Kogenerační jednotky – ekologická záruka energetické soběstačnosti

Snížení potřebné investice do kogeneračních zařízení, rostoucí náklady na přenos energie a stále větší hrozba blackoutu zvyšují poptávku po lokální výrobě elektrické i tepelné energie. Od 60. let minulého století vlády vyspělých zemí preferovaly kombinovanou výrobu tepla a elektrické energie ze zemního plynu. Tato tendence ještě více zesílila začátkem 70. let po první ropné krizi. V současnosti se výrobci technologií zaměřují na hledání synergie mezi výrobcem a spotřebitelem.

Hlavním předpokladem pro efektivní výrobu a tím i nízkou cenu pro koncového zákazníka je kvalitní jádro kogenerační jednotky, tedy výkonný motor s velkou účinností, s nízkými provozními náklady a splňující současné i budoucí emisní limity.

Splnění těchto většinou protichůdných požadavků (např. při snížení emisí většinou vzroste spotřeba paliva, požadavek na práci ve velké nadmořské výšce vede ke snížení výkonu atd.) si vyžádalo obrovské investice do vývoje, které si mohli dovolit pouze ti největší výrobci.

Při rozšiřování nebo zkvalitňování svého sortimentu mají v podstatě dvě cesty: spojit se s jiným výrobcem (třeba i konkurenčním), nebo investovat do vlastního výzkumu a vývoje, a vytvořit tak produkt zcela nové generace.

Obr. 1. Kogenerační jednotka s motorem Cat^® G3500H

Caterpillar se vydal oběma cestami. Zatímco u motorů středních výkonů (400 až 2 000 kW) se spojil s předním světovým výrobcem MWM (nyní jsou tyto motory dodávány pod typovým označením Cat^® CG), pro výkony 2 000 až 2 500 kW vyvinul motory nové, s typovým označením G3500H.

Technické údaje plynových motorů Cat^® G3500H ukazují, že z hlediska účinnosti tyto stroje představují absolutní světovou špičku. Většího výkonu bez zvýšení spotřeby je dosahováno prostřednictvím kombinace nových vložek válců, pístních kroužků, optimalizovaných turbodmychadel, modernizovaného řízení, systému recirkulace klikové skříně a ocelové konstrukce generátoru s nízkými ztrátami.

Kompromisu při požadavcích na co možná nejnižší spotřebu paliva a nízké emise škodlivých látek při současném zachování rychlé reakce na změny zatížení a odolnosti proti náročným podmínkám okolního prostředí bylo dosaženo i díky speciálně upraveným turbodmychadlům a vzduchotechnice.

Významně se snížila i spotřeba oleje (v jednom motoru je více než 500 l), což provozovateli ušetří statisíce korun ročně. Předepsané intervaly generálních oprav jsou až 80 000 provozních hodin, což v dlouhodobém výhledu znamená nejnižší možné provozní náklady.

Kogenerační jednotky s motory Cat^® G3500H jsou vyráběny v hlavním závodě Caterpillaru v Lafayette (Illinois, USA). Mnoho dílčích montáží se provádí i v Evropě. Zajímavá je např. kogenerační jednotka vyrobená v Reutlingenu v Německu. Místní dodavatel elektrické energie a tepla provozoval starší plynové elektrocentrály Cat^® G3520C. Když společnost Zeppelin uvedla do provozu novou generaci s elektrocentrálou G3516H, její ředitel prohlásil, že šlo o „nejjednodušší zprovoznění plynové elektrocentrály, které kdy viděl“. Na fotografii (obr. 1) je kogenerační jednotka umístěná uprostřed sídliště. Přesto její provoz nikomu nevadí a vyhovuje přísným německým předpisům.

Výhodné je použití kogeneračních jednotek s motory Cat^® G3500H u velkokapacitních skleníků (obr. 2). Zde zajišťují nepřetržitou dodávku elektrické energie pro osvětlení (a přebytečnou energii dodávají do sítě) a současně ohřívají vodu pro centrální vytápění. Vznikající oxid uhličitý se používá jako organické hnojivo pro zvýšení produkce plodin. Tento způsob pěstování byl kdysi zaveden v Nizozemsku pro urychlení růstu tulipánů, ale lze ho nalézt i na českých a slovenských farmách.

Obr. 2. Použití kogeneračních jednotek u velkokapacitních skleníků

Ve společnostech Caterpillar i Zeppelin CZ dobře vědí, co úspěšná instalace plynových elektrocentrál pro výrobu elektrické energie obnáší. Základem je samotný stroj, navržený s ohledem na maximální účinnost a spolehlivost. Zařízení na výrobu elektrické energie vyrábí Caterpillar nepřetržitě od roku 1920. Navzdory měnícím se technologiím je koncepce výrobce stále stejná: poskytovat vysoce spolehlivé generátory elektrické a tepelné energie s co možná nejnižšími provozními i pořizovacími náklady.

Silnou stránkou je poskytování úplných řešení. Společnost Zeppelin CZ, výhradní dealer motorů Cat^® v ČR, zajišťuje komplexní dodávku služeb a produktů od elektrocentrál přes výměníky a sofistikované systémy pro dočišťování výfukových plynů až po kompletní energocentra. Rovněž dodává hlavní ovládací rozváděče, rozváděče pro paralelní provoz, elektrické rozvodné systémy a zdroje nepřerušovaného napájení (UPS).

Specialisté Zeppelin CZ jsou školeni přímo u výrobce a generátorům elektrické a tepelné energie rozumějí nejlépe ze všech. Při objednání, dodávce, instalaci a uvedení zařízení do provozu se tak lze spolehnout na profesionální pomoc a asistenci. Úzká spolupráce s výrobcem Caterpillar zaručuje nepřetržitou provozuschopnost instalovaného zařízení.

Dodržování přísných firemních směrnic a postupů při konstruování kogenerační jednotky se promítá do její velké spolehlivosti – připravenost elektrocentrál pokrýt plánovanou roční zátěž (dostupnost) je matematicky vyjádřena úrovní 99 %.

---

Vyšlo v časopise Elektro č. 5/2018 na straně 41. 
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde.