Sistemele combinate de căldură și energie (CHP) sunt una dintre cele mai recente tehnologii de încălzire. Interesantul acestor sisteme este că acestea generează nu numai căldură, ci și electricitate. Într-un interviu, expertul în verificarea costurilor explică în detaliu ce poate costa o unitate combinată de căldură și putere pentru o singură casă familială.
Întrebare: Cum funcționează centralele termice și electrice combinate?
Expert în verificarea costurilor: Depinde în esență de tipul de unitate CHP:
- Sisteme de ardere internă
- Sisteme cu motor Stirling
- Încălzitoare cu pilă de combustibil
Centralele termice tipice bloc tipice sunt sisteme cu ardere internă. Acestea constau dintr-un motor și un generator și o unitate de încălzire.
Pot fi utilizate combustibil, gaz natural sau gaz lichid - în funcție de versiunea unității CHP. Combustibilii acționează un motor, care generează electricitate prin intermediul generatorului pornit. Căldura reziduală rezultată este colectată înainte de a fi pierdută și pusă la dispoziția circuitului de încălzire sau alimentată într-un rezervor tampon.
Astfel de sisteme generează electricitate și căldură într-un raport de aproximativ 1: 3, adică pentru 1 kWh de energie electrică există aproximativ 3 kWh de energie termică.
Motoarele Stirling funcționează pe un alt principiu: Aici, căldura dintr-o sursă externă de căldură mișcă un piston în sus și în jos. Mișcarea în sus și în jos a pistonului este utilizată pentru a acționa un generator, care la rândul său generează electricitate.
Căldura generată de arderea externă poate fi utilizată ulterior în circuitul de încălzire pentru a genera încălzirea camerei și apă caldă.
În loc de motoare individuale Stirling, așa-numitele motoare liniare sunt utilizate astăzi ca regulă, care au un grad deosebit de ridicat de eficiență în generarea căldurii.
Avantajul deosebit al sistemelor de motoare Stirling este că pot utiliza orice sursă de căldură. Aceștia nu trebuie neapărat să fie combustibili fosili, ca în cazul sistemelor cu ardere internă - biomasa ieftină și neutră în CO2 (pelete, așchii de lemn) poate fi utilizată și aici ca sursă de energie. Chiar și energia termică a soarelui (termică solară) poate fi generată în sistemele Stirling pentru generarea combinată de căldură și electricitate. Un alt avantaj al sistemelor Stirling este funcționarea lină și gradul ridicat de eficiență a sistemului general în ceea ce privește recuperarea căldurii. Pe de altă parte, eficiența în generarea de energie este destul de slabă, la doar 10% - 20%.
Cea mai recentă dezvoltare în domeniul sistemelor de cogenerare este încălzirea cu pilă de combustibil. De asemenea, generează atât încălzire, cât și electricitate.
Dacă se aplică o tensiune suficient de ridicată apei, aceasta se va descompune în hidrogen și oxigen (dispozitivul istoric pentru aceasta se numește „aparatul de descompunere a apei Hoffmann”). O celulă de combustibil inversează exact acest proces: hidrogenul și oxigenul se întâlnesc - acesta eliberează căldură, energie electrică și apă.
Hidrogenul se obține din gazele naturale
În acest caz, hidrogenul necesar se obține dintr-o conexiune de gaze naturale. În sistemele mici, în majoritatea cazurilor acest lucru se întâmplă în afara celulei de combustibil - astfel de sisteme sunt numite și celule de combustibil la temperatură scăzută. Motivul este foarte simplu: dacă hidrogenul este produs din gazul natural din celula de combustibil, așa cum se întâmplă de obicei în sistemele mari, apar temperaturi extrem de ridicate. Acest lucru poate fi, de asemenea, periculos în unele cazuri.
Sistemele de încălzire cu pilă de combustibil au cea mai mare eficiență dintre toate sistemele de cogenerare și sunt sisteme relativ simple și foarte avantajoase. Dacă este necesar, pot fi acționate și cu biogaz, sunt foarte silențioase și cu o întreținere extrem de redusă. Încălzirea cu pilă de combustibil este aproape complet fără emisii.
Deoarece toate sistemele de cogenerare furnizează doar ieșiri constante, dar pot acoperi cu dificultate doar ieșirile de vârf, acestea sunt de obicei cuplate cu cazane cu condensare, care furnizează apoi energie suplimentară de încălzire atunci când există o cerere mare de căldură. Acest lucru crește, de asemenea, costurile pentru centralele combinate de căldură și energie electrică.
Întrebare: Ce costă centralele combinate de căldură și energie în general?
Expert în verificarea costurilor: este imposibil să răspunzi la această rată forfetară - depinde întotdeauna de tipul de sistem și de serviciul pe care îl oferă.
Cu toate acestea, în principiu, puteți presupune că sistemele costă în prezent cel puțin 15.000 EUR . Majoritatea sistemelor costă între 20.000 EUR și 30.000 EUR .
Aceste prețuri se aplică caselor cu o singură familie și cu două familii; pentru case cu mai multe familii sau clădiri de apartamente, costurile sunt semnificativ mai mari.
Pe de altă parte, există încă subvenții mari și, cu dimensiuni corecte și condiții favorabile, economii posibile ridicate în costurile de încălzire și de energie electrică. În multe cazuri, o achiziție poate fi utilă pe termen lung, în ciuda costurilor ridicate.
Un mic exemplu de costuri din practică
Avem un sistem mic cu un motor Stirling instalat în casa noastră.
| Post | Preț |
|---|---|
| Micro-plantă de cogenerare | 17.600 EUR |
| Instalare | 4.500 EUR |
| Conexiune la rețeaua electrică (pentru tarife de alimentare) | 1.500 EUR |
| cost total | 22.000 EUR |
| avansare | minus 1.900 EUR |
| costuri auto-suportate | 20.100 EUR |
Desigur, acesta este doar un singur exemplu de cost pentru un anumit dispozitiv care este utilizat într-un mediu specific. Costurile pot diferi semnificativ și în alte cazuri.
Subvențiile care decurg din operațiuni în curs nu sunt luate în considerare: KfW subvenționează fiecare kWh generat pentru sistem cu 5,41 cenți / kWh pe parcursul a 10 ani. În plus, există și alte subvenții, cum ar fi taxa pe energie care nu mai este aplicabilă.
Întrebare: De ce depind, în general, costurile pentru o unitate combinată de căldură și putere?
Expert în verificarea costurilor: Desigur, mulți factori joacă un rol în costurile de achiziție:
- ce sistem este utilizat
- cât de mare este sistemul
- dacă se folosește un rezervor de stocare tampon
- Dacă sistemul este conectat la rețeaua publică, astfel încât să poată fi stabilite tarifele de alimentare
- care sisteme de sarcină de vârf pot fi încă instalate
- care subvenții pot fi obținute pentru sistemul respectiv
Toți acești factori trebuie luați în considerare atunci când se încearcă estimarea costului inițial.
De regulă, este recomandabil să aveți un sistem special conceput și dimensionat pentru propria casă, deoarece dimensiunea sistemului este foarte importantă pentru costul sistemului.
De regulă, va trebui creat și un profil de încărcare care să arate care sunt cerințele de energie în ce moment. Aceasta este singura modalitate de estimare corectă a mărimii sistemului care se folosește cel mai bine și a sistemului de încălzire suplimentar care trebuie instalat cu care ieșire.
Întrebare: Cum rămâne cu costurile de încălzire cu astfel de sisteme - dă roade?
O centrală combinată de căldură și energie este de obicei profitabilă
Expert în verificarea costurilor: Și aici, desigur, trebuie să evaluați întotdeauna cazul individual - în general, există cel puțin posibilitatea ca astfel de sisteme să fie în mod clar profitabile și costurile de achiziție pot fi adesea amortizate în câțiva ani.
În orice caz, condiția prealabilă pentru o utilizare utilă este o distribuție a sarcinii cât mai echilibrată posibil și dimensionarea corespunzătoare a sistemului.
În plus, o unitate de cogenerare generează electricitate numai atunci când este necesară căldură. Cu toate acestea, deoarece eficiența unui CHP este întotdeauna cea mai mare atunci când acesta funcționează constant, din motive de eficiență, acesta ar trebui să fie planificat pentru cel mai lung timp de încărcare posibil al sistemului. Acest lucru se face adesea cu ajutorul rezervoarelor de stocare tampon care absorb energia termică generată atunci când nu este necesară. Energia termică pentru încălzire sau apa caldă necesară pot fi apoi extrase din rezervorul de stocare a tamponului.
Practic, cu cât funcționează mai mult o centrală combinată de căldură și energie electrică, cu atât plătește mai mult. .
În mod ideal, energia electrică generată ar trebui consumată personal - datorită tarifului redus de alimentare, alimentarea în rețeaua publică nu este de multe ori utilă din punct de vedere financiar astăzi.
Sistemele de stocare a energiei electrice suficient de dimensionate pot contribui la asigurarea utilizării energiei electrice autogenerate chiar și în perioadele de vârf și astfel să devină în mare măsură independenți de furnizorul de energie electrică. Cu toate acestea, costurile uneori încă ridicate pentru stocarea electricității necesită totuși o planificare foarte atentă în avans pentru a nu risipi inutil costurile.
În plus, subvențiile în curs (5,41 cenți / kWh timp de 10 ani) ar trebui incluse într-un calcul al rentabilității, precum și scutirile de impozite pentru proprietarii de cogenerare.
Întrebare: Ce costuri de funcționare trebuie să calculați cu un cogenerator?
Expert în verificarea costurilor: costurile de funcționare sunt adesea subestimate și adesea nu sunt luate în considerare în calculul profitabilității.
De regulă, costurile de întreținere pentru majoritatea sistemelor cu ardere internă sunt în medie de aproximativ 3 cenți / kWh . Cu ciclarea frecventă (pornirea și oprirea automată a sistemului), costurile pot fi, de asemenea, mai mari; ulterior, când sistemul îmbătrânește, trebuie luate în considerare costuri mai mari de întreținere și întreținere datorită numărului mare de piese în mișcare.
Trebuie remarcat faptul că pentru multe subvenții trebuie să prezentați și un contract de întreținere complet pentru cel puțin 10 ani. Costurile pentru astfel de contracte de întreținere sunt apoi mai mari, de obicei în jur de 5 cenți / kWh .
Aceste costuri ar trebui luate în considerare în orice caz, plus costurile pentru reparații, piese de schimb și revizuirea generală necesară a sistemului după un anumit număr de ore de funcționare.
Cu alte tipuri de sisteme, costurile de întreținere sunt adesea semnificativ mai mici - încălzitorul cu pilă de combustibil, de exemplu, este relativ ușor de întreținut.
Întrebare: Este un sistem de încălzire cu celule de combustibil mai profitabil decât alte unități de cogenerare?
Expert în verificarea costurilor: În Japonia, încălzirea cu pilă de combustibil a fost una dintre cele mai populare alternative de încălzire de câțiva ani - dar nu puteți obține o anumită rentabilitate din aceasta.
În principiu, încălzirea cu pilă de combustibil dă roade doar dacă există o cerere suficient de mare de căldură cât mai constantă posibil și consumul de energie electrică în gospodărie nu este prea mic.
Cu cât este necesară o căldură din ce în ce mai sporadică, cu atât arată mai prost cu rentabilitatea încălzirii cu pilă de combustibil. Dacă consumul de energie electrică este atât de mic încât o mare parte a energiei electrice generate trebuie alimentată în rețeaua publică, șansele de amortizare sunt extrem de slabe.
Încălzirea cu pilă de combustibil este un sistem de încălzire foarte progresiv și cu adevărat ecologic - cu toate acestea, un calcul al rentabilității în avans este absolut necesar și inevitabil. În multe gospodării, nici această formă de cogenerare cu eficiența sa ridicată nu se va putea amortiza. Acest lucru este posibil numai în condițiile adecvate.
În alte cazuri, totuși, încălzirea cu pilă de combustibil poate duce la economii masive și se poate plăti pentru sine în termen de câțiva ani.
