Systémy kombinovanej výroby elektriny a tepla (CHP) sú jednou z najnovších technológií vykurovania. Zaujímavosťou týchto systémov je, že nielen vyrábajú teplo, ale aj elektrinu. V rozhovore odborník na kontrolu nákladov podrobne vysvetľuje, čo môže stáť jednotka kombinovanej výroby tepla a elektrickej energie pre jeden rodinný dom.
Otázka: Ako vlastne fungujú blokové tepelné elektrárne?
Expert na kontrolu nákladov: To v podstate závisí od typu kogeneračnej jednotky:
- Spaľovacie systémy
- Systémy so Stirlingovým motorom
- Ohrievače palivových článkov
„Typickou“ tepelnou elektrárňou blokového typu sú systémy so spaľovaním. Skladajú sa z motora a generátora a vykurovacej jednotky.
Môže sa použiť vykurovací olej, zemný plyn alebo skvapalnený plyn - v závislosti od verzie kogeneračnej jednotky. Palivá poháňajú motor, ktorý vyrába elektrinu prostredníctvom zapnutého generátora. Pred stratou sa výsledné odpadové teplo zachytí a sprístupní vykurovaciemu okruhu alebo sa privedie do vyrovnávacieho zásobníka.
Takéto systémy vyrábajú elektrinu a teplo v pomere približne 1: 3, to znamená, že na 1 kWh elektrickej energie pripadajú približne 3 kWh tepelnej energie.
Stirlingove motory fungujú na inom princípe: Tu teplo z vonkajšieho zdroja tepla pohybuje piestom hore a dole. Pohyb piestu hore a dole sa používa na pohon generátora, ktorý zase generuje elektrinu.
Teplo generované externým spaľovaním sa potom môže neskôr použiť vo vykurovacom okruhu na vykurovanie miestnosti a prípravu teplej vody.
Namiesto jednotlivých Stirlingových motorov sa dnes bežne používajú takzvané lineárne motory, ktoré majú obzvlášť vysoký stupeň účinnosti pri výrobe tepla.
Zvláštnou výhodou systémov Stirlingovho motora je, že môžu využívať akýkoľvek zdroj tepla. Nemusia to nutne byť fosílne palivá, ako v prípade systémov so spaľovaním - tu sa ako zdroj energie môže použiť aj lacná a CO2 neutrálna biomasa (pelety, drevná štiepka). Dokonca aj tepelná energia slnka (slnečná tepelná energia) môže byť generovaná v systémoch Stirling pre kombinovanú výrobu tepla a elektriny. Ďalšou výhodou systémov Stirling je veľmi hladký chod a vysoká účinnosť celého systému z hľadiska spätného získavania tepla. Naproti tomu účinnosť pri výrobe energie je dosť nízka, iba 10% - 20%.
Posledným vývojom v oblasti kogeneračných systémov je vykurovanie palivovými článkami. Tiež vyrába teplo a elektrinu.
Ak sa na vodu použije dostatočne vysoké napätie, rozpadne sa na vodík a kyslík (historické zariadenie sa tomu hovorí „Hoffmannov rozkladací prístroj na vodu“). Palivový článok presne zvráti tento proces: vodík a kyslík sa stretávajú - tým sa uvoľňuje teplo, elektrická energia a voda.
Vodík sa získava zo zemného plynu
V tomto prípade sa potrebný vodík získava z prípojky na zemný plyn. V prípade malých systémov sa to zvyčajne deje mimo palivového článku - takéto systémy sa tiež nazývajú nízkoteplotné palivové články. Dôvod je veľmi jednoduchý: Ak sa v palivovom článku vyrába vodík zo zemného plynu , ako to býva vo veľkých systémoch, vznikajú extrémne vysoké teploty. To môže byť v niektorých prípadoch tiež nebezpečné.
Vykurovacie systémy s palivovými článkami majú najvyššiu účinnosť zo všetkých systémov CHP a sú to pomerne jednoduché a veľmi výhodné systémy. Ak je to potrebné, môžu byť prevádzkované aj na bioplyn, sú veľmi tiché a majú minimálnu údržbu. Ohrev palivových článkov je takmer úplne bez emisií.
Pretože všetky kogeneračné systémy poskytujú iba konštantné výkony, ale špičkové výkony dokážu pokryť iba ťažko, sú zvyčajne spojené s kondenzačnými kotlami, ktoré potom pri vysokej požiadavke na teplo poskytujú ďalšiu vykurovaciu energiu. To tiež zvyšuje náklady na kombinovanú výrobu elektriny a tepla.
Otázka: Čo všeobecne stoja elektrárne na kombinovanú výrobu elektriny a tepla?
Expert na kontrolu nákladov: Na to neexistuje všeobecná odpoveď - vždy to závisí od typu systému a služieb, ktoré poskytuje.
V zásade však môžete predpokladať, že systémy v súčasnosti stoja minimálne 15 000 EUR . Väčšina systémov stojí od 20 000 do 30 000 EUR .
Tieto ceny platia pre rodinné domy a rodinné domy, pri viacgeneračných domoch alebo bytových domoch sú náklady podstatne vyššie.
Na druhej strane stále existujú vysoké dotácie a pri správnom dimenzovaní a priaznivých podmienkach vysoké možné úspory nákladov na kúrenie a nákladov na elektrinu. V mnohých prípadoch sa nákup môže napriek vysokým nákladom z dlhodobého hľadiska vyplatiť.
Malý príklad nákladov z praxe
V našom dome máme nainštalovaný malý systém so Stirlingovým motorom.
| Príspevok | cena |
|---|---|
| Mikro-CHP závod | 17 600 EUR |
| Inštalácia | 4 500 EUR |
| Pripojenie k elektrickej sieti (pre napájacie tarify) | 1 500 EUR |
| Celkové náklady | 22 000 EUR |
| pokrok | mínus 1 900 EUR |
| náklady, ktoré znáša sám | 20 100 EUR |
Je to samozrejme iba jednorazový príklad ceny konkrétneho zariadenia, ktoré sa používa v konkrétnom prostredí. Náklady sa tiež môžu výrazne líšiť v iných prípadoch.
Dotácie, ktoré vzniknú z prebiehajúcich prevádzok, sa neberú do úvahy: KfW dotuje každú kWh vygenerovanú pre systém 5,41 centov / kWh počas 10 rokov. Okrem toho existujú ďalšie dotácie, napríklad už neplatná daň z energie.
Otázka: Od čoho všeobecne závisia náklady na kombinovanú jednotku na výrobu elektriny a tepla?
Expert na kontrolu nákladov: V obstarávacích nákladoch samozrejme zohráva úlohu veľa faktorov:
- aký systém sa používa
- aký veľký je systém
- či sa používa vyrovnávací zásobník
- Či je systém pripojený k verejnej sieti, aby bolo možné čerpať vstupné tarify
- ktoré systémy špičkového zaťaženia môžu byť ešte nainštalované
- ktoré je možné získať dotácie pre príslušný systém
Všetky tieto faktory je potrebné zohľadniť pri pokuse o odhad počiatočných nákladov.
Spravidla sa odporúča mať systém špeciálne navrhnutý a dimenzovaný pre váš dom, pretože veľkosť systému je veľmi dôležitá pre cenu systému.
Spravidla sa bude musieť vytvoriť aj záťažový profil, ktorý ukazuje, aké energetické nároky v danom čase existujú. To je jediný spôsob, ako správne odhadnúť, ktorá veľkosť systému sa najlepšie používa a aký prídavný vykurovací systém musí byť nainštalovaný s akým výkonom.
Otázka: A čo náklady na vykurovanie s takýmito systémami - oplatí sa?
Kogeneračná jednotka sa zvyčajne vypláca
Expert na kontrolu nákladov: Aj tu samozrejme musíte vždy posúdiť konkrétny prípad - vo všeobecnosti existuje prinajmenšom možnosť, že takéto systémy sú zjavne ziskové a obstarávacie náklady môžu byť často amortizované v priebehu niekoľkých rokov.
V každom prípade je predpokladom účelného použitia čo najvyváženejšie rozloženie zaťaženia a vhodné dimenzovanie systému.
Kogeneračná jednotka navyše vyrába elektrinu iba v prípade potreby tepla. Pretože však účinnosť CHP je vždy najvyššia, keď beží neustále, z dôvodu efektívnosti by sa mala plánovať na čo najdlhšiu dobu načítania systému. Často sa to deje pomocou vyrovnávacích zásobníkov, ktoré absorbujú generovanú tepelnú energiu, keď to nie je potrebné. Tepelná energia na vykurovanie alebo požadovaná teplá voda sa potom môže čerpať z vyrovnávacieho zásobníka.
V zásade platí, že čím dlhšie je prevádzka kombinovanej výroby tepla a elektriny, tým viac sa to vypláca. .
Vyrobená elektrina by sa mala v ideálnom prípade spotrebovať sami - kvôli nízkej sadzbe za napájanie sa dnes napájanie do verejnej siete často finančne neoplatí.
Dostatočne veľké systémy na ukladanie energie môžu pomôcť zaistiť použitie vlastnej výroby elektriny aj v špičkách, a tým sa stať do veľkej miery nezávislým od dodávateľa elektriny. Niekedy však stále vysoké náklady na skladovanie elektriny si vyžadujú veľmi starostlivé plánovanie vopred, aby nedošlo k zbytočnému plytvaniu nákladmi.
Okrem toho by do výpočtu ziskovosti mali byť zahrnuté aj prebiehajúce dotácie (5,41 centov / kWh na 10 rokov), ako aj daňové úľavy pre vlastníkov KVET.
Otázka: Aké prevádzkové náklady musíte vypočítať pomocou CHP?
Expert na kontrolu nákladov: Prevádzkové náklady sú často podceňované a často sa nezohľadňujú pri výpočte ziskovosti.
Spravidla sa náklady na údržbu u väčšiny systémov s vnútorným spaľovaním pohybujú v priemere okolo 3 centov / kWh . Pri častom cyklovaní (automatické zapínanie a vypínanie systému) môžu byť náklady tiež vyššie; neskôr, keď systém zostarne, je potrebné zohľadniť vyššie náklady na údržbu a servis z dôvodu veľkého počtu pohyblivých častí.
Je potrebné poznamenať, že pri mnohých grantoch musíte tiež preukázať úplnú zmluvu o údržbe najmenej na 10 rokov. Náklady na takéto zmluvy o údržbe sú potom vyššie, zvyčajne okolo 5 centov / kWh .
Tieto náklady by sa mali v každom prípade zohľadniť, plus náklady na opravy, náhradné diely a nevyhnutnú celkovú opravu systému po určitom počte prevádzkových hodín.
Pri iných typoch systémov sú náklady na údržbu často výrazne nižšie - napríklad vykurovanie palivových článkov je pomerne ľahké.
Otázka: Je systém vykurovania palivových článkov výnosnejší ako iné kogeneračné jednotky?
Expert na kontrolu nákladov: V Japonsku je kúrenie palivovými článkami už niekoľko rokov jednou z najpopulárnejších alternatív vykurovania - nemožno z neho však odvodiť nijakú zvláštnu ziskovosť.
Vykurovanie palivovými článkami sa v zásade oplatí iba vtedy, ak je dostatočne vysoká potreba tepla čo najstálejšia a spotreba elektriny v domácnosti nie je príliš nízka.
Čím menej a viac sporadického tepla je potrebné, tým horšia je ziskovosť vykurovania palivovými článkami. Ak je spotreba elektriny taká nízka, že veľká časť vyrobenej elektriny musí byť privádzaná do verejnej siete, šanca na amortizáciu je veľmi nízka.
Vykurovanie palivovými článkami je veľmi progresívny a skutočne ekologický vykurovací systém - výpočet ziskovosti vopred je však absolútne nevyhnutný a nevyhnutný. V mnohých domácnostiach sa ani táto forma KVET nebude môcť s vysokou účinnosťou amortizovať. To je možné len za vhodných podmienok.
V iných prípadoch však môže vykurovanie palivovými článkami viesť k masívnym úsporám a splatiť sa do niekoľkých rokov.
