Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και Θερμότητας

Η Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και Θερμότητας - ΣΗΘ [στα αγγλικά: Cogeneration (Combined) Heat and Power, CHP] ορίζεται ως «η ταυτόχρονη παραγωγή χρήσιμης θερμικής και ηλεκτρικής ή/και μηχανικής ενέργειας στο πλαίσιο μιας μόνο διαδικασίας».

 
Στο γράφημα παρουσιάζεται η διαδικασία υλοποίησης συμπα- ραγωγής ενέργειας από ηλεκτρισμό και θερμότητα Πηγή: ΚΑΠΕ Σύμφωνα με τον Κ.Ο. 2004/8/ΕΚ και τον Ν.3734/09, η ΣΗΘ διακρίνεται σε πολύ μικρή ΣΗΘ με ισχύ έως 50 kWe και μικρή ΣΗΘ με ισχύ έως 1.000 kWe. Τα συστήματα αυτά θεωρούνται και ΣΗΘ Υψηλής Αποδοτικότητας, αφού εξοικονομούν πρωτογενή ενέργεια τουλάχιστον μεγαλύτερη από 10%, σε σχέση με τον συμβατικό τρόπο παραγωγής ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας.
Πλεονεκτήματα
Η ΣΗΘ βελτιστοποιεί την παροχή ενέργειας προς όλους τους καταναλωτές, ενώ ταυτόχρονα ωφελεί την εθνική οικονομία, αφού παρέχει:
* Αυξημένη απόδοση μετατροπής και χρήσης της ενέργειας. Η ΣΗΘ είναι η πλέον αποτελεσματική και αποδοτική μορφή ηλεκτροπαραγωγής με την ταυτόχρονη παραγωγή χρήσιμης θερμικής ενέργειας.
* Μικρότερες εκπομπές αερίων ρύπων προς το περιβάλλον, ιδιαίτερα του CO2, του σημαντικότερου αερίου στο οποίο οφείλεται η κλιματική αλλαγή.
* Σημαντική εξοικονόμηση οικονομικών πόρων, παρέχοντας πρόσθετη ανταγωνιστικότητα στη βιομηχανία και στις εμπορικές επιχειρήσεις, καθώς η ηλεκτρική ενέργεια και η θερμότητα παρέχονται σε προσιτές τιμές.
* Σημαντική ευκαιρία ώστε να προωθηθούν αποκεντρωμένες λύσεις ηλεκτροπαραγωγής, όπου οι σταθμοί ΣΗΘ σχεδιάζονται ώστε να ανταποκρίνονται στις ανάγκες των τοπικών καταναλωτών, παρέχοντας υψηλή απόδοση, αποφεύγοντας απώλειες μεταφοράς και αυξάνοντας την ευελιξία στη χρήση του συστήματος. Το πλεονέκτημα αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό όταν το φυσικό αέριο χρησιμοποιείται ως κύριο καύσιμο.
* Βελτιωμένη ασφάλεια παροχής που μειώνει τις πιθανότητες οι καταναλωτές να μείνουν χωρίς ηλεκτρική ή/και θερμική ενέργεια.
* Μειωμένη ανάγκη καυσίμων, σε σχέση με τη χωριστή παραγωγή ηλεκτρικής αλλά και θερμικής ενέργειας, μειώνοντας την εξάρτηση από εισαγωγές.
* Αυξημένη απασχόληση, αφού η ανάπτυξη των συστημάτων ΣΗΘ δημιουργεί νέες θέσεις εργασίας.

Εφαρμογές
Οι εφαρμογές των συστημάτων ΣΗΘ μπορούν να διακριθούν στις εξής κατηγορίες:
* Βιομηχανικός τομέας (τροφίμων, διυλιστήρια, χημική βιομηχανία κ.λπ.)
* Εμπορικός και τριτογενής τομέας (ξενοδοχεία, νοσοκομεία κ.λπ.)
* Αγροτικός τομέας
* Οικιακός τομέας
Η συμπαραγωγή, προκειμένου να είναι οικονομικά βιώσιμη, εφαρμόζεται όπου υπάρχει ταυτόχρονη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας (ή ψύξης). Η παραγόμενη θερμότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για θερμική χρήση όσο και για ψύξη ή κλιματισμό, με τη χρήση ψυκτών απορρόφησης.
Αναφορικά με τον οικιακό τομέα, οι κυριότερες τεχνολογίες συμπαραγωγής είναι:
* Μηχανές εσωτερικής καύσης (Otto-Diesel)
* Μηχανές Stirling
* Κυψέλες καυσίμου
* Μικροστρόβιλος
Τυποποίηση
Τα συστήματα συμπαραγωγής για κτίρια είναι τυποποιημένα (package), όπου οι κατασκευαστές κατασκευάζουν ένα ενιαίο σύστημα με όλο τον απαιτούμενο εξοπλισμό εντός ενός container. Αυτό κάνει πιο εύκολη την εγκατάσταση της συμπαραγωγής σε σημεία με δυσκολίες εφαρμογής των υδραυλικών και ηλεκτρικών εγκαταστάσεων.
Τα βασικά σημεία ενός τυποποιημένου συστήματος συμπαραγωγής είναι:
* Μηχανή με την ηλεκτρογεννήτρια
* Εναλλάκτης ανάκτησης θερμικής ενέργειας και δοχείο αδράνειας
* Σύστημα ελέγχου
* Αντλία
* Σωληνώσεις
* Σημεία εισόδου καυσίμου και νερού
* Σημεία εξόδου ζεστού νερού χρήσης, ηλεκτρικής ενέργειας
Πώς εφαρμόζεται
Η μικροσυμπαραγωγή χρησιμοποιείται για την κάλυψη όλου του θερμικού φορτίου ενός κτιρίου και την παραγωγή μέρους του ηλεκτρικού φορτίου. Πριν από την εγκατάσταση του συστήματος ΣΗΘ, η ηλεκτρική ενέργεια προσδίδεται στο κτίριο από τη ΔΕΗ ή άλλο ιδιώτη πάροχο και η θερμική ενέργεια από σύστημα παραγωγής θερμικής ενέργειας, π.χ. καυστήρα - λέβητα. Μετά την εγκατάστασή του, το σύστημα ΣΗΘ παρέχει όλο το απαιτούμενο φορτίο θερμικής ενέργειας για το ζεστό νερό χρήσης και θέρμανσης, ενώ η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια πωλείται στο δίκτυο σε συμφέρουσα τιμή, όπως προβλέπει ο Ν. 3851/10.

Προϋποθέσεις για την εγκατάσταση

Μια τυπική εγκατάσταση συμπαραγωγής καταλαμβάνει τον ίδιο χώρο όπως ήταν χρησιμοποιείται ένα τυπικό λεβητοστάσιο.

Η διασύνδεση της συμπαραγωγής και η διαχείριση της ηλεκτρικής ενέργειας χωρίζονται σε δύο μορφές, είτε σε διασυνδεδεμένη είτε σε αυτόνομη λειτουργία.
Για κάθε περίπτωση, υπάρχει η κείμενη νομοθεσία (Ν.3468/06, 3734/09, 3851/10) που ορίζει τον τρόπο έγχυσης της ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο και τον τρόπο διασύνδεσης.
Ο μελετητής ενός συστήματος συμπαραγωγής σε κτίριο πρέπει να λάβει υπόψη του τα εξής:
* Η επένδυση για συμπαραγωγή σε κτίριο τείνει να είναι βιώσιμη, όταν το σύστημα λειτουργεί πάνω από 4.000 ώρες ετησίως
* Τα θερμικά φορτία να είναι σε πλήρη χρήση
* Η τιμολόγηση της ηλεκτρικής kWh τείνει να είναι υψηλή προς τον παραγωγό
* Η περίοδος αιχμής της ηλεκτρικής ενέργειας είναι ένα βασικό κριτήριο για τη βιωσιμότητα της εγκατάστασης
* Τη γεωγραφική θέση του συστήματος
* Την επιλογή του πρωτεύοντος συστήματος
* Το κόστος αγοραπωλησίας της ηλεκτρικής kWh
* Την τεχνική υποστήριξη της εγκατάστασης ΣΗΘ από τον κατασκευαστή
* Τον χρόνο ζωής του συστήματος
* Τους οικονομικούς παράγοντες που επηρεάζουν την εγκατάσταση του συστήματος ΣΗΘ, π.χ. δανειοδότηση για αγορά εξοπλισμού, τρόπος χρηματοδότησης κ.λπ.
Στην Ελλάδα, ξεκίνησε δειλά η εγκατάσταση πολύ μικρής ΣΗΘ σε μονοκατοικίες ή μικρές πολυκατοικίες με χρήση τόσο Φ.Α. όσο και υγραερίου και πώληση της παραγόμενης συμπαραγόμενης Η.Ε. στο δίκτυο και χρήση της θερμικής ενέργειας για κάλυψη των αναγκών των κατοίκων του κτιρίου. Στον χώρο αυτό δραστηριοποιούνται αρκετές εταιρείες, που εκτός από την εγκατάσταση των συστημάτων ΣΗΘ, αναλαμβάνουν και την τακτική συντήρησή τους.
Ο Ελληνικός Σύνδεσμος Συμπαραγωγής και Θερμότητας -ΕΣΣΗΘ- είναι εδώ και δεκαπέντε έτη ο φορέας προώθησης της συμπαραγωγής στην Ελλάδα, με μέλη του όλους όσοι ασχολούνται σοβαρά και υπεύθυνα με τη ΣΗΘ. 

ΘΕΟΦΥΛΑΚΤΟΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ
διπλ. μηχ. μηχ. - πρόεδρος ΕΣΣΗΘ 

πηγή:www.enet.gr