Jedną z nowszych technologii grzewczych są systemy kogeneracyjne (CHP), których interesującą cechą jest to, że nie tylko wytwarzają ciepło, ale także energię elektryczną. W wywiadzie ekspert ds. Kontroli kosztów szczegółowo wyjaśnia, ile może kosztować skojarzony blok ciepła i energii w przypadku domu jednorodzinnego.
Pytanie: Jak właściwie działają elektrownie cieplne typu blokowego?
Ekspert ds. Kontroli kosztów: Zasadniczo zależy to od typu jednostki kogeneracyjnej:
- Układy spalania wewnętrznego
- Systemy z silnikiem Stirlinga
- Ogrzewacze ogniw paliwowych
„Typowe” blokowe elektrociepłownie to układy ze spalaniem wewnętrznym. Składają się z silnika i generatora oraz zespołu grzewczego.
Można stosować olej opałowy, gaz ziemny lub gaz płynny - w zależności od wersji jednostki kogeneracyjnej. Paliwa napędzają silnik, który wytwarza energię elektryczną za pośrednictwem generatora. Powstałe ciepło odpadowe jest gromadzone, zanim zostanie utracone i udostępnione do obiegu grzewczego lub wprowadzone do bufora.
Takie systemy wytwarzają energię elektryczną i ciepło w stosunku około 1: 3, czyli na 1 kWh energii elektrycznej przypada około 3 kWh energii cieplnej.
Silniki Stirlinga działają na innej zasadzie: tutaj ciepło z zewnętrznego źródła ciepła porusza tłok w górę iw dół. Ruch tłoka w górę iw dół służy do napędzania generatora, który z kolei wytwarza energię elektryczną.
Ciepło wytwarzane przez zewnętrzne spalanie można następnie wykorzystać w obiegu grzewczym do ogrzewania pomieszczeń i ciepłej wody.
Zamiast pojedynczych silników Stirlinga stosuje się obecnie powszechnie tak zwane silniki liniowe, które charakteryzują się szczególnie wysoką wydajnością w wytwarzaniu ciepła.
Szczególną zaletą systemów silników Stirlinga jest to, że mogą wykorzystywać dowolne źródło ciepła. Nie muszą to być koniecznie paliwa kopalne, jak w przypadku układów ze spalaniem wewnętrznym - jako źródło energii można tu również wykorzystać niedrogą i neutralną pod względem emisji CO2 biomasę (pelety, zrębki). Nawet energia cieplna słońca (słoneczna energia cieplna) może być generowana w systemach Stirlinga w celu połączonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej. Kolejną zaletą systemów Stirlinga jest płynna praca i wysoki stopień sprawności całego systemu w zakresie odzysku ciepła. W przeciwieństwie do tego, sprawność wytwarzania energii jest raczej słaba i wynosi zaledwie 10% - 20%.
Najnowszym osiągnięciem w dziedzinie systemów CHP jest ogrzewanie ogniwami paliwowymi. Wytwarza również ciepło i energię elektryczną.
Jeśli do wody zostanie przyłożone wystarczająco wysokie napięcie, rozpadnie się ona na wodór i tlen (historyczne urządzenie do tego nazywa się „aparatem do rozkładu wody Hoffmanna”). Ogniwo paliwowe dokładnie odwraca ten proces: spotykają się wodór i tlen - uwalnia ciepło, energię elektryczną i wodę.
Wodór pozyskiwany jest z gazu ziemnego
W tym przypadku niezbędny wodór jest uzyskiwany z połączenia gazu ziemnego. W przypadku małych układów dzieje się to zwykle poza ogniwem paliwowym - takie układy nazywane są też niskotemperaturowymi ogniwami paliwowymi. Przyczyna tego jest bardzo prosta: jeśli wodór jest wytwarzany z gazu ziemnego w ogniwie paliwowym, jak to zwykle ma miejsce w dużych systemach, powstają ekstremalnie wysokie temperatury. W niektórych przypadkach może to być również niebezpieczne.
Systemy grzewcze z ogniwami paliwowymi mają najwyższą sprawność ze wszystkich systemów kogeneracyjnych i są stosunkowo prostymi i bardzo korzystnymi systemami. W razie potrzeby mogą być również zasilane biogazem, są bardzo ciche i wyjątkowo łatwe w utrzymaniu. Ogrzewanie ogniwami paliwowymi jest prawie całkowicie bezemisyjne.
Ponieważ wszystkie systemy kogeneracyjne zapewniają tylko stałą moc, ale z trudem mogą pokrywać tylko moce szczytowe, są one zwykle sprzężone z kotłami kondensacyjnymi, które następnie zapewniają dodatkową energię cieplną w przypadku dużego zapotrzebowania na ciepło. Zwiększa to również koszty elektrociepłowni.
Pytanie: Ile ogólnie kosztują elektrociepłownie?
Ekspert ds. Kontroli kosztów: Nie można odpowiedzieć na to ryczałt - zawsze zależy to od rodzaju systemu i świadczonych usług.
W zasadzie jednak można założyć, że systemy kosztują obecnie co najmniej 15 000 euro . Większość systemów kosztuje od 20 000 do 30 000 EUR .
Ceny te dotyczą domów jedno i dwurodzinnych, w przypadku domów wielorodzinnych lub apartamentowców koszty są znacznie wyższe.
Z drugiej strony nadal istnieją wysokie dopłaty, a przy prawidłowych wymiarach i korzystnych warunkach duże możliwe oszczędności kosztów ogrzewania i kosztów energii elektrycznej. W wielu przypadkach zakup może się opłacać w dłuższej perspektywie, pomimo wysokich kosztów.
Mały przykład kosztów z praktyki
W naszym domu mamy mały system z silnikiem Stirlinga.
| Poczta | Cena £ |
|---|---|
| Elektrociepłownia mikro | 17 600 EUR |
| Instalacja | 4500 EUR |
| Podłączenie do sieci energetycznej (dla taryf gwarantowanych) | 1500 EUR |
| całkowity koszt | 22 000 EUR |
| postęp | minus 1900 EUR |
| koszty własne | 20 100 EUR |
Oczywiście jest to tylko jeden przykład kosztu konkretnego urządzenia używanego w określonym środowisku. Koszty mogą się również znacznie różnić w innych przypadkach.
Dotacje wynikające z bieżącej działalności nie są brane pod uwagę: KfW dotuje każdą kWh wytworzoną przez system w wysokości 5,41 centa / kWh w ciągu 10 lat. Ponadto istnieją inne dotacje, takie jak nieobowiązujący już podatek od energii.
Pytanie: Od czego na ogół zależą koszty jednostki kogeneracyjnej?
Ekspert ds. Kontroli kosztów: Oczywiście na koszty akwizycji wpływa wiele czynników:
- który system jest używany
- jak duży jest system
- czy używany jest zbiornik buforowy
- Czy system jest podłączony do sieci publicznej, aby można było pobierać taryfy gwarantowane
- które systemy obciążenia szczytowego mogą być nadal instalowane
- jakie dotacje można uzyskać dla danego systemu
Wszystkie te czynniki należy wziąć pod uwagę przy próbie oszacowania początkowego kosztu.
Z reguły wskazane jest posiadanie systemu specjalnie zaprojektowanego i zwymiarowanego dla własnego domu, ponieważ rozmiar systemu jest bardzo ważny dla kosztu systemu.
Z reguły trzeba będzie również utworzyć profil obciążenia, który pokazuje, jakie wymagania energetyczne istnieją w jakim czasie. Tylko w ten sposób można poprawnie oszacować, jaki rozmiar systemu jest najlepiej używany i który dodatkowy system grzewczy należy zainstalować z jaką mocą.
Pytanie: A co z kosztami ogrzewania w takich systemach - czy to się opłaca?
Elektrociepłownia zwykle się opłaca
Ekspert ds. Kontroli kosztów: Tutaj również oczywiście zawsze trzeba ocenić indywidualny przypadek - generalnie istnieje przynajmniej możliwość, że takie systemy są wyraźnie opłacalne, a koszty nabycia często amortyzują się w ciągu kilku lat.
W każdym przypadku warunkiem opłacalnego użytkowania jest możliwie zrównoważony rozkład obciążenia i odpowiednie zwymiarowanie systemu.
Ponadto jednostka kogeneracyjna wytwarza energię elektryczną tylko wtedy, gdy potrzebne jest ciepło. Jednakże, ponieważ wydajność CHP jest zawsze najwyższa, gdy pracuje w sposób ciągły, ze względu na wydajność należy ją zaplanować na jak najdłuższy czas obciążenia systemu. Odbywa się to często za pomocą zbiorników buforowych, które pochłaniają wytworzoną energię cieplną, gdy nie jest ona potrzebna. Następnie z bufora można pobrać energię cieplną do ogrzewania lub potrzebną ciepłą wodę.
Zasadniczo im dłużej pracuje elektrociepłownia, tym bardziej się opłaca. .
Wytworzoną energię elektryczną najlepiej byłoby zużyć samemu - ze względu na niską taryfę gwarantowaną zasilanie sieci publicznej często nie jest dziś opłacalne finansowo.
Wystarczająco zwymiarowane systemy magazynowania energii elektrycznej mogą pomóc w zapewnieniu wykorzystania energii elektrycznej wytwarzanej we własnym zakresie nawet w godzinach szczytu, a tym samym w znacznym stopniu uniezależnić się od dostawcy energii elektrycznej. Jednak czasami wciąż wysokie koszty magazynowania energii elektrycznej wymagają bardzo starannego planowania z wyprzedzeniem, aby nie marnować niepotrzebnych kosztów.
Ponadto w kalkulacji rentowności należy uwzględnić bieżące dopłaty (5,41 centa / kWh przez 10 lat), a także ulgi podatkowe dla właścicieli elektrociepłowni.
Pytanie: Jakie koszty bieżące musisz obliczyć w przypadku CHP?
Ekspert ds . Kontroli kosztów : koszty bieżące są często niedoszacowane i często nie są uwzględniane przy obliczaniu rentowności.
Z reguły koszty utrzymania większości systemów ze spalaniem wewnętrznym wynoszą średnio około 3 centów / kWh . Przy częstych cyklach (automatyczne włączanie i wyłączanie systemu) koszty mogą być również wyższe; później, gdy system się starzeje, należy liczyć się z wyższymi kosztami konserwacji i serwisu ze względu na dużą liczbę ruchomych części.
Należy zauważyć, że w przypadku wielu grantów należy również wykazać pełną umowę serwisową na co najmniej 10 lat. Koszty takich umów konserwacyjnych są wtedy wyższe, zwykle około 5 centów / kWh .
Koszty te należy wziąć pod uwagę w każdym przypadku, plus koszty napraw, części zamiennych i niezbędnego remontu generalnego systemu po określonej liczbie godzin pracy.
W przypadku innych typów systemów koszty konserwacji są często znacznie niższe - na przykład podgrzewacz ogniw paliwowych jest stosunkowo łatwy w utrzymaniu.
Pytanie: Czy system ogrzewania z ogniwami paliwowymi jest bardziej opłacalny niż inne jednostki kogeneracyjne?
Ekspert ds. Kontroli kosztów: w Japonii ogrzewanie ogniwami paliwowymi jest od wielu lat jedną z najpopularniejszych alternatyw ogrzewania, ale nie można z tego wyprowadzić żadnej szczególnej rentowności.
Co do zasady odnosi się również do ogrzewania ogniwami paliwowymi, że opłaca się tylko wtedy, gdy występuje wystarczająco wysokie zapotrzebowanie na ciepło, możliwie stałe, a zużycie energii elektrycznej w gospodarstwie domowym nie jest zbyt niskie.
Im mniej i bardziej sporadycznie potrzeba ciepła, tym gorzej wygląda to z opłacalnością ogrzewania ogniwami paliwowymi. Jeśli zużycie energii elektrycznej jest tak niskie, że duża część wytworzonej energii elektrycznej musi zostać odprowadzona do sieci publicznej, szanse na amortyzację są bardzo niskie.
Ogrzewanie ogniwami paliwowymi to bardzo progresywny i naprawdę ekologiczny system grzewczy - jednak wcześniejsze obliczenie opłacalności jest absolutnie konieczne i nieuniknione. W wielu gospodarstwach domowych nawet ta forma kogeneracji przy wysokiej sprawności nie będzie w stanie się amortyzować. Jest to możliwe tylko w odpowiednich warunkach.
Jednak w innych przypadkach ogrzewanie ogniwami paliwowymi może przynieść ogromne oszczędności i zwrócić się w ciągu kilku lat.
