Kogenerace, kombinované využití elektřiny a tepla (KVET), je proces, při kterém jsou v technickém zařízení z paliva získávány elektrická energie a teplo. V článku je popsána unikátní mikrokogenerační jednotka Wave, která pracuje na základě organického Rankinova cyklu (ORC) a spaluje biomasu, lokálně dostupné, levné a snadno distribuovatelné obnovitelné palivo. Pilotní komerční aplikace je výsledkem desetiletého vývoje zařízení na ČVUT v Praze.
Výtah z článku, který vyšel v časopise Energie 21 č. 2/2019.
Decentralizovaná mikrokogenerační (μCHP) zařízení jsou považována za novodobou alternativu tradičním energetickým systémům s velikým potenciálem úspor primárních zdrojů energie a mohou také potenciálně snížit koncovou cenu energie pro uživatele. Tato zařízení jsou dále vhodným centrálním zdrojem elektřiny a tepla pro objekty provozované v tzv. ostrovní síti (pozn. autora: fungující nezávisle na rozvodné elektrické síti). Mikrokogenerační jednotky totiž mohou poskytovat elektrickou energii a teplo i v odlehlých oblastech bez přístupu k elektrické síti. Stejně tak jsou takovéto jednotky vhodné pro energetické systémy budov postavené na konceptu smart grid, ve kterém by μCHP figurovalo jako ústřední flexibilní zdroj tepla a elektrické energie budovy.
Jak již bylo zmíněno výše, kogenerace z biomasy ve větších měřítcích – nemocnicích, kancelářských budovách, sídlištích, malých městech a bytových komplexech – je etablovanou technologií na světovém trhu. Naopak tomu je ve výkonové úrovni řádu jednotek či nižších desítek kilowattů elektrického výkonu. Pokusů o komercializaci μCHP zařízení bylo pouze několik a až na několik výjimek nebyly úspěšné nebo je provázely značné problémy. V dnešní době je vývoj μCHP na bázi ORC zařízení (organický Rankinův cyklus je klasickým parním oběhem známým například z konvenčních uhelných elektráren pouze s tím rozdílem, že v případě ORC není použita voda, ale jiné organické medium) velmi rychlý, několik společností v tuto chvíli právě uvádí jednotky na trh a inovují nové generace ve snaze zlevnit, zvýšit účinnost a hlavně spolehlivost jednotek.
ČVUT UCEEB v Buštěhradu u Kladna je zázemím pro základní výzkum a experimentální vývoj aplikací na základě ORC včetně přidružených technologií potřebných pro provoz μCHP. Zařízení uvedené na trh v roce 2019 pod značkou Wave určené ke kogeneraci z dřevní štěpky je v laboratoři LORCA experimentálně provozováno od svého křtu (červen 2016) až do současnosti (březen 2019) s mnoha drobnějšími a několika generálními úpravami.
Článek shrnuje informace a zkušenosti z dosavadního pilotního provozu jednotky Wave v rámci komerčního projektu Výstavba zdroje na KVET z biomasy s akumulací energie a instalací FVE, doplněná o inteligentní řídicí systém pro Služby Mikolajice, s. r. o. Dodávka jednotky je završením deseti let výzkumu a vývoje ORC na Fakultě strojní ČVUT a ČVUT UCEEB.*
Bc. Jan Špale a Ing. Jakub Maščuch, Ph.D., Univerzitní centrum energeticky efektivních budov ČVUT v Praze
Obrázky:
Obr. 1 – Schematické znázornění, CAD model v částečném řezu a fotodokumentace lamelového expandéru vyvinutého na ČVUT UCEEB
Obr. 2 – Technologické schéma mikrokogenerační jednotky Wave
Obr. 3 – 3D model uspořádání komponent uvnitř kontejneru
Obr. 4 – Výsledky měření emisí z pilotní aplikace Wave50
Obr. 5 – Kontejnerové řešení Wave50 v Mikolajicích (přední pohled) Foto/Tomáš Kejha
