Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και Θερμότητας Υψηλής Απόδοσης (ΣΗΘΥΑ)

Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας (ΣΗΘ) ή απλά συμπαραγωγή (CHP), είναι η παραγωγή δύο ή περισσότερων μορφών χρήσιμης ενέργειας στο πλαίσιο μίας μόνο διαδικασίας. Στις περισσότερες εφαρμογές ΣΗΘ, η χημική ενέργεια του καυσί­μου μετατρέπεται σε μηχανική και θερμική. Η μηχανική ενέργεια χρησιμοποιεί­ται για την παραγωγή ηλεκτρισμού και η θερμική χρησιμοποιείται συνήθως για την παραγωγή ατμού, θερμού αέρα ή νερού. Το κύριο πλεονέκτημα της ΣΗΘ είναι η καλύτερη αξιοποίηση του ενεργει­ακού περιεχομένου του καυσίμου σε σύγκριση είτε με τις απλές βιομηχανικές εγκαταστά­σεις που παράγουν ατμό ή θερμό νερό για τις ανάγκες κάποιου σταδίου της παραγωγικής τους διαδικασίας (process heat) και οι οποίες αγοράζουν το ρεύμα που χρειάζονται από προμηθευτές ηλεκτρικής ενέργειας, είτε με τους συμβα­τικούς σταθμούς παραγωγής ρεύματος και μόνο. Αν και στις εφαρμογές ΣΗΘ γίνεται συνήθως πρώτα η παραγωγή θερμότητας, είναι δυνατή η παραγωγή ηλεκτρισμού και ατμού (ή χρήσιμης θερμικής ενέργειας σε άλλη μορφή) με διαφορετική σειρά και σε διάφορες αναλογίες. Γενικά, ανάλογα με το αν η βιομηχανική μονάδα έχει μεγαλύτερες ανάγκες σε θερμότητα ή σε ρεύμα μπορεί να παράγεται πρώτα ηλεκτρισμός και η θερμότητα που αλλιώς θα αποβαλλόταν να αξιοποιείται στην συνέχεια για την παραγωγή ατμού ή θερμού νερού χρήσιμου σε κάποιο στάδιο της παραγωγικής διαδικασίας (topping-cycle-systems), είτε το αντίστροφο, δηλαδή να παράγεται πρώτα θερμότητα και δευτε­ρευόντως, από το περίσσευμά της, να παράγεται ρεύμα (bottoming-cycle-systems). Αφαιρετικά, τα συστήματα συμπαραγωγής αποτελούνται από τρία βασικά μέρη, έναν ‘κινητήρα’ για την οδήγηση μιας γεννήτριας (συνήθως ατμοστρόβιλος, αεριοστρόβιλος ή σε μικρότερες εφαρμογές εμβολοφόρος μηχανή εσωτερικής καύσης), την ίδια τη γεννήτρια, και έναν μηχανισμό ανάκτησης θερμότητας που συνήθως περιλαμβάνει κάποιον λέβητα.

Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας υψηλής απόδοσης (ΣΗΘΥΑ) ορίζεται η συμπαραγωγή που εξασφαλίζει εξοικονόμηση πρωτογενούς ενέργειας τουλάχιστον κατά δέκα τοις εκατό (10%) σε σύγκριση με τη χωριστή παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας. Η εξοικονόμηση καυσίμου μέσω διατάξεων ΣΗΘΥΑ κρίνεται αναλόγως του χρησιμοποιούμενου καυσίμου και η αποδοτικότητα της διάταξης ΣΗΘΥΑ συγκρίνεται με τις πλέον αποδοτικές διατάξεις χωριστής ηλεκτροπαραγωγής και θερμοπαραγωγής για το ίδιο καάσιμο.

Τα πλεονεκτήματα των ΣΗΘ και ΣΗΘΥΑ είναι τόσο οικονομικά:

• Εξοικονόμηση καυσίμου τόσο σε επίπεδο επιχείρησης όσο και σε εθνικό επίπεδο.
• Ταμειακές εισροές από ηλεκτρισμό που ενισχύουν τη θέση του διαχειριστή της διάταξης ΣΗΘΥΑ.
• Μείωση της εξάρτησης σε εισαγόμενα καύσιμα και σχετικές υποδομές.

Όσο και περιβαλλοντικά:

• Μείωση του εκπεμπόμενου CO₂
• Μείωση της υπερβολικής όχλησης συγκεκριμένων περιοχών (πχ. Κοζάνη)
• Αξιοποίησης όλων των διαθέσιμων τοπικών καυσίμων και ιδιαίτερα της βιομάζας.

Τα συστήματα συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας που συνήθως χρησιμοποιούνται και τα καύσιμα που χρησιμοποιούν είναι:

Συστήματα συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας	Καύσιμα
Μηχανές Εσωτερικής Καύσης (ΜΕΚ)	Υγρά & αέρια ορυκτά, βιοαέριο
Αεριοστρόβιλοι	Υγρά & αέρια ορυκτά, αεριοποιημένα στερεά
Ατμοστρόβιλοι	Στερεά, υγρά & αέρια ορυκτά, βιομάζα, βιοαέριο, γεωθερμία
Μονάδες Stirling	Υγρά και αέρια ορυκτά, βιομάζα, βιοαέριο, γεωθερμία
Κυψέλες Καυσίμου	H2, CH4, CO2

Η πίεση του ανταγωνισμού για μείωση του κόστους παραγωγής έχει στρέψει αρκετές βιομηχα­νικές μονάδες προς την κατεύθυνση αυτή, αφού η συμπαραγωγή όπου και όταν εφαρμοστεί σωστά, κατόπιν προσεκτικού σχεδιασμού και μελέτης όλων των τεχνικών και οικονομικών παραμέτρων, μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική μείωση των συνολικών εξόδων για την εξασφάλι­ση της απαιτούμενης ενέργειας. Επιπλέον με την συμπα­ραγωγή μπορεί να μειωθεί η εξάρτηση του εργοστασίου από το δίκτυο, ή με άλλα λόγια μπορεί να διασφαλιστεί σε ένα μεγάλο βαθμό η αδιάλειπτη και ποιοτική εξυπηρέτηση ενός στρατηγικής σημασίας τμήματος του φορτίου του. Η βιομηχανία επεξεργασίας Βιομάζας ή γενικότερα μονάδες που παράγουν απόβλητα που χαρακτη­ρίζονται ως Βιομάζα, έχουν άλλο ένα πλεονέκτημα εκτός από τα δύο παραπάνω: μπορούν να χρησιμοποιήσουν ως καύσιμο τα ίδια τους τα απόβλητα μειώνοντας ακόμα περισσότερο το κόστος λειτουργίας τους. Και επιπλέον υπάρχουν οι γνωστές δυνατότητες χρηματοδοτήσεων και εξασφά­λισης εσόδων από την πώληση ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο κάτω από το ευνοϊκό νομικό καθεσ­τώς που διέπει την ηλεκτροπαραγωγή από ΑΠΕ - για όποιες απ’ αυτές μπορούν να παρά­γουν περίσσεια ρεύματος. Τέτοιες βιομηχανίες όπου η ΣΗΘ είναι μια δυνατότητα που αξίζει να εξεταστεί, είναι τα εργοστάσια επεξεργασίας ζαχαροκάλαμου για την παραγωγή ζάχαρης που παράγουν bagasse ως απόβλητο, τα εργοστάσια αποφλοίωσης ρυζιού, η βιομηχανία παραγωγής χαρτιού, η βιομηχανία επεξεργασίας ξύλου, μεγάλες κτηνοτροφικές και πτηνοτροφικές μονάδες, κ.ά.

Σχετικές σελίδες

• Βιομάζα και εφαρμογές της
• Βιομάζα (γενικά)
• Γεωθερμική ενέργεια (γενικά)
• Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (γενικά)
• Ρύζι

Βιβλιογραφία

• Λειτουργός Αγοράς Ηλεκτρικής Ενέργειας (ΛΑΓΗΕ)
• "Εφαρμογές συστημάτων συμπαραγωγής σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις",Αντώνιος Γερασίμου, Αντιπρόεδρος Ελληνικού Συνδέσμου Συμπαραγωγής Ηλεκτρισμού και Θερμότητας - ΕΣΣΗΘ