο ησλ θπιίλδξσλ, ν αέξαο ςχρεηαη ζε ειδικό υσγείο (ςπγείν αέξα ππεξπιήξσζεο ΦΑ) πξνζθέξνληαο ζεξκφηεηα ζην λεξφ ρξήζεο.

36 Γηαθξίλνληαη δχν πεξηπηψζεηο απφ πιεπξάο ζεξκνθξαζίαο εμφδνπ ηνπ αέξα απφ ην ςπγείν: ρακειή ζεξκνθξαζία (πεξίπνπ 45 C), ή πςειή ζεξκνθξαζία (πεξίπνπ 90 C). Η ρακειή ζεξκνθξαζία ζπληειεί ζε πςειφηεξν βαζκφ πιεξφηεηαο θαη επνκέλσο πςειφηεξε ζπγθέληξσζε ηζρχνο. Όκσο, ε αλαθηψκελε ζεξκφηεηα βξίζθεη πεξηνξηζκέλε ρξήζε, δηφηη ην λεξφ ζηελ έμνδν ηνπ ςπγείνπ έρεη ρακειή ζεξκνθξαζία (30-35 C). Η ιχζε απηή κπνξεί λα επηιεγεί φηαλ ππάξρεη αλάγθε πξνζέξκαλζεο λεξνχ, πνπ έξρεηαη ζην ζχζηεκα κε ζεξκνθξαζία C. Δάλ ην λεξφ έξρεηαη ζην ζχζηεκα κε ζεξκνθξαζία C, φπσο ζπκβαίλεη π.ρ. ζηα δίθηπα θεληξηθήο ζέξκαλζεο, ηφηε ε ιχζε ηεο πςειήο ζεξκνθξαζίαο είλαη πξνηηκφηεξε απφ πιεπξάο εθκεηαιιεχζεσο ηεο ελεξγείαο ηνπ θαπζίκνπ, θαζψο απμάλεη ηνλ νιηθφ βαζκφ απφδνζεο ηνπ ζπζηήκαηνο θαηά 3-5%. Η ζεξκνθξαζηαθή ζηάζκε επεξεάδεη ηε ζρεηηθή σο πξνο ηε ξνή ηνπ λεξνχ ηνπνζέηεζε ησλ ηξηψλ ςπγείσλ (ιαδηνχ, λεξνχ θαη αέξα).

37 πζηήκαηα κε Παιηλδξνκηθή Μεραλή Δζσηεξηθήο Καχζεο Με αλάθηεζε ζεξκφηεηαο απφ ηα ηξία ςπγεία, ην λεξφ ζεξκαίλεηαη κέρξη ηνπο C. Καηφπηλ έξρεηαη ζηνλ ελαιιάθηε αλαθνκηδήο ζεξκφηεηαο ησλ θαπζαεξίσλ, φπνπ ζεξκαίλεηαη κέρξη ηνπο C ή θαη αηκνπνηείηαη. Μνλάδεο κεζαίνπ κεγέζνπο παξάγνπλ θνξεζκέλν αηκφ C, ελψ κεγάιεο κνλάδεο κπνξνχλ λα δψζνπλ ππέξζεξκν αηκφ κε πίεζε bar θαη ζεξκνθξαζία C. Η ειάρηζηε επηηξεπηή ζεξκνθξαζία ησλ θαπζαεξίσλ ζηελ έμνδν ηνπ ελαιιάθηε εμαξηάηαη απφ ηελ πεξηεθηηθφηεηα ηνπ θαπζίκνπ ζε ζείν. Γηα θαχζηκν diesel, ην φξην είλαη C, ελψ γηα θπζηθφ αέξην είλαη C.

38 πζηήκαηα κε Παιηλδξνκηθή Μεραλή Δζσηεξηθήο Καχζεο Ο βαζκφο απφδνζεο κηθξψλ θαη κεζαίσλ θηλεηήξσλ είλαη 35-45%, ελψ ζε ζπγρξφλνπο κεγάινπο θηλεηήξεο θζάλεη ην 50%. Ο βαζκφο απφδνζεο ελφο ζπζηήκαηνο ζπκπαξαγσγήο κε εκβνινθφξν θηλεηήξα εζσηεξηθήο θαχζεο βξίζθεηαη ζηελ πεξηνρή ηνπ 80%. Η δηάξθεηα δσήο είλαη έηε θαη εμαξηάηαη απφ ην κέγεζνο ηεο κνλάδαο, ηελ πνηφηεηα ηνπ θαπζίκνπ θαη ηελ πνηφηεηα ηεο ζπληήξεζεο. Οη παιηλδξνκηθνί θηλεηήξεο απαηηνχλ ηαθηηθφηεξε ζπληήξεζε απ' φ,ηη ηα πξνεγνχκελα ζπζηήκαηα κε απνηέιεζκα κηθξφηεξε εηήζηα δηαζεζηκφηεηα: 80-90%.

39 πζηήκαηα πλδπαζκέλνπ Κχθινπ Ο φξνο «ζπλδπαζκέλνο θχθινο» αλαθέξεηαη ζε ζπζηήκαηα κε δπν ζεξκνδπλακηθνχο θχθινπο, νη νπνίνη ζπλδένληαη κεηαμχ ηνπο κε θάπνην εξγαδφκελν ξεπζηφ θαη ιεηηνπξγνχλ ζε δηαθνξεηηθέο ζεξκνθξαζίεο. Ο θχθινο πςειήο ζεξκνθξαζίαο (θνξπθήο) απνβάιιεη ζεξκφηεηα, πνπ αλαθηάηαη θαη ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηνλ θχθιν ρακειήο ζεξκνθξαζίαο (βάζεο) γηα ηελ παξαγσγή πξφζζεηεο ειεθηξηθήο ή κεραληθήο ελέξγεηαο, απμάλνληαο έηζη ηνλ βαζκφ απφδνζεο. Σα πην δηαδεδνκέλα ζπζηήκαηα ζπλδπαζκέλνπ θχθινπ είλαη εθείλα κε ζπλδπαζκφ αεξηνζηξνβίινπ - αηκνζηξνβίινπ (θχθινη Joule - Rankine).

40 πζηήκαηα πλδπαζκέλνπ Κχθινπ Η πςειή πεξηεθηηθφηεηα νμπγφλνπ ζηα θαπζαέξηα ηνπ αεξηνζηξνβίινπ (πεξίπνπ 17%) επηηξέπεη ηελ θαχζε ζπκπιεξσκαηηθνχ θαπζίκνπ ζηνλ ιέβεηα θαπζαεξίσλ, εάλ θξηζεί αλαγθαία γηα ηελ αχμεζε ηζρχνο ηνπ ζπζηήκαηνο. Η ζπκπιεξσκαηηθή θαχζε απμάλεη ηνλ βαζκφ απφδνζεο ηνπ ζπζηήκαηνο θαηά ηε ιεηηνπξγία ζε κεξηθφ θνξηίν, αιιά θάλεη ηελ εγθαηάζηαζε (θαη ηδηαίηεξα ηηο δηαηάμεηο ξχζκηζεο θαη ειέγρνπ) πην πεξίπινθε.

41 πζηήκαηα πλδπαζκέλνπ Κχθινπ Η ηζρχο ησλ ζπζηεκάησλ ζπλδπαζκέλνπ θχθινπ θπκαίλεηαη ζπλήζσο ζηελ πεξηνρή MW, ελψ θαηαζθεπάδνληαη επίζεο θαη κηθξφηεξεο κνλάδεο κε ηζρχ 4-11 MW. Η ζπγθέληξσζε ηζρχνο (ηζρχο αλά κνλάδα φγθνπ) ησλ ζπζηεκάησλ απηψλ είλαη πςειφηεξε απφ ηε ζπγθέληξσζε ηζρχνο ησλ ζπζηεκάησλ απινχ θχθινπ αεξηνζηξνβίινπ (Joule) ή αηκνζηξνβίινπ (Rankine). Ο ρξφλνο εγθαηάζηαζεο είλαη 2-3 έηε. Δίλαη δπλαηή ε νινθιήξσζε ηεο εγθαηάζηαζεο ζε δχν ζηάδηα : Δγθαζίζηαηαη πξψηα ε κνλάδα αεξηνζηξνβίινπ, πνπ κπνξεί λα είλαη έηνηκε γηα ιεηηνπξγία ζε κήλεο. Δλψ απηή ιεηηνπξγεί, ζπκπιεξψλεηαη ην ζχζηεκα κε ηε κνλάδα ηνπ αηκνζηξνβίινπ. Η αμηνπηζηία ησλ ζπζηεκάησλ ζπλδπαζκέλνπ θχθινπ είλαη 80-85%, ε κέζε εηήζηα δηαζεζηκφηεηα 77-85% θαη ν νηθνλνκηθφο ρξφλνο δσήο έηε. Δίλαη επίζεο δπλαηφο ν ζπλδπαζκφο θχθινπ diesel κε θχθιν Rankine. Η δηάηαμε κνηάδεη κε απηή, φπνπ ε κνλάδα ζπκπηεζηή - ζαιάκνπ θαχζεο - αεξηνζηξνβίινπ αληηθαζίζηαηαη απφ ηνλ θηλεηήξα diesel θαη ηνπο ελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο πνπ ηνλ ζπλνδεχνπλ.

42 Κχθινη Βάζεο Rankine κε Οξγαληθά Ρεπζηά ηα ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο ζε θχθιν βάζεο, αλ αληί ηνπ εξγαδφκελνπ κέζνπ, πνπ είλαη ην λεξφ πνπ εμαηκίδεηαη κε αλάθηεζε ζεξκφηεηαο απφ αέξηα πςειήο ζεξκνθξαζίαο (600 o C ή θαη πςειφηεξεο), ρξεζηκνπνηεζνχλ νξγαληθά ξεπζηά, π.ρ. ηνινπέλε, πνπ έρνπλ ζεξκνθξαζία βξαζκνχ αξθεηά ρακειφηεξε εθείλεο ηνπ λεξνχ, είλαη δπλαηή ε παξαγσγή ειεθηξηθήο ή κεραληθήο ελέξγεηαο κε αλάθηεζε ζεξκφηεηαο ρακειήο ζεξκνθξαζίαο ( o C). Έηζη, πεγέο ζεξκφηεηαο κπνξνχλ λα είλαη ε ειηαθή ελέξγεηα, βηνκεραληθά απφβιεηα, γεσζεξκηθή ελέξγεηα, θαπζαέξηα ή ζεξκφηεηα ςχμεο κεραλψλ.

43 Κχθινη Βάζεο Rankine κε Οξγαληθά Ρεπζηά Η ηζρχο ησλ ζπζηεκάησλ απηψλ θπκαίλεηαη ζηελ πεξηνρή 2 MW - 10 MW. Ο βαζκφο απφδνζεο είλαη κηθξφο, 10-30%, αιιά ζεκαζία έρεη ην γεγνλφο φηη έλα ηέηνην ζχζηεκα παξάγεη πξφζζεηε ηζρχ ρσξίο λα μνδεχεη θαχζηκν. Απφ θαηαζθεπαζηηθήο πιεπξάο, ρξεηάδεηαη ηδηαίηεξε πξνζνρή ζηελ επηινγή ησλ πιηθψλ, γηα ηελ απνθπγή δηάβξσζεο απφ ην νξγαληθφ ξεπζηφ (π.ρ. ρξήζε αλνμείδσηνπ ράιπβα), θαη ζηε ζηεγαλφηεηα ησλ ζηνηρείσλ ηνπ ζπζηήκαηνο, ψζηε λα κελ δηαθεχγεη ην νξγαληθφ ξεπζηφ ζηελ αηκφζθαηξα. Ο ρξφλνο εγθαηάζηαζεο κηθξψλ ζπζηεκάησλ (κέρξη 50 kw ) θαη ηδηαίηεξα εθείλσλ πνπ είλαη θαηάιιεια γηα ρξήζε ζηνλ εκπνξηθφ-θηηξηαθφ ηνκέα, είλαη 4-8 κήλεο, ελψ γηα κεγαιχηεξεο κνλάδεο είλαη 1-2 έηε. Καζψο ε ηερλνινγία απηή είλαη ζρεηηθά λέα, δελ ππάξρνπλ αξθεηέο πιεξνθνξίεο γηα ηελ αμηνπηζηία ησλ ζπζηεκάησλ. Δθηηκάηαη φηη ε κέζε εηήζηα δηαζεζηκφηεηα ηνπο είλαη 80-90%. Η αλακελφκελε δηάξθεηα δσήο ηνπο είλαη πεξίπνπ 20 έηε. Πεξηγξαθή ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο

44 Σππνπνηεκέλεο Μνλάδεο πκπαξαγσγήο («Παθέηα») Οη κνλάδεο απηέο, κε ηζρχ kw, έρνπλ ηα αθφινπζα πιενλεθηήκαηα: ρακειφ θφζηνο κηθξφ φγθν εχθνιε εγθαηάζηαζε (ην κφλν πνπ ρξεηάδεηαη είλαη ε ζχλδεζε ηνπο κε ηα πδξαπιηθά θαη ειεθηξηθά δίθηπα) απηνκαηνπνηεκέλε ιεηηνπξγία ρσξίο ηε ζπλερή παξαθνινχζεζε απφ εμεηδηθεπκέλν πξνζσπηθφ Οη κνλάδεο απηέο ζπλήζσο έρνπλ θηλεηήξα diesel. ε ηζρείο κηθξφηεξεο ησλ 100 kw είλαη δπλαηή ε ρξήζε θηλεηήξα Otto, ελψ ζε ηζρείο κεγαιχηεξεο ησλ 600 kw είλαη δπλαηή ε ρξήζε αεξηνζηξνβίινπ. Μπνξνχλ λα ιεηηνπξγνχλ κε πγξφ ή αέξην θαχζηκν. Σν θπζηθφ αέξην είλαη ηδηαίηεξα θαηάιιειν θαχζηκν γηα ηηο κνλάδεο απηέο ράξε ζηελ θαζαξφηεηα, ηελ έιιεηςε αλάγθεο απνζήθεπζεο θαη ηε ρακειή ηηκή ηνπ.

45 Σππνπνηεκέλεο Μνλάδεο πκπαξαγσγήο («Παθέηα») ρεκαηηθή απεηθφληζε ηππνπνηεκέλεο κνλάδαο ζπκπαξαγσγήο κε παιηλδξνκηθή κεραλή εζσηεξηθήο θαχζεο

46 Σππνπνηεκέλεο Μνλάδεο πκπαξαγσγήο («Παθέηα») Σα παθέηα ζπκπαξαγσγήο κε θηλεηήξα diesel είλαη ηδηαίηεξα θαηάιιεια γηα ηηο εθαξκνγέο ηνπ εκπνξηθνχ-θηηξηαθνχ ηνκέα. Δίλαη γλσζηά επίζεο κε ην φλνκα «ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο κηθξήο θιίκαθαο» (small-scale cogeneration systems). Σν 27-35% ηεο ελέξγεηαο ηνπ θαπζίκνπ κεηαηξέπεηαη ζε ειεθηξηζκφ θαη ην 50-55% ζε ζεξκφηεηα.

47 Κπςέιιεο θαπζίκνπ (fuel cells) Οη θπςέιιεο (θειιία) θαπζίκνπ είλαη κηα ειεθηξνρεκηθή ζπζθεπή πνπ κεηαηξέπεη ηε ρεκηθή ελέξγεηα ηνπ θαπζίκνπ ζε ειεθηξηζκφ ρσξίο ηε κεζνιάβεζε ηεο θαχζεο. H 2 θαη Ο 2 αληηδξνχλ κε ηελ παξνπζία ειεθηξνιχηε θαη παξάγνπλ H 2 O ελψ ηαπηφρξνλα αλαπηχζζεηαη έλα ειεθηξνρεκηθφ δπαλκηθφ πνπ πξνθαιεί ξνή ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο ζην εμσηεξηθφ θχθισκα (κεραλή). Καζψο ε αληίδξαζε είλαη εμψζεξκε, παξάγεηαη ζεξκφηεηα πνπ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί.

48 Κπςέιεο θαπζίκνπ (fuel cells) Ο ειεθηξνιχηεο παίδεη ζεκαληηθφ ξφιν ζηε ιεηηνπξγία ηνπ θπςειψλ θαπζίκνπ θαη ηελ παξαγσγή ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο γηαηί απαγνξεχεη ηελ δηέιεπζε αξλεηηθψλ ηφλησλ ή άιισλ νπζηψλ απφ ηελ άλνδν ζηελ θάζνδν. Τπάξρνπλ δηαθνξεηηθά είδε θπςειψλ θαπζίκνπ πνπ ιεηηνπξγνχλ θάησ απφ δηαθνξεηηθέο ζεξκνθξαζίεο θαη ε βαζηθή ηνπο δηαθνξά είλαη ην είδνο ηνπ ειεθηξνιχηε πνπ ρξεζηκνπνηείηαη. Με βάζε ηνλ ειεθηξνιχηε επηιέγεηαη ηφζν ην πιηθφ ησλ ειεθηξνδίσλ φζν θαη ην είδνο ηνπ θαπζίκνπ. Οη πιένλ δηαδεδνκέλνη ηχπνη θπςειψλ θαπζίκνπ είλαη Αιθαιηθέο θπςέιεο θαπζίκνπ (AFC), Κπςέιεο ηεγκέλνπ αλζξαθηθνχ άιαηνο (Molten Carbonate-MCFC), Κπςέιεο θσζθνξηθνχ νμένο (Phosphoric Acid-PAFC), Κπςέιεο ζηεξενχ νμεηδίνπ (Solid Oxide-SOFC), Κπςέιεο κεκβξάλεο αληαιιαγήο ηφλησλ (Proton Exchange Mebrane-PEM)

49 Κπςέιεο θαπζίκνπ (fuel cells) Απφ ηνπο δηάθνξνπο ηχπνπο θπςειψλ θαπζίκνπ, κφλν νη θπςέιεο θσζθνξηθνχ νμέσο έρνπλ αλαπηπρζεί ζε βαζκφ πνπ λα είλαη ήδε θαηάιιειεο γηα ζηαζκνχο ειεθηξνπαξαγσγήο θαη είλαη ζήκεξα εκπνξηθά δηαζέζηκεο Δπηδεηθηηθέο κνλάδεο ηζρχνο 25 kw -11 MW έρνπλ θαηαζθεπαζζεί ζε δηάθνξεο Δπξσπατθέο ρψξεο, ζηηο Η.Π.Α. θαη ζηελ Ιαπσλία. Η ζεξκνθξαζία ιεηηνπξγίαο ηνπο (πεξίπνπ 200 C) πεξηνξίδεη ηε ζεξκνθξαζία ηεο αλαθηψκελεο ζεξκφηεηαο. Τπάξρνπλ ζήκεξα ηππνπνηεκέλεο κνλάδεο ζπκπαξαγσγήο κε ζεξκφηεηα πνπ είλαη δηαζέζηκε ζε ζεξκνθξαζία C

50 Κπςέιιεο θαπζίκνπ (fuel cells) Οη θπςέιεο θαπζίκνπ είλαη θαηάιιειεο γηα ζπκπαξαγσγή ζηνλ βηνκεραληθφ θαη ζηνλ εκπνξηθφ-θηηξηαθφ ηνκέα (ηδηαίηεξα ζε ζπλδπαζκφ κε ην θπζηθφ αέξην). Κχξηα πιενλεθηήκαηα ηνπο είλαη ηα αθφινπζα: Πεξηγξαθή ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο αξζξσηή (modular) δνκή, πνπ δηεπθνιχλεη ηελ θαηαζθεπή κνλάδσλ κε ηελ επηζπκεηή ηζρχ, δηαηήξεζε πςεινχ ειεθηξηθνχ βαζκνχ απφδνζεο αθφκε θαη ζε κεξηθφ θνξηίν (δει. θνξηίν κηθξφηεξν ηνπ νλνκαζηηθνχ), επθνιία απηνκαηηζκνχ, ρακειέο εθπνκπέο ξχπσλ, ρακειή ζηάζκε ζνξχβνπ. Μεηνλεθηήκαηά ηνπο, πνπ εκπνδίδνπλ πξνο ην παξφλ, ηελ επξεία δηάδνζή ηνπο, είλαη: ην πςειφ θφζηνο θαηαζθεπήο, θαη ε ζρεηηθά κηθξή δηάξθεηα δσήο.

51 χζηεκα Κχξηα ηερληθά ραξαθηεξηζηηθά ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο Ηιεθηξ. Ιζρχο (MW) Μέζε εηήζηα δηαζεζηκφη. % Ηιεθηξηθφο βαζκφο απφδνζεο % Πιήξεο θνξηίν Φνξηίν 50% Οιηθφο βαζκφο απφδνζεο % Λφγνο ειεθηξηζκνχ πξνο ζεξκφηεηα Αηκνζηξνβίινπ 0,5-100* ,1 0,3 Αεξηνζηξνβίινπ αλνηθηνχ ηχπνπ Αεξηνζηξνβίινπ θιεηζηνχ ηχπνπ πλδπαζκέλνπ θχθινπ αεξην /αηκνζηξνβίινπ 0, ,5 0,8 0, ,5 0, * ,6 1,1 Κηλεηήξα diesel 0, ,2 2,4 «Παθέην» κε παιηλδξ. θηλεηήξα Πεξηγξαθή ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο 0, ,5 0,7 Κπςέιιεο θαπζίκ. 0, ,8 1,0

52 ηνλ Πίλαθα 100* Η ηηκή ησλ 100 MW ηζρχεη γηα βηνκεραληθέο εθαξκνγέο. πζηήκαηα απηνχ ηνπ ηχπνπ, δει. αηκνζηξνβίινπ θαη ζπλδπαζκέλνπ θχθινπ θαηαζθεπάδνληαη θαη γηα κεγαιχηεξε ηζρχ. Η κέζε εηήζηα δηαζεζηκφηεηα είλαη ην πνζνζηφ ηνπ ρξφλνπ (π.ρ ψξεο ηνπ έηνπο) θαηά ην νπνίν έλα ζχζηεκα ιεηηνπξγεί ηθαλνπνηεηηθά, παίξλνληαο ππφςε ηε πξνιεπηηθή ζπληήξεζε θαη ηηο έθηαθηεο βιάβεο.

53 Ηιεθηξηθφο βαζκφο απφδνζεο (ή κεραληθόο, αλ πξόθεηηαη γηα παξαγσγή κεραληθνύ έξγνπ): ε e = W/H fσ Θεξκηθφο βαζκφο απφδνζεο: ε h = Q/H fσ Οιηθφο ελεξγεηαθφο βαζκφο απφδνζεο: ε = ε e + ε h = (W + Q) / H fσ Οιηθφο εμεξγεηαθφο βαζκφο απφδνζεο: δ = (W + E Q ) / E fσ Λφγνο ειεθηξηζκνχ πξνο ζεξκφηεηα (power to heat ratio): Δλεξγεηαθή ζπκπεξηθνξά ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο PHR = W/Q Γείθηεο ελεξγεηαθήο ζπκπεξηθνξάο Λφγνο εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο θαπζίκνπ (fuel energy savings ratio): W : ειεθηξηθή (ή κεραληθή) ηζρύο Q : ζεξκηθή ηζρύο H fσ : ηζρύο θαπζίκνπ πνπ θαηαλαιίζθεηαη από ην ζύζηεκα ζπκπαξαγσγήο: H fσ= m fσ H u m f : παξνρή θαπζίκνπ H u : θαηώηεξε ζεξκνγόλνο ηθαλόηεηα θαπζίκνπ H fw : ηζρύο θαπζίκνπ γηα ηε ρσξηζηή παξαγσγή ειεθηξηθήο ή κεραληθήο ηζρύνο W H fq : ηζρύο θαπζίκνπ γηα ηε ρσξηζηή παξαγσγήο ζεξκόηεηαο Q H fx : νιηθή ηζρύο θαπζίκνπ (ή θαπζίκσλ) γηα ηε ρσξηζηή παξαγσγή ησλ W θαη Q (δειαδή ρσξίο ζπκπαξαγσγή): H fx = H fw + H fq =( m f H u ) W + (m f H u ) Q E Q : ξνή ζεξκηθήο εμέξγεηαο πνπ αληηζηνηρεί ζηε ζεξκηθή ηζρύ Q E f : ξνή εμέξγεηαο θαπζίκνπ: E f =m f ε f FESR = (H fx H fσ )/ H fx ε f : εηδηθή εμέξγεηα θαπζίκνπ

54 Δλεξγεηαθή ζπκπεξηθνξά ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο Όπσο πξνθχπηεη απφ ηνπο νξηζκνχο ηνπο, ν ειεθηξηθφο βαζκφο απφδνζεο ε e θαη ν ιφγνο ειεθηξηζκνχ πξνο ζεξκφηεηα PHR ζπλδένληαη κε ηε ζρέζε ε = ε e (1 + 1/PHR) ή PHR = ε e / (ε - ε e ) = ε e / ε h Οη ζρέζεηο απηέο βνεζνχλ ζηνλ πξνζδηνξηζκφ απνδεθηψλ ηηκψλ ηνπ ιφγνπ ειεθηξηζκνχ πξνο ζεξκφηεηα PHR, φηαλ ε ηηκή ηνπ ειεθηξηθνχ βαζκνχ απφδνζεο ε e είλαη γλσζηή, δεδνκέλνπ φηη ν νιηθφο βαζκφο απφδνζεο δελ μεπεξλά ην 85-88%. Γηα παξάδεηγκα Δάλ είλαη ε e = 0,40 θαη 0,65 < ε < 0,90 ηφηε 1,6 >PHR > 0,8 Αλ ζεσξεζεί φηη ην ζχζηεκα ζπκπαξαγσγήο αληηθαζηζηά ρσξηζηέο κνλάδεο ειεθηξηζκνχ θαη ζεξκφηεηαο κε βαζκνχο απφδνζεο ε W θαη ε Q αληίζηνηρα, φπνπ ε W = W / H fw θαη ε Q = Q / H fq ηφηε πξνθχπηεη φηη ν ιφγνο εμνηθνλφκεζεο ελέξγεηαο θαπζίκνπ FESR είλαη FESR = 1 [(PHR + 1) / ε (PHR/ε W + 1/ε Q )]

55 Δλεξγεηαθή ζπκπεξηθνξά ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο Έλα παξάδεηγκα εθαξκνγήο είλαη : χζηεκα ζπκπαξαγσγήο κε νιηθφ βαζκφ απφδνζεο ε = 0,80 θαη ιφγν ειεθηξηζκνχ πξνο ζεξκφηεηα PHR = 0,6 αληηθαζηζηά ζπκβαηηθφ ζηαζκφ ειεθηξνπαξαγσγήο βαζκνχ απφδνζεο ε W = 0,35 θαη ιέβεηα βαζκνχ απφδνζεο ε Q = 0,80. Η εμίζσζε FESR = 1 [(PHR + 1) / ε (PHR/ε W + 1/ε Q )] δίλεη ιφγν εμνηθνλφκεζεο θαπζίκνπ FESR = 0.325, δειαδή κε ηε ζπκπαξαγσγή ε θαηαλάισζε θαπζίκνπ κεηψλεηαη θαηά 32,5%.

56 Δλεξγεηαθή ζπκπεξηθνξά ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο Σξφπνη Λεηηνπξγίαο ησλ πζηεκάησλ πκπαξαγσγήο Οη θπξηφηεξνη ηξφπνη ιεηηνπξγίαο ελφο ζπζηήκαηνο ζπκπαξαγσγήο, δει. νη ηξφπνη ξχζκηζεο ηεο ειεθηξηθήο θαη ζεξκηθήο ηζρχνο ζε θάζε ρξνληθή ζηηγκή, είλαη νη αθφινπζνη: Παξαγσγή ζεξκφηεηαο ίζεο κε ην ζεξκηθφ θνξηίν (heat match). Δάλ παξάγεηαη ειεθηξηθή ελέξγεηα πεξηζζφηεξε απφ ην θνξηίν, ε πεξίζζεηα πσιείηαη ζην εζληθφ δίθηπν. Δάλ ε παξαγφκελε ειεθηξηθή ελέξγεηα είλαη κηθξφηεξε απφ ην θνξηίν, ην έιιεηκκα ζπκπιεξψλεηαη απφ ην δίθηπν. Παξαγσγή ειεθηξηζκνχ ίζνπ κε ην ειεθηξηθφ θνξηίν (electricity match). Βνεζεηηθφο ιέβεηαο ζπκπιεξψλεη ηηο πξφζζεηεο αλάγθεο ζε ζεξκφηεηα, εάλ ρξεηαζζεί. Δπίζεο, είλαη απαξαίηεηε ε εγθαηάζηαζε ςπγείσλ ηθαλψλ λα απνβάινπλ ηελ πεξίζζεηα ζεξκφηεηα, εάλ πξνθχςεη αλάγθε.

57 Δλεξγεηαθή ζπκπεξηθνξά ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο Σξφπνη Λεηηνπξγίαο ησλ πζηεκάησλ πκπαξαγσγήο Μηθηφο ηξφπνο, δειαδή παξαθνινχζεζε άιινηε ηνπ ζεξκηθνχ θνξηίν (ηξφπνο α ) θαη άιινηε ηνπ ειεθηξηθνχ θνξηίνπ (ηξφπνο β ). Πιήξεο θάιπςε ηνπ ζεξκηθνχ θαη ειεθηξηθνχ θνξηίνπ ζε θάζε ρξνληθή ζηηγκή ρσξίο ζχλδεζε κε ην εζληθφ δίθηπν. Απηφο ν ηξφπνο ιεηηνπξγίαο απαηηεί επαξθή εθεδξεία ηζρχνο θαη επνκέλσο πεξίπινθν ζχζηεκα ζπκπαξαγσγήο. Δίλαη ε πην αθξηβή ιχζε, ηνπιάρηζηνλ απφ πιεπξάο αξρηθνχ θφζηνπο. Γεληθά, ν πξψηνο απφ ηνπο ηξφπνπο απηνχο πξνζθέξεη ηελ πςειφηεξε ελεξγεηαθή θαη νηθνλνκηθή απφδνζε γηα ζπζηήκαηα ζην βηνκεραληθφ θαη εκπνξηθφ-θηηξηαθφ ηνκέα. Γηα ζηαζκνχο ζπκπαξαγσγήο ηνπ ζπζηήκαηνο ειεθηξηζκνχ ηεο ρψξαο, ε επηινγή ηνπ ηξφπνπ ιεηηνπξγίαο, εμαξηάηαη απφ ηηο επξχηεξεο αλάγθεο ηνπ δηθηχνπ, ηηο δηαζέζηκεο κνλάδεο θαη ηηο ππνρξεψζεηο απέλαληη ζηνπο θαηαλαισηέο ειεθηξηζκνχ θαη ζεξκφηεηαο.

58 χζηεκα ειέγρνπ εκαληηθή ζπκβνιή ζηε δηαζεζηκφηεηα ησλ κνλάδσλ ζπκπαξαγσγήο έρεη ν απηφκαηνο έιεγρνο ηεο ιεηηνπξγίαο. Μηθξνεπεμεξγαζηέο, εγθαηεζηεκέλνη ζην ρψξν φπνπ βξίζθεηαη ε κνλάδα, παξαθνινπζνχλ ηηο ηηκέο ζεκαληηθψλ παξακέηξσλ θαη κεηαβηβάδνπλ ηηο ζρεηηθέο πιεξνθνξίεο ζε θεληξηθή κνλάδα ειέγρνπ. Σελ παξάιιειε ιεηηνπξγία ηνπ ζηαζκνχ ζπκπαξαγσγήο κε ην θεληξηθφ δίθηπν εμαζθαιίδεη ν θαηαζθεπαζηήο κε ηε ρξήζε ειεθηξνθηλνχκελνπ δηαθφπηε ηζρχνο. Ο ζηαζκφο ζπκπαξαγσγήο πξέπεη λα παξαθνινπζείηαη θαη λα ειέγρεηαη ζπλερψο γηα ηα πην θάησ: Δλεξγεηαθή ζπκπεξηθνξά ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο Πηζαλή δηαθνπή ηεο θεληξηθήο παξνρήο πγρξνληζκφο κε ην θεληξηθφ δίθηπν Πξνζηαζία απφ βξαρπθχθισκα Αληηζηάζκηζε άεξγεο ηζρχνο Θεξκφηεηα δεζηνχ αέξα

59 Δλεξγεηαθή ζπκπεξηθνξά ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο χζηεκα ζχλδεζεο θαη παξαιιειηζκνχ Σν ζχζηεκα ζχλδεζεο θαη παξαιιειηζκνχ ηνπ ζηαζκνχ κε ην δίθηπν ζα πξέπεη λα είλαη έλα πιήξσο απηνκαηνπνηεκέλν ζχζηεκα ζπγρξνληζκνχ, πνπ ζα εμαζθαιίδεη ηελ αζθαιή ζχλδεζε κέζα ζηα πην θάησ πιαίζηα απφθιηζεο: Απφθιηζε ηάζεο: +10% ηεο νλνκαζηηθήο ηάζεο Απφθιηζε ζπρλφηεηαο: ± 0,5 Ηz Απφθιηζε θάζεο: ± 10

60 Δλεξγεηαθή ζπκπεξηθνξά ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο χζηεκα ζχλδεζεο θαη παξαιιειηζκνχ Ο ζηαζκφο πξέπεη λα ξπζκίδεη ηελ ηζρχ ηνπ έηζη, ψζηε λα κελ γίλεηαη παξνρή ξεχκαηνο απφ ην θεληξηθφ δίθηπν. Όηαλ ε θαηαλάισζε ηνπ ζηαζκνχ κεησζεί θάησ απφ ην φξην, μεθηλάεη ε δηαδηθαζία ηεο απηφκαηεο ζχλδεζεο γηα παξνρή ηεο επηπιένλ ελέξγεηαο ζην θεληξηθφ δίθηπν. Όηαλ ε θαηαλάισζε ππεξβεί ηελ νλνκαζηηθή ηζρχ ηνπ ζηαζκνχ, ην επηπιένλ πνζφ ξεχκαηνο παξέρεηαη απφ ην θεληξηθφ δίθηπν. Απφ ην θεληξηθφ δίθηπν απαηηνχληαη ηα αθφινπζα: Απφθιηζε ζπρλφηεηαο παξνρήο: ± 10% Μέγηζηε δηάξθεηα δηαθνπήο παξνρήο: < 200 ms Υξφλνο δηαθνπήο ηνπ δηαθφπηε ηζρχνο δεχμεσο: < 50 ms Οη κεραλέο ζα πξέπεη λα είλαη εμνπιηζκέλεο κε έλα ζχζηεκα απηφκαηεο ξχζκηζεο ηζρχνο.

61 Πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο ηεο ζπκπαξαγσγήο Υάξε ζηελ απνδνηηθφηεξε εθκεηάιιεπζε ηνπ θαπζίκνπ, ε ζπκπαξαγσγή ζπληειεί ζε άκεζε κείσζε ησλ εθπεκπφκελσλ ξχπσλ, κε ηελ πξνυπφζεζε φηη ην θαχζηκν πνπ ρξεζηκνπνηείηαη δελ είλαη θαηψηεξεο πνηφηεηαο απφ εθείλν ηεο ρσξηζηήο παξαγσγήο ειεθηξηζκνχ θαη ζεξκφηεηαο. Δθπνκπέο ξχπσλ σο ζπλάξηεζε ηνπ βαζκνχ απφδνζεο ησλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο

62 Πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο ηεο ζπκπαξαγσγήο Η κείσζε ηεο θαηαλάισζεο θαπζίκνπ ζπλνδεχεηαη επίζεο θαη απφ κηα έκκεζε κείσζε ξχπσλ απφ ηνλ ππφινηπν θχθιν θαπζίκνπ: εμφξπμε, επεμεξγαζία, κεηαθνξά, απνζήθεπζε. Η δηαθίλεζε ησλ θαπζίκσλ θαη ε απνκάθξπλζε ησλ ζηεξεψλ θαηαινίπσλ ηεο θαχζεο κπνξεί λα πξνθαιέζεη ξχπαλζε ηνπ εδάθνπο θαη ησλ πδάησλ ηεο πεξηνρήο. Σέινο, ν ζφξπβνο ηφζν απφ ηε ιεηηνπξγία ηνπ ίδηνπ ηνπ ζπζηήκαηνο ζπκπαξαγσγήο φζν θαη απφ ηελ θίλεζε πνπ αλαπηχζζεηαη γηα ηελ εμππεξέηεζή ηνπ, απμάλεη ηελ ερεηηθή ξχπαλζε. Η εγθαηάζηαζε ζπζηήκαηνο ζπκπαξαγσγήο ζε θαηνηθεκέλεο πεξηνρέο πξνυπνζέηεη ηελ Δπηινγή ηερλνινγίαο κε ρακειέο εθπνκπέο ξχπσλ Πξνζεθηηθή επηινγή ηνπ ηφπνπ εγθαηάζηαζεο Σνπνζέηεζε εμνπιηζκνχ ειέγρνπ θαη πεξηνξηζκνχ ησλ εθπεκπνκέλσλ ξχπσλ Διαζηηθή έδξαζε θαη ερεηηθή κφλσζε ηνπ ζπζηήκαηνο Καηαζθεπή θαπλνδφρνπ πςειφηεξεο ησλ γεηηνληθψλ θηηξίσλ Δγθαηάζηαζε κέζσλ ζπιινγήο θαη απνθνκηδήο ησλ ζηεξεψλ θαη πγξψλ θαηαινίπσλ

63 Παξαδείγκαηα ππνινγηζκψλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο χζηεκα αηκνζηξνβίινπ αληίζιηςεο (ρσξίο απνκάζηεπζε θαη βνεζεηηθή ςχμε)

64 Παξαδείγκαηα ππνινγηζκψλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο Τπνινγηζκφο βαζκνχ απφδνζεο ηνπ ζπζηήκαηνο Η κνλάδα ιεηηνπξγεί 6000 ψξεο ζε κέγηζην θνξηίν εηεζίσο. Η εηήζηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ είλαη 50 MW x 6000 h = 300 GWh. Η παξαγσγή ζεξκφηεηαο είλαη 600 GWh. Η ηδηνθαηαλάισζε ειεθηξηζκνχ είλαη 25 GWh, ζπλεπψο ε θαζαξή παξαγσγή ειεθηξηζκνχ είλαη 275 GWh. Η ελέξγεηα ηνπ θαπζίκνπ είλαη 1000 GWh Ο νιηθφο βαζκφο απφδνζεο ηνπ ζπζηήκαηνο είλαη n = ( ) / 1000 = 87,5 %

65 Παξαδείγκαηα ππνινγηζκψλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο χζηεκα αηκνζηξνβίινπ αληίζιηςεο (κε απνκάζηεπζε θαη ρσξίο βνεζεηηθή ςχμε)

66 Παξαδείγκαηα ππνινγηζκψλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο χζηεκα αηκνζηξνβίινπ αληίζιηςεο (κε απνκάζηεπζε θαη βνεζεηηθή ςχμε)

67 Παξαδείγκαηα ππνινγηζκψλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο χζηεκα αεξηνζηξνβίινπ αλνηθηνχ θχθινπ

68 Παξαδείγκαηα ππνινγηζκψλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο χζηεκα ζπλδπαζκέλνπ θχθινπ

69 Παξαδείγκαηα ππνινγηζκψλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο χζηεκα κε Παιηλδξνκηθή Μεραλή Δζσηεξηθήο Καχζεο

70 πκπαξαγσγή ζεξκφηεηαο & έξγνπ