Licenta 2018 (1) [628372]

3
CUPRINS

1. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 4
2. CENTRALA DE COGENERARE CU TURBINĂ CU GAZE ………………………….. ……………… 8
2.1. Noțiuni generale ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 8
2.2. Clasiicare turbine cu gaze ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 10
2.3. Schema termică de principiu a centralei de cogenerare cu turbine cu gaze în circuit deschis
(CCG -TG) ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 14
2.4. Ciclurile de cogenerare cu turbine cu gaze ………………………….. ………………………….. ………… 17
3. INFLUENȚA MEDIULUI ÎN PROCESUL DE COGENERARE ………………………….. ………. 20
3.1. Legislația privind limitele admisibile ale emisiilor ………………………….. ………………………….. 20

Type chapter title (level 3) ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… 6

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

4

1. INTRODUCERE
Cogenerarea reprezintă producerea energiei termice și mecanice, utilizând același
combustibil, iar procesele au loc în aceleași instalații. Energia mecanică rezultată se poate
transforma direct în energie eectrică , cu ajutorul generatoarelor electrice, sau se poate folosi
direct pentru antrenarea altor echipamente. Energia termică obținută poate fi sub formă de
căldură, frig, sau ambele forme simultan, caz în care în turbine de specialitate s -a impus
termenul de trigenerare. [1]
Cogenerarea reprezintă un mod de îmbunătățire a randamentului termic prin
valorificarea căldurii,care s -ar putea pierde inutil in atmosferă . În cazul cogenerării, economia
de combustibil este un ava ntaj al eficienței termodina mice superioare a instalației de
cogenerare în comparație cu producerea separată a energiei termice și energiei electrice.

Fig 1.1 Procesul de cogenerare
Prin comparație cu producerea separată a energiei termice și electrice, cogenerarea
este metoda ce prezintă o serie de avantaje de natură tehnică, economică și cu impact asupra
mediului înconjurător, dintre care putem menționa:
 obținerea unui randament g lobal de turbine a energiei electrice și termice superior
producerii energiei prin surse separate;
 realizarea unei economii de energie primara,în cazul producerii acelorași cantități de
energie termică și turbine .
 corespunzător cantității economisite față de producerea separată se prezintă o reduce a
efortul de investiții în instalațiile de extracții și transport;
 reducerea elementelor poluante datorate cantităților mai reduse de combustibil ;

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

5

 reducerea circulației combustibilului, a zgurii și a cenușii ev acuate cu efecte
impotante asupra impactului asupra mediului înconjurător;
 prin economia de combustibil realizată si adoptarea instalațiilor cu dublu rol se obține
reducerea costurilor energiilor produse;
 prin plasarea sursei de e nergie cât mai aproape de consu mator putem minimaliza
pierderile de energie electrică și termică;
 realizarea unui confort superior ,prin apariția sistemului de încălzire centralizat și
economisirea spațiilor de la subsolul clădirilor care altfel ar fi fost destinate
instalațiilo r de încălzire individuale.
 revizuirea numărului personalului specializat în exploatare și investirea în personalul
calificat turbine e pe operațiuni locale.
Sunt consumatori de en ergie care prin tipul activităților pe care le prestează sunt obligați
să fie dotați cu surse locale suplimentare de energie de siguranță, cum este cazul spitalelor.
Aceste surse suplimentare sunt prezentate sub forma unor grupuri echipate cu motoare cu
ardere internă. Aceste in stalații pot fi utilizate în mor normal ca instalaț ii de co generare, acest
lucru are drept scop creșterea eficienței investiției .
În plus, ele se utilizează ca instalații de siguranță, așa cum au fost gândite inițial.
Principalele dezavantaje ale cogenerării, față de producerea separată sunt :
1. Dependența reciprocă, din punct de vedere cantitativ si calitativ , între formele de
energie produse simultan,influențată de:
 tipul și caracteristicile tehnice ale tehnologiei de cogenerare folosită,din punct de
vedere al performanțelor energetice și al independenței între formele de energie
produse:căldură,energie elecrică și frig;
 tipul,structura și variația nesimultană a cererilor de energie produse în
cogenerare.
 modul de stabilire a capacității nominale a instalațiilor propriu zise de cogenerare
față de cele ale instalațiilor termice de vârf și/sau de rezervă. Este vorba de
comportarea la sarcini parțiale și de minimul instalațiilor utilizate ,față de cererile
minime de energie ale consumatorilor.
Aceastea influențează tehnologia adecvată pentru sol uția de cogenerare și modul de
dimensionare a instalațiilor respective.
2. Indife rent de gradul de centralizare sau descentralizare a căldurii produsă de
centralele de cogenerare, ea presupune alimentarea centralizată a consumatorilor de

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

6

căldură arondați sur sei respective. Ca urmare, pentru a face față condițiilor diferite
impuse de diverșii consumatori de căldură, se adoptă măsuri tehnice suplimentare,prin
instalații de automatizar e, măsură de reglaj atât la sursa de căldură, cât și la fiecare
subansamblu în parte.
În cazul consumatorilor urbani apare, în plus, problema nesimultaneității cererii din
punct de vedere al începerii/finelui alimentării cu căldură pentru încălzire,ceea ce
pentru unii inseamnă succes , în timp ce pentru alții înseamnă costuri suplime ntare față
de disponibilitatea financiară a fiecăruia. În plus, pentru sursa de căldură centralizată
aceasta înseamnă dificultăți tehnice cu repercursiuni economice, care nu sunt
neglijabile, privitor la mentinerea sub sarcină a sistemului de alimentare cu căldură.
3. Distanțele medii de transport a căldurii de la sursă la consumatori sunt mai mari decât
în cazul alimentării individuale a fiecărui consumator . Acestea cresc odată cu
creșterea gradului de centralizare a clădirii. Ca urmare, pierderile de căldură ale
sistemului de transport si distribuție și consumurile de energie pentru pomparea
agentului termic – în cazul alimentării cu căldură sub formă de apă fierbinte -sau a
condensatului returnat -în cazul alimentării cu abur -sunt mai mari ,crescând odată cu
creșterea gradului de centralizare a alimentării cu căldură. Toate acestea măresc
investițiile și costurile anuale ale trasportului și distribuției căldurii.
4. Valoarea mare a investițiilor inițiale în cengtrale de cogenerare, față de investiția într –
o CT dim ensionată pentru alimentarea numai cu căldură.
Efectul economic favorabil al cogenerării, pentru o situație dată, depinde de trei efecte
majore:
 Nivelul si eficiența energetică a producerii celor două forme de energie în central;
 Politica adoptată pentru stabilirea perechii de prețuri de vânzare la gradul centralei
de cogenerare, a celor două forme de energie livrate : căldură și energie electric.
 Nivelul si eficiența economic a sistemului de transport și distribuție a căldurii,
corelat cu gradul optim de centralizare/descentralizare a producerii căldurii.

Cele mai cunoscute instalații utilizate în producerea energiei termice și electrice prin
cogenerare sunt turbinele cu abur, turbinele cu gaze și motoarele termice.

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

7

2. CENTR ALA DE COGENERARE
CU TURBINĂ CU GAZE

2.1. Noțiuni generale
Centrala de cogenerare bazată pe folosirea turbinelor cu gaze impune restricții
suplimentare din punct de vedere al formei energiei primare utilizabile.

Fig 2.1.1. Principiul centralei de cogenerare
Centrale de cogener are cu turbine cu gaze (CCG -TG) sunt instalațiile cu cele mai
multe restricții , din punct de vedere al formei de energie primară care este utilizat ă: gazul
natural, combustibilul lichid usor sau derivați ai acestora în funcție de tehnologia adoptată de
constructorii turbinelor cu gaze.
Instalațiile termice de vârf , exist ente în orice tip de central de cogenerare , indifferent
de tehnologia de cogenerare utilizată și de tipul consumatorilor de căldură alimentați,care
produc căldură în regim de cogenerare termică, au libertatea utilizării oricărei forme de
energie primară, cu recomandările și condiționările expuse mai sus,pentru acest tip de sursă
de căldură.

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

8

Fig 2.1 .2 Schema de principiu
Instalaț iile de turbine cu gaze se bazează pe ciclul termodinamic și anume ciclul
Brayton, întâlnit în documentele de specialitate și sub d enumirea de ciclul Joule. În figura
următoare este reprezentată cu ajutorul coordonate lor temperatură -entropie (T -s) forma
ciclului Brayton astfel:

Fig 2.1.3. Ciclul Brayton
În acest ciclu se disting următoarele transformări termodinamice:
– Transformarea 1 – 2 este o compresie izentropă
– Transformarea 2 – 3 este o încălzire izobară
– Transformarea 3 – 4 este o destindere izentropă
CV-cazan de vârf;
IB-instalația de bază;
IRC- instalația de
recuperare de căldură;

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

9

– Transformarea 4 – 1 este o răcire izobară
Instalaț ia de turbină cu gaze este o instalație termică care permite realizarea conversiei
energetic între energia chimice a combustibilului și energia mecanică, iar intregul ciclu
folosește ca agent termic un gaz. Principalele gaze folosite în acest scop pot fi: aer, heliu,
gaze de arder e, dioxid de carbon.
În cazul instalațiilor de turbine cu gaze, cogenerarea este recuperativă și cea mai mare
parte din căldura evacuată în atmosferă cu gazele de ardere se poate recupera la nivel termic
ridicat. Randamentul global maxim al instalației de coge nerare se realizează la recuperarea
integral a călduri i și este mai redus decât la instalația de turbine cu abur , dar cota din energia
primară ce se transformă în electricitate este mai mare.
Instalațiile de turbine cu gaze sunt compacte, au consumuri mici de material,investiții
specific mici și inerție redusă. Ele pot porni în durate de ordinal minutelor, sau cel mult al
câtorva zeci de minute. Consumul de durată de viată si de energie, la pornire, este mic; dar
necesită L mecamic de antrenare. Viteza de variație a încărcării poate fi mare.

Fig 1.2 Funcționarea unei instalații turbină cu gaze
Funcționarea unei instalații cu turbină cu gaze presupune o intersecție de caracteristici de
forma următoare astfel încât :
– caracteristica 1 este o caracteristică hidraulică care presupune mentinerea temperaturii
inițiale a gazelor de ardere constantă ;
– caracteristica 2 este aceea care apare la turația constană a compresorului;
– punctual 3 este punctul de funționare al instalației compresor -turbină cu gaze;

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

10

2.2. Clasificare turbine cu gaze
Denumirea de turbină de gaze se referă la întreaga instalație compusă d in compresor,
turbină cu gaze propriu zisă și cameră de ardere .
a) În funcție de modul de interacț iune di ntre produsele de ardere corespunzătoare
sursei calde a ciclului și agentul termic , avem :

 Instalație de turbină cu gaze în circuit deschis
Destinderea în turbină se realizează atunci cand agentul de lucru se amestecă cu
produsele de ardere la sursa de căldură, pentru a fi ulterior evacuate în atmosferă. Din punct
de vedere termodinamic nu se poate realize în momentul de față un ciclu propriu -zis.
Închiderea acestui ciclu se poate realiza prin interme diul atmosferei, care poate să țină loc în
acela și timp și de sursă rece a c iclului. În mod normal,în cazul acestui tip de instalație de
turbină cu gaze se utilizează ca agent termic aerul.
De obicei, t urbinele cu gaze de cogenerare sunt turbine în circuit deschis , cu o treaptă
de comprimare și una sau două trepte de destindere, în general fără cameră de ardere între
aceste trepte.
Ele au următoarele caracteristici favorabile utilizării ca instalație d e cogenerare:
 pot fi folosite atât ca instalații de bază,semibază,vârf și rezervă;
 puterile nominale și randamentele sunt comparabile cu cele ale turbinelor cu
abur convenționale;
 au timpi de pornire și încărcare foarte mici;
 în comparație cu instalațiile de turbine cu abur de aceleași capacități au
gabarite reduse ;
 investițiile necesare reprezintă cca 50 -60% din cele corespunzătoare
instalațiilor de turbine cu abur cu aceleași capacități;
 au un grad ridicat de premontaj și ca urmare durata de construcție –montaj este
foarte redusă;
 cantitatea de apă necesară r ăcirii este minimă.
 Instalație de turbină cu gaze în circuit închis
 Prin comparați e cu cazul instalație de turbină cu gaze în circuit deschis, se
evidențiază prin prezența unor suprafețe de schimb de căldură, care determină
sursa caldă și sursa rece a ciclului. Contactul termic dintre a gentul te rmic,
produsele de ardere și fluidul de răci re este practice inexistent . Conservarea

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

11

mesei de agent termic se realizează în interiorul ciclului, astfel pentru
îndeplinirea scopului propus putem folosi gaze mai scumpe, dar care au
propriet ăți termodinamice destul de diferite, mai bune putem spune in
comparație cu cele ale aerului. Gazele care se pot folosi sunt dioxidul de
carbon ( CO 2) sau heliu (He).
b) Din punct de vedere al modului de realizare , turbinele cu gaze de cogenerare pot
fi clasificate în două categorii:
 turbine cu gaze industriale (a) , au fost concepute în primul rând pentru o
utilizare staționară . Scopul unei astfel de turbine cu gaze este de a funcționa la puteri
aproape maxime , modul de proiectare fiind conceput în asa fel încât să se poată
realize scopul propus . În cazul acestor turbin e greutatea sau spaț iul nu sunt o
problemă , din această cauză ele beneficia ză de scheme termice complexe care au
scopul de a produce o creștere a randamentului cu ajutorul răcirii intermediare a
aerului .

Fig 2.2.1.
a) turbine cu gaze industriale
b) turbine cu gaze aeroderivative

 turbine cu gaze aeroderivative (b) , au fost realizate in primul rând pentru
avioane și au fost reproiectate ulterior pentru a fi utilizate în scop staționar.
Scopul unei astfel de turbine cu gaze este acela de a se ob ține un consum minim
de combustibil prin reducer ea cantității acestuia , acest lucru duce la obținerea unui
randament maxim, adică turbina și compresorul vor funcționa la turații ridicate.
În final ca bonus putem considera faptul că am obținut o instalație cu gabarite și
greutăți reduse . În tabelul următor sunt prezentate caracteristicile tehnice a le
turbinelor cu gaze .

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

12

Tabel 2.2. Caracteristici tehnice
Caracteristica Tipul de turbin ă cu gaze
Industrială Aeroderivativă
Puterea 12urbine 12 [MW] ≤ 340
≤ 50 pentru 12urbine de
cogenerare ≤50
Raportul de compresie ≤ 16 ≤30
Temperatura gazelor de
ardere la intrarea în 12urbine
cu gaze [◦C ] 800-1600 900-1700
Temperatura gazelor de
ardere la ieșirea din
12urbine cu gaze [◦C ] 400-650 400-650
Randament electric [% ] ≤40 ≤45
Turația [rot/min ] 420 00)
3000 (3600) ≥3000 (3600)
Alimentarea cu gaze
naturale pot funcționa cu,sau fără
compresor de gaze
naturale necesită întotdeauna
compresor de gaze
naturale
Costul mic mare
Greutatea mare mică
Gabaritul mare mică
Uzura mică mare
Disponibilitatea mai mare mai mică

c) O altă clasificare a turbinelor cu gaze poate fi făcută după numărul de axe pe care
este organizată instalația:

 turbine cu gaze pe o singură linie de arbori (a). În acest caz , turbina cu gaze
prezintă un singur corp, astfel încât compresorul si generatorul electric să
poată fi antrenat la aceeași turație. Prin modificarea turației se poate observa
că în cazul antrenării compresorului , soluția aceasta nu permite reglar ea
debitului de a er comprimat.

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

13

 turbine cu gaze pe două linii de arbori (b). Turbina cu gaze este conținută în
două corpuri, antrenând compresorul și generatorul electric. Acest lucru se
obține la turații diferite, permițând modificarea turației compresorului , se
produc e reglarea debitului de aer comprimat . În general , rotoarele sunt
compactate într -o carcasă comună.
Această soluție este ieftină, simplă și are scopul de a reduce spațiul ocupat de
turbină, dar prezintă un dezavantaj major si anume problem ele pe care le
întâmpinăm atunci cand vrem să realizăm lagărelor turbine.

Realizarea tubinelor cu gaze :

Fig 2.2.2.
a) turbine cu gaze pe o singură linie de arbori;
b) turbine cu gaze pe două linii de arbori;
Unde:
1-compresor; 2-cameră de ardere;3 -turbină cu gaze;3.1 – turbină cu gaze de înaltă
presiune;3.2 – turbină cu gaze de joasă presiune;4 – generator electric.

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

14

2.3. Schema termică de principiu a centralei de cogenerare cu
turbine cu gaze în circuit deschis (CCG -TG)
Schema de priuncipiu se bazează pe recuperarea căldurii gazelor evacuate din turbine
cu gaze (TG), pentru producerea de abur sau apă fierbinte, ținându -se cont de tipul cazanului
recuperator utilizat și de tipul consumatorului termic, conform figuri i de mai jos.

Fig 2.3.1. Schema de principiu a CCG cu TG
Schema din figura 2.3.2 și respective 2.3.3 ., se caracterizează prin următoarele
subansamble :
o Instalația de turbină cu gaze (ITG), care este compusă în primul rând din
camera de ardere (CA), compresorul de aer (C) și turbina cu gaze (TG), care
dorește recuperarea simultan a căldururii conținută de gazele de ardere cu
producerea puterii electrice P TG.

o Instalația cu cazan recuperator (CR), are rolul de a recupera căldura gazelor de
ardere care au fost evacuate din turb ine cu gaze , astfel încât acestea să se
răcească până la temperature t gaz. Ținând cont de tipu l combustibilului utilizat
în camera de ardere și de modul în care se realizează dimensionarea
economică a cazanului recuperator se poate determina valoarea tem peraturii
de răcire. De exemplu dacă ne referim la combustibilii care conțin o cantitate
mare de sulf ( păcura sau combustibilul lichid ușor), atunci temperatura

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

15

minimă de răcire a gazelor de ardere în cazanul recuperator se va considera
net superioară față de temperatura de rouă acidă . Dacă se dimensionează
optim cazanul re cuperator atunci arderea combustibilului gazos fără sulf se va
realiza în camera de ardere.

Cazan ul recuperator permite recuperarea căldurii gazelor de ardere în regim de
cogenerare . În aceste condiții căldura recuperată in acest cazan este într -o relație de
dependență față de puterea electric produsă P TG.
Turbinele cu gaze, au excese de aer în camera de ardere acest lucru datorându -se
proceselor termodinamice și proceselor de ardere din aceasta , manifestându -se prin reducerea
emisiilor poluante . Așadar , gazelle de ardere pot fi folosite ca și combustibil. Contând pe
această ipoteză , cazanele recuperatoare pot fi ut ilizate ca și instalații termice de vârf, utilizând
gaze de ardere și introducând o cotă suplimentară de combustibil care are posibilitate a să
ardă.

Fig 2.3. 2. Cazan recuperator classic, pentru producerea de apă fierbinte
Îndeplinind condiții le impuse mai sus cazanul devine un cazan recuperator cu post
ardere (CRPA). Atunci cand dorim obținerea unei cantități de căldură suplimentară aceasta
poate f i realizată prin post -ardere , suplimentând catitatea de combustibil introdus , precum și
aerul de care este nevoie pentru arderea acestuia.

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

16

Fig 2.3 .3. Cazan recuperator cu post -ardere, pentru producere de abur
Unde :
C-compresor de apă; CAF – cazane de apă fierbinte;
CA- cameră de ardere; Pr- pompă de rețea;
TG- turbină cu gaze; Pad-pompă de apă de 16urbi;
GE- generator electric ; CV- cazan de abur de vârf;
CR- cazan recuperator 16urbine ; tTG-temperatura g.a. la intrare în
TG
Va- debitul de aer pentru CA; G- debitul în conducta de ducere
CRPA – cazan recuperator cu post -ardere; PTG- puterea 16urbine 16 la GE ;
Vg-debitul de gaze de ardere evacute din tae- 16urbine 161616e aerului
exterior;
TG și intrate în CR; ta- 16urbine 161616e aerului după
C;
.

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

17

2.4. Ciclurile de cogenerare cu turbine cu gaze

Cel mai des întâlnim turbine cu gaze folosite pentru cogenerare, cu o treaptă sau mai
multe trepte de destindere, acest tip de turbine nu prezintă cameră de ardere intre două trepte.
Pentru a determina indicele de cogenerare ne putem baza pe realizarea bilațului
energetic, bilanț care acaparează toată instalația de turbină cu gaze.

Fig 2.4. Principalele fluxuri energetice
Relația de bilanț energetic a unei instalații cu turbine cu gaze este următoarea:
BTG=PTG+qcg+∆qm+∆qg (2.4.1)
Unde:
BTG – căldura obținută în urma arderii, în camera de ardere, a combustibilului;
PTG – puterea electrică a turbinei cu gaze;
qcg – cantitatea de căldură produsă prin cogenerare si evacuată odată cu gazele de ardere;
∆qm – cantitatea de căldură evacuată în cazul agentului folosit la răcirea uleiului de ungere;
∆qg – cantitatea de căldură evacuată în cazul agentului folosit la răcirea generatorului
electric ;
Recuperarea integrală a căldurii evacuate în același timp cu gazele de ardere nu este
posibilă astfel încât sa se folosească în alimentarea cu căldură a consumatorilor termici.
În acest scop se va utilize următorea relație:
qcg=xr∙qcg,0 (2.4.2)

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

18

Unde:
q cg – este căldura distribuită consumatorilor termici;
xr – indicele de recuperare a călduri i;
Dezvoltând relația bilanțului termic se poate aprecia o relație a indicelui de
cogenerare, astfel:
yc= PTG
qcg=PTG
qcg,0 ∙1
xr=1
1
ηTG − 1
ηm∙ηg∙1
xr (2.4.3)
Randamentul mecanic echivalent determină atât pierderile de la nivelul turbinelor cu
gaze cât și pierderile ce țin de compresorul de aer.
ycg=ycg,0
xr (2.4.4)
Indicele de cogenerare de bază este:
ycg,0=1
1
ηTG− 1
ηm∙1
ηg (2.4.5)

Tabelul 2.4 . Valorile estimate ale indicilor de cogenerare de bază
Parametrii inițiali ai ciclului
turbinei cu gaze
Puterea
electrică Randamentul
electric Temperatura
gazelor de
ardere la ieșire Indice de
Cogenerare de
bază Gradul de
compresie Temperatura
gazelor de
ardere la
intrare
– ᵒC MW % ᵒC kWh e/ kWh t
< 10 600 – 900 0,65 – 10 0,15 – 0,28 380 – 600 0,230 -0,530
10-20 800 – 1200 3 – 250 0,22 – 0,40 420 – 600 0,350 -0,800
20-30 1100 – 1400 4 – 250 0,36 – 0,41 450 – 580 0,650 -0,930
30-40 1200 – 1400 50 – 280 0,38 – 0,45 420 – 580 0,890 -1,400

Randamentul global al instalației de cogenerare poate fi definit ca raportul dintre energia
electrică produsă și energia consumată în urma arderii combustibilului.
Randamentul brut al unei centrale de cogenerare este:
𝜂𝑐𝑔=𝐸𝑐𝑔+𝑄𝑐𝑔
𝐵𝑐𝑔 (2.4.6)

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

19

Atunci cand în cazul unor centrale de cogenerare se urmărește determinarea performanțelor
energetice anuale , se va utiliza în mod curent randamentul glo bal anual.
Acest randament global anual se poate calcul a cu ajutorul următoarei relații :
ηcga= Ecga+Qcga
Bcga ( 2.4.7 )
Unde:
𝜂𝑐𝑔 𝑎− este randamentul global anual în cazul cogenerării;
𝐸𝑐𝑔𝑎−energia electrică anuală în cazul cogenerării;
𝑄𝑐𝑔𝑎−cantitatea de căldură produsă anual prin cogenerare;
𝐵𝑐𝑔𝑎−consumul annual de combustibil pentru producerea de căldură și energie
electric în mod simultan.

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

20

3. INFLUENȚA MEDIULUI ÎN PROCESUL DE COGENERARE

3.1. Legislația privind limitele admisibile ale emisiilor
În primul rând Cartea Verde a energiei este un concept cu o importanță deosebită,
deoarece este realizat în legatură directă cu spațiul energetic european și constituie o bază
strategică pe un timp î ndelungat.
Odată cu dezvoltarea proceselor de producere, transport, distribuție și consum de
energie, cu al te cuvinte dezvoltarea industriei, se observă o pronunțare a problemelor
globale privind epuizarea resurselor primare natural si polurea mediul ui.
Sopul acestui proiect este de a semnala țărilor membre, problemele întâlnite l a nivelul
sectorului energetic, în vederea obținerii unei îmbunătățiri în cazul economiei și poluării
mediului înconjurător.
Creșterea eficienței energetice este principalul obiect iv al strategiei de dezvoltare
aleasă în cazul cogenerării, plan care se desfășoară concomitant cu identificarea resurselor
energetice naturale și acțiunea de protejare a mediului.
Făcând o analiză a ultimilor ani Uniunea Europeană a încercat să adopte o m ulțime de
norme legislative care sa eficientizeze programele de dezvoltare și protecție pentru mediu.
Impactul asupra mediului inconjurător este reprezentat în principal de activitățile
prestate de socie ntatea umană, care are tendința de a trata această situaț ie cu
superficialitate și care nu înțeleg efectul năucitor pe care îl are atitudinea lor asupra a tot ce
ne înconjoară.
Cauzele principale privind impactul asupra mediului:
 Consumul ineficient a resursellor energetice primare;
 Neglije nța privind depozitarea și reciclarea deșeurilor provenite din activitățile
industrial.
Politica europeană privind protejarea mediului urmărește atingerea următoarelor
obiective:
 educarea societății în scopul cunoasterii consecințelor;
 protejarea sănătații umane;
 economisirea resurselor primare necesare bunei funcționări a industriei;
 ecologizarea la nivel înalt.

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

21

Legislația din domeniul energetic și al pro tecției mediului are drept scop
implementarea soluțiilor de prevenire și reducere a poluării, evitare risipirii resurselor
naturale și buna org anizare a exploatării acestora păstrând un echilibru constant între
acestea.
Având în vedere poziția înaltă în care se situează instalațiile actuale din România,
pentru arderea combustibililor clasici față de instal ațiile din restul Uniunii Europene,
atunci se cere a se impune o limită a emisiilor de gaze nocive pentru mediul înconjurător.
Ordinul folosit în cazul centra lelor de cogenerare din România este Ordinul 462/1993
prezent în Anexa I.
Acest ordin nu conține doar condițiile impuse de tehnică ci și catitățile de emisii
poluante produse de instalațiile de cogenerare .
Valorile maxime ale emisiilor poluante care sunt acceptate se numesc norme de
emisie,norme date în anexa prezentată.
Modul în care se supravegheaz ă emisiile este următorul :
– se urmăresc nivelurile emisiilor o anumită perioadă de timp;
– se verifică încadrarea în limitele impuse de normative.
Dacă nu se depăsesc valorile limita din normativul atașat atunci se poate considera că
s-au îndeplinit condiții le cerute și valorile obținute vor fi centralizate.
Atunci când nu exista valori limită prestabilite, autoritățile competente au obligația să
propună o valoare limită, stabilită prin comparație cu limita din țările dezvoltate industrial
astfel încât tehnol ogia propusă sa fie accesibilă instituției respective.
Tipul valorilor limită de referință se aleg în funcție de următoarele criterii [1] :
o clasele de puteri caracteristice;
o tipul combustibilul utilizat;
o tipul instalației;
o condițiile de funcționare;

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

22

Universitatea POLITEHNICA din București
FACULTATEA DE ENERGETICĂ
Departamentul <dep. care coordonează programul de licență>
060042 București, Splaiul I ndependenței, nr. 313, sector 6

<Sigla
departamentului
care coordonează
programul de
licență>

23

Bibliografie

1. Prof.dr.ing . Victor Athanasovici , Tratat în inginerie termică. Alimentări cu căldură.
Cogenerare ;
2. Prof.dr.ing. George Darie, Producere a energiei electrice și termice;
3. Prof.dr.ing. Roxana Pătrașcu , Utilizarea energiei;
4. https://www.dalkia.fr/en/energy -services/expertise/cogeneration ;
5. http://apps.upm.ro/cip/docm/m19.pdf ;