Male obiteljske toplane

Iako mnogi vlasnici privatnih obiteljskih kuća žele imati vlastitu toplanu, ekonomičnija je ugradnja više modula u obiteljskim kućama za više obitelji s godišnjim pogonom od 6000 do 8000 sati.

U Njemačkoj se do 2020. godine namjerava za 25 % povisiti udio električne energije putem povezivanja proizvodnje električne struje i topline (KWK). Istodobno se u okviru integriranog energetskog i klimatskog programa treba uvesti obveza uporabe obnovljivih energija. Zadani ciljevi mogu se ostvariti relativno jednostavno pomoću grijanja koje proizvodi električnu energiju.

Isto tako plinsko gospodarstvo vidi dobre mogućnosti u pogledu suprotstavljanja tržišnom trendu električnih crpki za proizvodnju topline odnosno grijanja uvođenjem onih koje će štedjeti klimu i na taj način predstavljati alternativu.

U Njemačkoj ali i u cijeloj Europi cilj je proizvoditi električnu energiju i uvest grijanje u kući na ekološki način. U opširnim testovima mikro-agregati za povezivanje proizvodnje električne i toplinske energije (KWK) dokazali su svoju valjanost, radi se dakle o najmanjim elektranama s blok-generatorima s manje od 15 kW električne snage.

Električna struja za kućanstva može se u pogledu CO2 neutralno proizvoditi i bez mrežnih gubitaka tamo gdje se i koristi. Kroz napajanje bio-plina u mrežu zemnog plina koje planira Erdgas Schwaben mogla bi se čak još i više poboljšati CO2-bilanca takvog korištenja zemnog plina.

5000 sati za mikro generatore

Kod komparativnog istraživanja koje je poduprlo Ministarstvo za obrazovanje i istraživanja za projekt "Komparativno istraživanje mini elektranama s blok-generatorima pokazalo se da istodobna proizvodnja topline i električne energije u kući naspram klasične podjele posla, dakle električna struja iz elektrane, toplina iz kotlića, na temelju sada dostiživih koeficijenata učinkovitosti (korisnosti) omogućava uštedu primarne energije za više od 20 %.

Čak i kod nepovoljnih okvirnih uvjeta, dakle samo kod korištenja topline, odnosno samo kod korištenja električne struje, mini elektrana s blok-generatorima u pogledu primarne energije još je uvijek na zelenoj grani. Gledano čisto gospodarski mini- odnosno mikro KWK trebao bi godišnje imati minimalno 5000 sati pogona pod punim opterećenjem, što jedva da je moguće u obiteljskim kućama za jednu ili dvije obitelji. Stoga se mini elektrane s blok-generatorima prvo mogu preporučiti za pokrivanje osnovnog opterećenja u kućama s više obitelji u povezanosti s promjenjivim vršnim opterećenjem kotlića. Ritmički pogon bi doveo do snažnog trošenje (habanja) sa smanjenim životnim vijekom i visokih troškova održavanja.

Isprekidani pogon

Kod obiteljskih kuća za jednu ili dvije obitelji postojala bi mogućnost isprekidanog pogona vođenog prema toplinskim potrebama s međuspremnikom. Za vrijeme mikro-KWK toplinske bi potrebe trebale biti što je moguće više, kako bi se toplina izravno koristila, a ograničila veličina međuspremnika. Zbog male naknade za napajanje do samo 9 ct/kWhel trebala bi se samoproizvedena struja što je više moguće i samoiskorisiti. Primjeri izračuna pokazali su da mini/mikro-KWK sa smanjenom snagom pod određenim okolnostima postižu višu uštedu, a time i višu ekonomičnost od većih agregata. Kod obiteljskih kuća za jednu ili dvije obitelji pokazala se od velike prednosti električna snaga od 1 do 2 kW el.

Ista pravila

Kod ugradnje mikro KWK-agregata vrijede ista pravila kao i kod kotlića tehnike maksimalnog iskorištenja topline koja se proizvodi gorenjem, ali i topline vodene pare koja nastaje pri tome. Godišnje je potrebno minimalno 4000 pogonskih sati kako bi se postigla ekonomičnost. Puno smisla imaju mikro KWK u zgradama s bazenom i uređajima za prozračivanje čija donja granica potrošnje električne energije ako je moguće godišnje iznosi iznad 5 kW. Hidrauličko izjednačavanje trebalo bi se provesti još pažljivije nego što je to slučaj kod klasičnih postrojenja za grijanje.

U krugovima grijanja tako omiljena "hidraulička skretnica" predstavlja zapravo smrt za toplane s blok generatorima, isto tako i za četverosmjerne miješalice, povisivanje cijevi koja vraća toplu/zagrijanu vodu (od radijatora natrag) u optoku grijanja i nadstrujni ventil. Međuspremnici bi trebali biti dimenzionirani kao što je moguće manji, budući da su oni uvijek dovodili do gubitaka. Već i zbog samog smještaja u postojećim zgradama trebalo bi odabrati više malih spremnika umjesto jednog velikog. Postoji puno toplana s blok generatorima od kojih niti jedna nije mala. Ako su prevelike dovode do nezadovoljnih kupaca i imaju štetne efekte.

Već danas je moguća proizvodnja topline povezivanjem proizvodnje električne i toplinske energije bez dodatne emisije CO2. Trenutačno je tvrtka Erdgas Schwaben spremna na području kojega opskrbljuje otkupiti bio plin od poljoprivrednika i prirediti ga za napajanje u mrežu zemnog plina. Čini se da to ima više smisla od elektrifikacije bio plina u ruralnim područjima gdje na određenoj lokaciji postoji mala potreba za toplinom. Na taj način se poboljšava i bilanca primarne energije grijanja koje proizvodi električnu energiju. Korisnik može, na primjer, nabavljati bio zemni plin, a mora za to platiti 3 do 4 centa više nego za uobičajeni zemni plin.

Ekonomičnost u obiteljskoj kući

Značajnom razvoju u branši tehničke opreme zgrada potrebno je 20 godina dok doista ne postignu uspjeh. To vrijedi za solarnu tehniku, prozračivanje stanova, kotliće tehnike maksimalnog iskorištenja ogrjevne moći t.j. topline koja se proizvodi gorenjem, ali i topline vodene pare koja nastaje pri tome, nadalje za toplinsku crpku, a sada i za mikro KWK t.j. povezivanje proizvodnje električne i toplinske energije.

Kratki osvrt: Vodeći na tržištu Senertec započeo je 1987. pod imenom Sachs Energietechnik (Sachs energetska tehnika) s prvim testom za "agregate ogrjevne snage", nakon što je uništena cijena nafte prvotno planirane motorne toplinske crpke.

Trenutačno Senertec koji pripada grupi Baxi ima u pogonu oko 17 000 mikro agregata koji povezuju proizvodnju električne i toplinske energije, poznatih pod imenom Dachs; od toga 10500 jedinica za zemni plin/tekući plin, 6500 za loživo ulje/biodizel i 80 za ulje od uljane repice. Oko 80 % "dachsova" isporučuju se s dodatnim kondenzatorom za maksimalno iskorištavanje tehnike ogrjevne moći odnosno topline koja se proizvodi gorenjem, ali i topline vodene pare koja nastaje pri tome.

Podrumska toplana

Osobito privlačnu snagu "grijanje s proizvodnjom električne struje" očito ima za mnoge vlasnike privatnih obiteljskih kuća koji usprkos neekonomičnosti pod svaku cijenu žele imati takvu "podrumsku toplanu". Stoga se oko 60 % agregata isporučuje s međuspremnikom. No, puno ekonomičnija je ugradnja više modula u obiteljskim kućama za više obitelji s godišnjim pogonskim vremenima od 6000 do 8000 sati. Idealni uvjeti primjene bili bi svakako u hotelima, pansionima, staračkim domovima i klinikama s više od 8000 pogonskih sati godišnje.

Važan tržišni impuls može se pronaći u sanaciji postojeće zgrade. S ugradnjom ispravno dimenzioniranih mikro agregata za povezivanje proizvodnje električne i toplinske energije mogli bi se na učinkovit način ispuniti ciljevi zadani Propisom o uštedi energije, odnosno putem tzv. energetskog certifikata. Ovo je najbolji način u pogledu smanjivanja i izbjegavanja CO2-emisije. Važna je i činjenica koja se često previđa: mikro agregati za povezivanje proizvodnje električne i toplinske energije poput onih od Dachsa moraju se često održavati; plinska varijanta rezultira s oko 350 Eura troškova nakon svakih 3500 sati pogona.

Vlastita energija

Prema Propisu o uštedi energije već su ispunjeni zahtjevi u pogledu iskorištenja i efikasnosti, ako se na taj način pokrije 70 % toplinskih potreba. Stoga ima puno smisla u obiteljskim kućama za više obitelji nadomjestiti suvišne kotliće za grijanje preko odgovarajuće dimenzioniranih modula toplane s blok generatorima, u danom slučaju u kombinaciji s kotlićima s promjenjivim vršnim opterećenjem. U mnogim slučajevima to čak može biti i alternativa za sanaciju plašta zgrade.

Prednost mini agregata za povezivanje proizvodnje električne i toplinske energije Ecopowera je patentirana modulacija snage između 1,3 do 4,7 kWel električno i 4,0 do 12,5 kWth. Preko djelomičnog opterećenja signifikantno se povećavaju hodna vremena, što se pokazuje u za oko 60 % većoj proizvodnji struje za vlastite potrebe, te u znatno skraćenom povratu kapitala. Stoga je Ecopower- toplana s blok generatorima prikladna i za manje zgrade. Osim toga dozvoljeno je da se i prodaje struja koju je netko sam proizveo stanarima u zgradama s više obitelji.

A za veće zgrade prikladniji su mali agregati od EC power A/S, Aarhus/Danska, poduzeće grupe Statoil.

Toplane s blok generatorima na zemni plin koje se moduliraju s između 4 do 13 KWel i 17 do 29kWth s Toyotinim motorom (prema izboru 4 do 17 KWel /17 KWel/11 do 26 kWth s motorom na loživo ulje od Same Deutza) ističu se inteligentnim načinom pogona koji čini optimalnim potrošnju topline i najveću moguću proizvodnju električne energije pomoću visokih i niskih tarifnih vremena mreže prema zahtjevima ekonomičnosti. Primjerice električna struja bi se trebala proizvoditi za vrijeme visokih tarifa, a onda bi se trebao pohraniti višak topline. Preko trofaznog asinkronog generatora s izravnim mrežnim priključkom može se odreći invertora za regulaciju broja okretaja (brzine vrtnje). A agregat može funkcionirati bez pokretačkog motora i akumulatora.

Prema premisi "Grijanjem proizvedi svoju električnu struju" u budućnosti bi svaki vlasnik obiteljske kuće mogao biti i vlasnik male toplane.

A nedostataka svakako ima. Najčešće su to previsoka taktna frekvencija (frekvencija ritma), što rezultira većom potrebom pohranjivanja. K tomu još dolazi i relativno visoki pogonski šum od 50 do 54 dB. Stručnjaci smatraju da je to preglasno za montažu u prostoriju koja je u blizini stambenih prostora.

Sažetak

Mikro agregati za povezivanje proizvodnje električne i toplinske energije na bazi Ottovih, odnosno Diesel motora najaktualniji su. Prije svega profitiraju od želje vlasnika kuća da sami proizvode električnu energiju, što je potaknuto marketingom u pogledu ogrjevnih uređaja s gorivim člancima. Ponuđači mikro generatora koji povezuju proizvodnju električne i toplinske energije s pogonima na Stirling-motor i parni stroj sa slobodnim klipovima zacijelo još moraju preboljeti dječje bolesti. Dosadašnja iskustva ne mogu još generirati postojanu potražnju na tržištu, a oni mikro agregati koji se pojavljuju na tržištu ostavljaju pokatkad dojam igračaka za tehnički zainteresirane spasitelje klime.




Izvor: masmedia.hr