MicroCHP ( Kombinované mikrozdroje tepelné a elektrické energie ) je variantou v současnosti rozšířené myšlenky kogenerační energie pro rodinné domy a malé administrativní budovy.
Protože ve většině případů spotřebitelé potřebují současně dva druhy energie: tepelnou a elektrickou , vznikly kombinované tepelné elektrárny ( CHP ), nazývané také "kogenerace". S využitím skutečnosti, že všechny systémy na výrobu elektrické energie na bázi spalování paliva mají maximální účinnost za podmínek daných zákony termodynamiky , využívají kogenerační jednotky jako zdroj tepla tzv. zdroj tepla. odpadní teplo z procesu výroby elektrické energie. Odpadní teplo je odváděno spalinami, které mohou plně zajistit vytápění pro systémy s nízkou teplotou. Odpadní teplo lze také využít k výrobě další elektřiny v kombinovaném cyklu , ale to není vždy praktické. Jako takové se kogenerační jednotky těší stále rostoucí oblibě v průmyslové komunitě, protože mohou zlepšit celkovou energetickou účinnost používání paliva.
Například v čistě výrobních systémech, jako jsou klasické elektrárny , které dodávají elektřinu spotřebitelům, je spotřebiteli dodávána pouze asi třetina potenciálního tepla z primárního zdroje energie ( uhlí , zemní plyn nebo uran ), a to navzdory skutečnosti, že účinnost může být o něco nižší u starších zařízení a výrazně vyšší u nových. Naproti tomu kogenerační jednotky obvykle přeměňují alespoň dvě třetiny a často až 90 % tepla z primárního zdroje energie na užitečné formy energie, jako je elektřina , pára , horká voda nebo vytápění . I když průmysl má z CHP velký prospěch, některé funkce, díky nimž jsou pro průmysl atraktivní, působí jako překážka pro individuální použití této technologie.
Naprostá většina kogeneračních systémů využívá jako palivo zemní plyn. Je to dáno jeho levností (i když cena v posledních letech roste), čistotou spalování, dostupností v mnoha oblastech a snadnou dopravou již položeným potrubím do mnoha domácností. Kromě toho lze zemní plyn spalovat v plynových turbínách , které se používají ve většině velkých i malých kogeneračních jednotek, a to díky jejich vysoké účinnosti, malým rozměrům, čistému spalování a minimálním provozním nákladům. Plynové turbíny navržené s fóliovými ložisky a vzduchovým chlazením navíc pracují bez olejového mazání a chladicích prostředků. Nakonec se v nich obvykle využívá odpadní teplo spalin plynových turbín, zatímco odpadní teplo hlavní alternativy pro malé systémy - pístových strojů - je distribuováno mezi jejich využití a chladicí systémy.
Vliv kombinované výroby tepla a elektřiny, zejména těch menších pro domácnosti a malé podniky, se v budoucnu zvýší, pokud budou ceny zemního plynu dále růst. Přestože odpadní teplo z elektráren využívajících jako zdroj energie biomasu , solární energii , uhlí , naftu , další těžké ropné produkty a jadernou energii lze využít pro kogeneraci, jsou takové zdroje energie méně vhodné, obtížněji se přepravují, jsou dražší pro použití v domácnostech a , v případě atomové energie, jsou nepraktické a nebezpečné. S výjimkou jaderné a solární energie spalují tato paliva výrazně méně čistě než zemní plyn a vyžadují výrazně nákladnější kontrolu znečištění. A konečně, ze všech uvedených lze v plynových turbínách a pístových motorech používat pouze motorovou naftu, která je díky své nízké ceně, malým rozměrům a účinnosti vhodnou volbou pro malé kogenerační elektrárny.
Nejdůležitější rozdíl mezi mikro kogenerací a jejich velkými příbuznými je v provozních režimech. Ve většině případů průmyslové kogenerační jednotky vyrábějí primárně elektřinu, přičemž teplo je vedlejším produktem. Naproti tomu mikroelektrárny, které fungují v domácnostech a malých komerčních budovách, uspokojují potřeby tepelné energie tím, že vyrábějí elektřinu jako vedlejší produkt. Kvůli tomuto zvláštnímu způsobu provozu a kolísání spotřeby elektřiny u konstrukcí, které mají tendenci používat mikrokogenerační jednotky (obytné budovy a malé komerční budovy), budou mikroelektrárny často vyrábět elektřinu ve větším množství, než spotřebitel potřebuje.
V dnešní době jsou microCHPs atraktivní pro spotřebitele díky modelu „net-metering“ („generace-a-prodej“), ve kterém je vyrobená energie, která převyšuje okamžitou vlastní spotřebu, realizována v energetické soustavě . Hlavní ztráty spojené s přenosem od zdroje ke spotřebiteli budou obvykle menší než ztráty při místním skladování nebo výrobě energie s menším než špičkovým výkonem. Z čistě technického hlediska je tedy model „net metering“ velmi efektivní.
Dalším pozitivním aspektem tohoto modelu je velmi snadná konfigurace. Spotřebitelské elektroměry dokážou zaznamenávat odchozí energii stejně snadno jako energii spotřebovanou domácnostmi nebo podniky. V podstatě zaznamenávají „čisté“ množství energie spotřebované domácností/kanceláře. Energetické systémy s relativně malými mikroCHP nevyžadují strukturální změny. V USA federální zákon (stejně jako mnoho státních předpisů) vyžaduje, aby provozovatelé veřejných služeb kompenzovali každému energii, kterou vracejí do sítě. Z pohledu provozovatelů sítí představují tyto požadavky provozní, technickou a administrativní zátěž. V důsledku toho většina provozovatelů sítí kompenzuje neprůmyslové výrobce energie v menší nebo stejné míře, než jak ji prodávají svým spotřebitelům. Kompenzační schéma se může zdát na první pohled téměř spravedlivé, pro spotřebitele znamená pouze snížení nákladů na nenakoupenou užitkovou energii ve srovnání se skutečnými náklady na výrobu a služby operátorů. Z pohledu provozovatelů microCHP tedy model „net metering“ není ideální.
Model „net-metering“ je zatím velmi účinným mechanismem pro využití přebytečné energie generované mikroCHP. Není bez kritiky. Hlavní argumenty kritiků: prvním je, že zatímco hlavním zdrojem výroby pro energetické systémy jsou velké komerční generátory, generátory „síťového měření“ „vysypávají“ energii do sítě náhodně a nepředvídatelně. Efekt je však zanedbatelný, pokud elektřinu vyrábí pouze malá část spotřebitelů a každý z nich vyrábí relativně malé množství energie. Po zapnutí trouby nebo topení je ze sítě dodáváno přibližně stejné množství elektřiny, jaké vyrábí domácí generátor. Pokud se procento domácností s výrobními systémy zvýší, jejich příspěvek do energetického systému může být významný. Pak může být koordinace výrobních systémů v domácnostech a údržba sítě nezbytná pro stabilní provoz a prevenci jejího poškození.
Zařízení Micro CHP jsou založeny na několika různých technologiích:
Spojené království je v současné době nejrozvinutějším trhem s mikrokombinovanou kogenerací v Evropě a pravděpodobně i na světě. To bylo odhadováno na asi 1000 microCHPs od roku 2002. Primárně Whispergen ( Stirlingovy motory ) a Senertec Dachs ( pístové motory ). Trh je podporován vládou prostřednictvím legislativy. Některé vládní výzkumy získaly finanční prostředky prostřednictvím Energy Saving Trust a Carbon Trust , komunitní vláda také podporuje energetickou účinnost ve Spojeném království. 7. dubna 2005 vláda Spojeného království snížila DPH ze 17,5 % na 5 % pro mikro zařízení CHP, aby podpořila poptávku po této technologii na úkor stávajících, méně ekologických. Snížení DPH o 12,5 % bylo účinnou dotací pro mikrokogenerační jednotky oproti konvenčním systémům, což jim pomůže stát se konkurenceschopnějšími a výrazně zvýší prodej jednotek ve Spojeném království. [1] Z 24 milionů domácností ve Spojeném království uvažuje 14 až 18 milionů o vybavení vlastní mikrokogenerační jednotky.