Parametry eksploatacyjne układów kogeneracyjnych 
opartych na silnikach gazowych – deklaracje a rzeczywistość

Autor

Szymon Pająk
„ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.
Zakład Techniki Cieplnej

Od momentu popularyzacji małych układów kogeneracyjnych opartych na silnikach gazowych, stanowiących – w świetle rosnących wymagań w zakresie ochrony środowiska – ciekawą i czasem jedyną alternatywę dla kotłowni węglowych, ENERGOPOMIAR wykonuje pomiary gwarancyjne takich instalacji. Wszystkie wartości liczbowe przedstawione poniżej pochodzą z pomiarów gwarancyjnych wykonywanych na układach kogeneracyjnych zarówno na zlecenie Generalnych Wykonawców, jak i Inwestorów.

Aby nie być posądzonym o próbę ujawnienia poufnych danych lub przedstawienie kogokolwiek w niekorzystanym świetle w artykule nie podano lokalizacji obiektu, na którym instalacja pracuje, nazwy Generalnego Wykonawcy, nazwy Inwestora, a nawet nazwy producenta silnika. Również ze względu na wrażliwość przedstawionych informacji nie podano informacji, czy gwarancje dla danego układu zostały spełnione, czy nie. Czytający muszą pamiętać o tym, że analizy przedstawione poniżej dotyczą z jednej strony parametrów deklarowanych przez producentów, więc ogólnie dostępnych w formie kart katalogowych, a z drugiej rzeczywistych osiągów zarejestrowanych po zabudowie układu na miejscu.

Pomiary dotyczyły szerokiego spektrum zarówno pod względem generowanej przez te układy mocy elektrycznej i cieplnej, jak i pod względem spalanych w nich paliw. Badane przez nas układy kogeneracyjne były (są) zasilane w ok. 52% przypadków gazem sieciowym GZ50, w około 30% gazem produkowanym w oczyszczalniach ścieków, w około 13% gazem pochodzącym z odmetanowania kopalń, a w około 4% gazem z lokalnych polskich złóż gazu. Wydaje się, że jak na polskie warunki posiadamy obecnie stosunkowo dużą bazę danych w zakresie przebadanych instalacji kogeneracyjnych. Mieliśmy do czynienia z silnikami gazowymi siedmiu różnych firm, w tym największych graczy w tym segmencie rynku energetycznego. Można więc stwierdzić, że wnioski z porównania deklaracji producentów z wynikami rzeczywistych parametrów pracy układów kogeneracyjnych uzyskanych na obiektach będą niezależnie od producentów, ponieważ dotyczą całej grupy.

Moc elektryczna

Na rysunku 1 pokazano przekrój badanych układów kogeneracyjnych pod względem deklarowanej przez producenta mocy elektrycznej brutto z uwzględnieniem spalanego w silniku paliwa. Moce elektryczne podane poniżej są zaczerpnięte z kart katalogowych producentów, co nie jest tożsame z mocą elektryczną wymaganą przez Inwestora lub gwarantowaną przez Generalnego Wykonawcę układu kogeneracyjnego. Dane odnośnie analizowanego zestawu silników przedstawione na tym wykresie uszeregowano rosnąco. Nominalna moc elektryczna silników gazowych stanowiących podstawowe źródło generacji energii elektrycznej waha się w zakresie od około 140 kWe do prawie 7 MWe. Układy kogeneracyjne oparte na silnikach są dobierane w taki sposób, aby uzyskiwać maksymalne – możliwe technicznie do uzyskania – czasy pracy w roku przy pracy układu z pełnym obciążeniem elektrycznym i cieplnym. Skutkiem takiego podejścia jest również dobór czasem kilku urządzeń o mniejszych mocach zainstalowanych w jednej lokalizacji, aby możliwe było lepsze dopasowanie charakterystyki pracy urządzeń do zapotrzebowania na ciepło grzewcze w skali całego przedsiębiorstwa. Jak wynika z poniższego wykresu, rodzaj spalanego paliwa nie ma wpływu na poziom mocy elektrycznej możliwej do wygenerowania w układzie kogeneracyjnym. Ograniczenia wynikają jedynie z dostępności danego paliwa. Relatywnie najmniejsza jest dostępność biogazu powstającego np. w biogazowniach lub przy oczyszczalniach ścieków, tak więc moc elektryczna silników spalających to paliwo, jakie instaluje się w Polsce, lokuje się poniżej 1 MWe.

Do pobrania pełna wersja artykułu w wersji PDF

Artykuł ukazał się w czasopiśmie "Nowa Energia" nr 2-3/2013. Tekst oparty jest na referacie wygłoszonym podczas V Konferencji Szkoleniowej Zakładu Techniki Cieplnej „Procesy energetyczne pod kontrolą" zorganizowanej przez „ENERGOPOMIAR" Sp. z o.o. w dniach 5–7 maja 2014 r. w Gniewie.