Sočasna proizvodnja toplote in električne energije Značilnosti: zelo dobra pretvorba primarne energije v sekundarno in končno energijo 75 % - 90 % primarne energije se spremeni v želeno obliko uporaba toplotnih strojev: parni krožni procesi protitlačna turbina odjemno kondenzacijska turbina plinske turbine motorji z notranjim zgorevanjem Stirlingovi motorji Gorivne celice
Sočasna proizvodnja toplote in električne energije Značilnosti: zelo dobra pretvorba primarne energije v sekundarno in končno energijo 75 % - 90 % primarne energije se spremeni v želeno obliko uporaba toplotnih strojev: parni krožni procesi protitlačna turbina odjemno kondenzacijska turbina plinske turbine motorji z notranjim zgorevanjem Stirlingovi motorji Gorivne celice
ELEKRIČNA ENERGIJA OPLOA koristna prehodna oblika energije ni v primarni obliki SPRONA PRIPRAVA Prednosti SPE: prihranek primarne energije goriva, doseganje visokih skupnih izkoristkov; nad 80 %, zmanjševanje emisij toplogrednih plinov, daljinsko ogrevanje večjih naselij in mest Delitev sistemov SPE Ločena proizvodnja gorivo 50 termoelektrarna gorivo 50 kotlarna Soproizvodnja gorivo termoelektrarna 73 toplarna elektrika 16 toplota 43 elektrika 16 toplota 43 Mikro sistemi: -MNZ -Mikro P -Stirling -ORC Industrijski sistemi: -MNZ - Pl turbine -Pa turbine Veliki sistemi dal ogrevanja: - Pl turbine - Pa turbine - Kombiniran plinsko-parni proces P [MW] 1 10 100 1000 3
SPE s parnimi krožnimi procesi Značilnosti: proizvodnja pare v parnih kotlih na različna goriva gostota odjema igra pomembno vlogo toplotne moči nad 30 MW prihranek goriva 1/4 do 1/3 uporaba problematičnih goriv premog, biomasa, nenevarni odpadki kontroliran proces zgorevanja in nadzor nad imisijami v okolje (čistilne naprave) centralna proizvodnja; zmanjšanje transportov goriva in pepela večji investicijski stroški izgradnje za enako moč turbine: dodatne komponente: toplotne postaje, obtočne črpalke, regulacija, modificirana turbina za toplarniško obratovanje zahteva ustrezno gostoto odjema za zagotovitev ekonomičnosti toplotne izgube pri prenosu toplote vzdrževanje sistema
SPE s parnimi krožnimi procesi Elektrarniško postrojenje (para ekspandira do ok ): Q W od E = 1,5 2 oplarniško postrojenje (para ekspandira do ): h / ( kj/kg ) 3500 3000 2500 2000 1500 1000 h = 3450 " h = 2600 " h E = 2300 1 bar 100 C 0,05 bar 33 C 540 C 125 bar 2180 850 3030 2160 1150 3310 Kondenzacijska toplota postane uporabna! 500 140 0 0 2 4 6 8 s / ( kj/kg K)
SPE s parnimi krožnimi procesi Protitlačna turbina Proizvodnja el energije je popolnoma odvisna od porabnikov toplote Q do Q Go = η K W E Uporaba: manjša mesta Industrijski obrati Značilnost: zagotavljanje velikih potreb po toploti električna energija je sekundarnega pomena Q
SPE s parnimi krožnimi procesi Odjemno-kondenzacijska turbina Proizvodnja el energije je delno neodvisna od porabnikov toplote Q Go = Q do η K W E Uporaba: večji toplarniški objekti Q Q od
SPE s parnimi krožnimi procesi Odjemni diagram m SPmax A G Č m SP V N msp m K = 0 m Kmin D konst m = E m Kmax m m SPmin m max C m = 0 F B m K P m 0 P G / MW P Gmax
ehnološka shema postrojenja in merilna mesta 11 P 24 V ra zdelilnik P 23 2 O 2 29 20 Atmosfera PS 4 PS 3 14 PS 5 3 35 36 37 DELOVNA MOČ JALOVA MOČ LASNA RABA 39 33 40 38 H i P 34 16 P 22 VGV 6 ANUBAR SONDA 5 7 N razdelilnik 13 P 25 15 4 12 P 27 Napajalni rezervoar 30 1 P 21 17 P 26 31 18 28 42 LAK OKOLICE EMPERAURA OKOLICE 32 DEMI VODA IZ KPV 19 POVRANI KONDENZA NGV NGV 41 8 43 REL VLA ŽNOSOKOLICE 9 10
Numerični model Sistem 425 enačb masnih in energijskih bilanc
Odjemni diagram 36 34 30 t/h Masni tok sveže pare na turbino, t/h 32 30 28 26 24 22 20 18 odjem 15 t/h kondenzat 2 t/h 20 t/h 3 t/h 4 t/h 5 t/h 6 t/h 25 t/h 16 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 Moč generatorja, kw
2 Q IZG Idejni sistem SPE s PPP sestavljajo: 1 Plinska turbina 2 Dvotlačni utilizator 3 Odjemno-kondenzacijska parna turbina 4 oplotna postaja 1 Q DO 3 4 Q OD Q KOR 12
SPE z motorjem z notranjim zgorevanjem
Primerjava različnih postrojenj SPE; izhodišče 100 MW h primarne energije (goriva) SISEM PROIZVEDENA ENERGIJA (kwh) KOGENERACIJA CELONI IZKORISEK (%) PORABA PRIMARNE ENERGIJE (kwh) KONVENCIONALNI SISEM CELONI IZKORISEK (%) PORABA PRIMARNE ENERGIJE (kwh) PRIHRANKI PRIMARNE ENERGIJE (%) PLINSKA URBINA PLINSKA URBINA Z DODANIM GORILNIKOM PARNA URBINA MOOR Z NORANJIM ZGOREVANJEM ELEKRIKA OPLOA 26,5 54,4 / / 33 93 80,3 58,5 SKUPAJ 80,9 81 100 / 138,8 28 ELEKRIKA OPLOA 17 69,7 / / 33 93 51,5 74,9 SKUPAJ 86,7 87 100 / 126,4 21 ELEKRIKA OPLOA 15 75 / / 33 93 45,5 80,6 SKUPAJ 90 90 100 / 126,1 21 ELEKRIKA OPLOA 36 34 / / 33 93 109 36,6 SKUPAJ 70 70 100 / 145,6 31 / / / /
Sistemi daljinskega ogrevanja v Sloveniji SPE
OSKRBA S OPLOO ZA DALJINSKI OGREVALNI SISEM V ŠALEŠKI DOLINI Največja toplotna moč: 192 MW (70 %) Oskrba s toploto za stanovanjske enote in gospodarstvo Dejansko bistveno večji energijski izkoristek goriva