Definitia Cogenrarii

Cogenerarea reprezintă un ciclu de transformare in care, pornind de la combustibil (energia primară), se produce in aceeași instalație și in același timp energie mecanică și energie termică; in marea majoritate a cazurilor, energia mecanică este transformată prin intermediul unui generator electric, in energie electrică.

Figura 1.1 Ilustrarea principiului cogenerării

În literatura americană sau engleză, sursele echipate cu instalații de cogenerare poartă denumirea prescurtată CHP (Combined Heat and Power Plant), în Germania HKW (Heizkraftwerk), în Franța CAG (Central a Cogeneration) și în Moldova CET (Centrală Electrică de Termoficare). Mai recent în Moldova s-a generalizat și denumirea de Centrală de Cogenerare. Cuvântul de cogenerare este sinonim cu termoficare. În lucrare se va folosi denumirea de cogenerare.

Într-un sistem de cogenerare: un motor termic (turbină cu abur sau cu gaze, motor cu ardere internă) acționează un generator electric care produce energie electrică, iar căldura evacuată (abur, gaze de ardere și/sau lichide de răcire) este recuperată și produce abur tehnologic sau agenți de încălzire.

Selecția sistemului este de obicei bazată pe mărimea raportului energiei termice transmise la puterea cerută, tipul de energie termică necesară și fiabilitatea economică a motorului primar selectat.

Dacă este cerută o energie termica joasă și dacă se poate utiliza o presiune joasa a aburilor si a apei calde, de obicei sunt preferate sistemele de cogenerare cu piston sau turbinele cu gaz. Dacă este cerută o energie termică ridicată, în mod normal se utilizeaza sistemele de turbine cu aburi de joasa presiune. Un sistem de cogenerare poate fi operat aproape de eficiența sa maximă tot timpul, iar capacitatea sa de a raspunde cu promptitudine la cerințele utilizării a promovat o reevaluare a necesitaților energetice industriale. Datorită disponibilității de a vinde surplusul de putere către utilitățile cerute, sistemele de cogenerare bazate pe motoarele primare ale turbinelor cu gaz s-au dezvoltat ca o sursă flexibilă și de bază a energiei termice și a transmisiei de putere electrică.

Cogenerarea reprezintă producerea simultană a energiei electrice și căldurii, ambele destinate consumului, intr-o instalație tehnologică gândită unitar în acest scop. Prezentăm în continuare în sinteză avantajele principale ale cogenerării, desprinse din experiența acumulată până în prezent și care explica de ce se pun în mișcare atâtea energii la nivel mondial pentru promovarea acestei tehnologii:

Economie de combustibil primar – producerea combinată a energiei electrice și termice în instalația de cogenerare este considerabil mai eficientă decât producerea acelorași cantități de energie electrică și căldură separat în centrale electrice și centrale termice clasice. Cu alte cuvinte, pentru aceleași cantități de energie destinate consumului vom utiliza cu până la 32% mai puțin combustibil primar dacă le vom produce într-o instalatie de cogenerare și nu în centrale clasice funcționând pe același combustibil;

Reducerea poluarii atmosferice- orice reducere a consumului de combustibil primar conduce la reducerea în aceeași măsură a emisiilor de poluanți în atmosferă. De aici ideea că extinderea cogenerării poate fi un instrument de bază în îndeplinirea programelor mondiale de reducere a poluării și mai ales a emisiilor atmosferice de bioxid de carbon – pentru care, conform Protocolului de la Kyoto cele mai multe state și-au asumat obiective de reducere progresivă;

Posibilitatea utilizării unei game largi de combustibili (gaz natural, cărbune, deșeuri, biogaz)- cogenerarea este o tehnică care se acomodează ușor resurselor locale de energie primară;

Amploarea acestei reduceri depinde de mai mulți factori, cum ar fi:

tipul tehnologiei de cogenerare utilizat;

structura tarifelor energetice adoptate;

tipul de combustibil utilizat;

bonusuri și privilegii acordate pentru cogenerare.

Scurt istoric și dezvoltare

Prima instalație de cogenerare din lume a fost realizată în SUA, în New York în anul 1877. Apoi, în Germania, la Hamburg, a fost construită o centrală de cogenerare care alimenta cu energie termică la distanță mai mulți consumatori. Argumentul principal al realizării acesteia a fost, pe lângă economia de combustibil, evitarea pericolului de incendiu în construcțiile dense ale orașului, care se încălzeau cu sobe pe cărbune. În acest fel se asociau avantajele cogenerării cu cele ale încălzirii la distanță.

Ciclul de cogenerare utilizat la aceste centrale era ciclul Rankine (cu abur), ciclu care a cunoscut o dezvoltare impresionantă atât în America cât și în Europa până la sfârșitul secolului XX.

Pe acest principiu s-au dezvoltat și în țările din “Lagărul Socialist”, pornind din Rusia Sovietică, unități de cogenerare de mare și foarte mare capacitate, care aveau drept consumatori de căldură imense sisteme de alimentare la distanță cu energie termică, consumatorii fiind atât cei rezidențiali (populația) cât și cei industriali.

După anul 1990 s-au intensificat cercetările în domeniul energiei de cogenerare. Ca urmare, pe lângă ciclul cu abur, s-au perfecționat și alte tehnologii de cogenerare, respectiv cele cu turbine cu gaze și cele cu motoare cu ardere internă.

În ultima perioadă se dezvoltă din ce în ce mai mult ciclurile mixte, gaze-abur, care au avantajul posibilității realizării unui randament electric de peste 50%.

Paralel cu instalațiile de cogenerare de mare putere cu un grad ridicat de centralizare, a început și dezvoltarea tehnologiilor de cogenerare de medie, mică și foarte mică capacitate, aplicabiile la centralele distribuite în teritoriu (Distributed Generation). Acestea utilizează în special tehnologiile de cogenerare bazate pe motoare cu ardere internă, turbine cu gaze și microturbine cu gaze. De asemenea sunt în curs de derulare cercetări privind dezvoltarea tehnologiilor de cogenerare cu motoare Stirling și pile de combustie (Fuel Cells).