lucrare razvan

Download Lucrare Razvan

Post on 23-Nov-2015

13 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

A. Definirea termenului de COGENERARE:

COGENERAREA are semnificaia producerii simultane ntr-o surs unic a cldurii i respectiv a lucrului mecanic. Combustibilul energetic utilizat de instalaiile energetice ce produc cele dou forme de energie poate fi unul clasic, sau poate fi combustibil nuclear, deeu sau neconvenional. Este demonstrat n literatura de specialitate c acest procedeu tehnic este soluia cu cea mai eficient pentru producerea energiei electrice i termice.

Simultaneitatea producerii acestor forme de energie este o caracteristic specific noiunii de cogenerare. n acelai timp, este important a sublinia c aceast caracteristic este strns corelat i cu interdependena cantitativ i calitativ a celor dou forme de energie.

Aceast interdependen este indus de natura tehnologiilor de cogenerare adoptate precum i de modul de dimensionare a acestora.1.1. Aspectul termodinamic al procesului de cogenerare

Pentru a pune n eviden superioritatea procesului combinat prin comparaie cu producerea separat a energiei electrice i termice pe filiere distincte, se propune analizarea celor dou soluii din punct de vedere al randamentelor obinute n final. Aceast analiz este realizat n ipoteza echivalenei cantitilor de energie electric i termic obinute n ambele soluii, pe de o parte, i pe de alt parte a acelorai parametrii iniiali.

Randamentul unei instalaii se exprim ca fiind raportul ntre energia util i energia primar investit pentru producerea acestei energii utile:

n cazul producerii de energie electric n ciclu de pur condensaie (fig.1a) randamentul energetic al ciclului teoretic este dat de randamentul dintre aria haurat 1-2-3-4-5, care reprezint lucrul mecanic obinut i aria 1-2-3-4-5-6-7 care reprezint energia primar investit pentru obinerea cantitii de energie electric E.

Cu toate c parametrii iniiali sunt ridicai, randamentul este extrem de sczut (teoretic 50% i practic 27-30%) datorit pierderii mari n cldura evacuat n apa de rcire (aria 1-5-6-7).

n cazul producerii cldurii n CT (fig. 1b) randamentul teoretic este maxim (100%) deoarece ntreaga cantitate de cldur produs este folosit (aria 1-8-9-6-7). Randamentul practic (70-90%)al unei astfel de surse depinde pierderile ce intervin n cazanele de abur, de felul combustibilului.

n cazul cogenerrii (fig. 1c) ntruct cldura se livreaz sub form de abur saturat de 8 atm, destinderea aburului la turbin nu se mai face pn la 0,04 atm., ce corespunde vidului la condensator, ci se realizeaz pn la 8 atm. Aceasta conduce la obinerea unei cantiti mai reduse de energie electric (aria 8-2-3-4-9).

n acest fel ns randamentul global al acestui proces combinat este de 100% teoretic (practic 70-80%) deoarece energie primar ce este introdus n proces este valorificat fie ca lucru mecanic fie ca energie termic.

Deoarece n ciclul combinat puterea electric produs este mai redus ca n soluia de producere separat datorit contrapresiunii ridicate, diferena de putere (ce corespunde ariei 1-8-9-5) trebuie preluat din alt instalaie. Dac aceasta este preluat dintr-o instalaie de cogenerare randamentul global nu este afectat. Dac ns este preluat dintr-o central ce lucreaz n pur condensaie, randamentul practic global, referit la aceleai puteri electrice i livrri de cldur se va reduce n funcia de cota de energie preluat dintr-o instalaie ce o produce separat. De aici, trebuie concluzionat c este de preferat ridicarea parametrilor iniiali ai ciclului pentru a reduce pe ct posibil diferena de energie electric menionat anterior (adic a se produce ct mai mult energie electric n regim de cogenerare).

Cogenerarea este un proces complex, cu grad nalt de valorificare a energiei primare investite. Practic se valorific o cantitate de cldur care n soluia de producere separat este aruncat n mediu prin sistemele de rcire (fig.2).

1.2. Aspectul economic: n primul rnd efectul economic favorabil cogenerrii este cel privind economia de combustibil primar. Aceast economie poate ajunge de cca. 30-60% kJ energie primar la kJ de energie total (electric i termic) livrat.

Pe de alt parte, o alt implicaie a aplicrii cogenerrii este reducerea costurilor de producie aferente producerii celor dou forme de energie. n funcie de gradul de apropiere a sursei de cogenerare fa de consumatori, un alt avantaj rezid din aplicarea soluiei producerii combinate, i anume reducerea pierderilor de energie electric, reducere cu att mai semnificativ cu ct sursa este mai apropiat de utilizatori.

1.3. Aspectul impactului fa de mediu:

n afara aspectelor tehnice i economice ce rezult prin aplicarea cogenerrii, un alt aspect, la fel de important, mai cu seam dup reglementrile stabilite la Kyoto, apare n urma adoptrii acestei soluii: reducerea emisiilor poluante. Reducerea noxelor este pe de o parte o consecin a economiei de combustibili dar i a posibilitii utilizrii unor filtre mai performante n cazul amplasrii surselor la periferia zonelor rezideniale. Emisiile de dioxid de carbon scad de la aprox. 820 la 380 g/kWhel, emisiile de dioxid de sulf de la 600 g/kWhel la 0 iar cele de dioxid de azot de la 600 la 350 g/kWhel.

Emisiile poluante se reduc i ca urmare a tehnologiilor posibil a fi aplicate n cogenerare, ceea ce pledeaz pentru orientarea ctre acest tip de soluii tehnice. Se prezint n figura 3 o comparaie ntre emisiile poluante pentru sisteme de producere separat a energiei electrice i instalaiile de cogenerare.

Figura 3.Reducerea emisiilor poluante de CO2 n sistemele de cogenerare comparativ cu sistemele de producere separat a energiei electriceSCPC central convenional pe crbune; SCPCSF central pe crbune n strat fluidizat sub presiune; SCGA- sistem de cogenerare n ciclu mixt abur-gaze; SCB sistem de cogenerare utiliznd biogaz.2. Stadiul cogenerrii n lume3. Clase de cogenerare

Clasificarea soluiilor de cogenerare se poate face n funcie de diveri factori ce se refer la performanele lor tehnice i economice. Principalii factori sunt:

Mrimea (scara) puterii electrice instalate, Gradul de interconectare pe parte electric, Soluia tehnic.3.1. Mrimea (scara) puterii electrice instalate - include un domeniu ce pleac de la zeci de kW pn la sute de MW. Din acest punct de vedere se deosebesc diverse clase de cogenerare (tabelul nr. 1). Limitele privind departajare claselor de cogenerare nu sunt universal valabile. Exist mai multe limite, date de dezvoltarea diferit a cogenerrii n diversele ri.

Tabel nr.1Tipul

cogenerriiPutere electric instalat, conform:Tipul alimentrii

cu cldurTipul administrriiCategorii de consumatori la care se preteaz soluia

FRANACEEROMNIA

Microcogenerare25 MWelCentralizatPrimrii, regii locale, societi localeOrae mari, zone mari industriale, platforme industriale

3.2. Gradul de interconectare pe parte electric sub acest aspect se pot deosebi instalaii de cogenerare:

Izolate funcionnd insularizat i asigurnd alimentarea unui anumit consumator;

Interconectate care alimenteaz un anumit consumator dar sunt conectate i la reeaua naional public, ntre care exist schimburi periodice de energie n funcie de necesarul maxim al consumatorului. n acest caz puterea electric instalat corespunde cererii maxime a consumatorului.

Interconectate care alimenteaz un anumit consumator dar sunt conectate i la reeaua naional public, ntre care exist schimburi permanente i foarte frecvente de energie n funcie de necesarul maxim al consumatorului. n acest caz puterea electric instalat este mai mare dect cererea maxim a consumatorului.

Observaie! Condiiile tehnice i economice n care se fac aceste schimburi de energie electric a unei instalaii de cogenerare cu reeaua naional influeneaz decisiv viteza de recuperare a investiiei n soluia de cogenerare adoptat.

3.3. Conceptul de cogenerare de mic putere se refer de fapt la limitele de putere electric i debite de cldur produse de o surs centralizat. Termenul de mic putere trebuie definit n funcie de zona pentru care face studiul acestor soluii.

Pe o scar, n uniti relative, a capacitii instalate ntr-o central de cogenerare mic putere, aceasta se intercaleaz ntre soluia de producere individual a celor dou forme de energie, pn la producerea descentralizat, pe o scar cuprins ntre 0,1 i 100 (figura 5).

3.4. Soluia tehnic Maina termic utilizat n scopul cogenerrii este cea care d nivelul performanelor termodinamice i tehnice. Nu exist soluii unice, ele trebui adaptate tipurilor de consum. Tot tipul mainii termice este i cel care stabilete anumite limite privind de exemplu nivelul maxim al cldurii obinute din recuperare etc.

Ca tipuri de maini ce pot i utilizate se menioneaz:

1. Cogenerare cu turbine de vapori (de abur) TV

2. Cogenerare cu turbine de gaze TG

3. Cogenerare cu motoare termice - MT

4. Cogenerare n cicluri mixte abur-gaze (TV +TG)

Aceste soluii vor fi detaliate n capitolele viitoare marcnd pentru fiecare dintre acestea avantajele i dezavantajele ce le presupune alegerea unei anumite tehnologii.4. Indicatori specifici filierelor de cogenerare

Randamentele producerii energiei electrice i termice ntr-o surs de cogenerare

Pentru o soluie de CMP se rein urmtoarele tipuri de randamente :

randament al producerii de energie electric E: randamentul nominal al producerii de energie electric depinde de tehnologia adoptat, fiind influenat i de efectul de scar al realizrii echipamentului respectiv.

Acest randament are semnificaia raportului:

(1)unde CBcog consumul de combustibil primar al instalaiei de cogenerare.

Se prezint n figura 6. corelaia ntre randamentul de producere al energiei electrice i scara puterii electrice pentru diversele tehnologii de cogenerare.

Figura 6. Influena efectului de scar asupra randamentului

pro