Kogeneracja to proces jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej w jednym układzie technologicznym. W przypadku biomasy i drewna pozwala ona osiągnąć nawet 80-90% sprawności energetycznej, co jest wartością niemożliwą do uzyskania przy rozdzielnej produkcji prądu i ciepła. Dzięki wykorzystaniu lokalnych surowców, takich jak zrębki, pelety czy trociny, systemy kogeneracyjne stają się idealnym rozwiązaniem dla przemysłu drzewnego, gospodarstw rolnych oraz mniejszych przedsiębiorstw.
Zgazowanie drewna – w którym biomasa przetwarzana jest na gaz drzewny, spalany następnie w silniku spalinowym produkującym energię elektryczną, a ciepło odzyskiwane jest z układu chłodzenia i spalin.
Kluczową zaletą obu rozwiązań jest minimalizacja strat energii – w tradycyjnych systemach nawet 60% ciepła może być marnowane, podczas gdy kogeneracja pozwala na jego praktyczne wykorzystanie.
Chłodzenie gazu drzewnego
W układach zgazowania gorący gaz (400-600°C) musi zostać schłodzony przed podaniem do silnika. Proces ten nie tylko zabezpiecza instalację, ale też pozwala odzyskać dodatkową energię cieplną, którą można wykorzystać np. do suszenia drewna.
Zarządzanie ciepłem z silnika
Silniki kogeneracyjne generują duże ilości ciepła, które tradycyjnie byłoby tracone przez system chłodzenia. W nowoczesnych instalacjach energia ta jest odzyskiwana i kierowana do celów grzewczych lub przemysłowych.
Wykorzystanie spalin
Nawet po przejściu przez silnik spaliny zachowują wysoką temperaturę (200-300°C). Montaż dodatkowych wymienników pozwala na ich efektywne wykorzystanie, zwiększając całkowitą sprawność systemu nawet o 15-20%.
W przypadku gazyfikacji drewna, wielostopniowy odzysk ciepła jest możliwy i w znaczącym stopniu podnosi wydajność systemu z około 28% do 80-89%(w zależności od technologi użytej do odzysku ciepła oraz mocy gazyfikatora). Należy wziąć pod uwagę kilka czynników, które wpływają na ilość odzyskanego ciepła:
Wilgotność paliwa ma kluczowe znaczenie – zrębki o wilgotności 12% zapewniają znacznie lepszą wydajność niż te o wilgotności 20-25%.
Konieczność stałego odbioru ciepła to podstawowe wymaganie – system musi mieć zapewnione ciągłe zagospodarowanie energii cieplnej, np. poprzez podłączenie do sieci grzewczej lub procesów technologicznych.
Jak podkreślają specjaliści, wśród kluczowych korzyści systemów kogeneracyjnych zasilanych biomasą i drewnem należy wymienić:
Znaczące oszczędności paliwa – dzięki skojarzonemu wytwarzaniu prądu i ciepła zużycie surowca spada nawet o 10-30% w porównaniu z tradycyjnymi metodami.
Obniżenie kosztów energii – wykorzystanie lokalnych odpadów drzewnych (zrębki, trociny) eliminuje koszty importu paliw kopalnych.
Mniejsza zależność od sieci energetycznej i cieplnej – ograniczenie strat przesyłowych energii elektrycznej (nawet do 10%) oraz zwiększenie bezpieczeństwa energetycznego.
Wykorzystanie lokalnych zasobów – biomasa to często produkt uboczny przemysłu drzewnego, który zamiast na składowisku, trafia do produkcji czystej energii.
Według standardów unijnych, za wysokosprawną uznaje się instalację, w której łączne oszczędności paliwa wynoszą minimum 10% w porównaniu z oddzielną produkcją ciepła i energii elektrycznej. Nowoczesne układy kogeneracyjne osiągają nawet 25-30% większą efektywność, co potwierdza ich przewagę nad konwencjonalnymi rozwiązaniami. Kluczem do sukcesu jest jedno paliwo, podwójna korzyść. To nie tylko ekonomia, ale i ekologia w czystej postaci.
W suszarniach drewna ciepło ze spalin może być używane do wstępnego podsuszenia surowca
W ciepłowniach spaliny ogrzewają wodę powrotną, redukując zużycie biomasy
Dzięki możliwościom odzysku ciepła na każdym etapie procesu, systemy kogeneracyjne stanowią przyszłość efektywnego wykorzystania biomasy i drewna w energetyce. Warto jednak pamiętać, że ich efektywność w dużej mierze zależy od prawidłowego zaprojektowania całego układu i dostosowania go do lokalnych warunków(np całodobowy lub częściowy odbiór ciepła)
Najważniejsze to aby pamiętać o wielostopniowości odzysku ciepła
|
Element systemu |
Gdzie odzyskujemy ciepło? |
Zysk energetyczny |
|---|---|---|
|
Gaz drzewny |
Schładzanie i osuszanie gazu |
5–15% |
|
Silnik agregatu |
Chłodzenie wodą i olejem |
20–30% |
|
Spaliny na wydechu |
Wymiennik ciepła |
10–15% |