MicroCHP ( microsurse combinate de energie termică și electrică ) este o variantă a ideii răspândite în prezent de energie de cogenerare pentru case unifamiliale/multifamiliale și clădiri mici de birouri.
Deoarece în majoritatea cazurilor consumatorii au nevoie simultan de două tipuri de energie: termică și electrică , au apărut centrale termice combinate ( CHP ), numite și „cogenerare”. Profitând de faptul că toate sistemele de producere a energiei electrice pe bază de ardere a combustibilului au o eficiență maximă în condițiile dictate de legile termodinamicii , CET utilizează ca sursă de căldură așa-numita sursă de căldură. căldura reziduală din procesul de generare a energiei electrice. Căldura reziduală este transportată de gazele de ardere, care pot asigura pe deplin încălzirea sistemelor cu nevoi de temperatură scăzută. Căldura reziduală poate fi folosită și pentru a produce energie electrică suplimentară într-un ciclu combinat , dar acest lucru nu este întotdeauna practic. Ca atare, centralele CHP se bucură de o popularitate din ce în ce mai mare în comunitatea industrială, deoarece pot îmbunătăți eficiența energetică generală a consumului de combustibil.
De exemplu, în sistemele pur generatoare, cum ar fi centralele electrice convenționale care furnizează energie electrică consumatorilor, doar aproximativ o treime din căldura potențială de la sursa primară de energie ( cărbune , gaz natural sau uraniu ) este livrată consumatorului, în ciuda faptului că eficiența poate fi ușor mai mică la plantele mai vechi și semnificativ mai mare la cele noi. În schimb, centralele de cogenerare convertesc de obicei cel puțin două treimi, și adesea până la 90%, din căldura de la o sursă primară de energie în forme utile de energie, cum ar fi electricitate , abur , apă caldă sau încălzire . În timp ce industria beneficiază foarte mult de CHP, unele dintre caracteristicile care le fac atractive pentru industrie acționează ca o barieră în calea utilizării individuale a acestei tehnologii.
Marea majoritate a sistemelor de cogenerare folosesc gaze naturale drept combustibil. Acest lucru se datorează prețului său ieftin (deși prețul a crescut în ultimii ani), curățeniei arderii, disponibilității sale în multe zone și ușurinței sale de transport prin conducte deja instalate către multe case. În plus, gazul natural poate fi ars în turbinele cu gaz , care sunt utilizate în majoritatea centralelor de cogenerare mari și mici, datorită eficienței lor ridicate, dimensiunilor mici, arderii curate și costurilor de operare minime. În plus, turbinele cu gaz proiectate cu rulmenți cu folie și răcire cu aer funcționează fără lubrifiere cu ulei și agenți de răcire. În cele din urmă, căldura reziduală a produselor de combustie ale turbinelor cu gaz este de obicei utilizată în acestea, în timp ce căldura reziduală a alternativei principale pentru sistemele mici - mașinile cu piston - este distribuită între sistemele de utilizare și de răcire ale acestora.
Impactul cogenerarii, în special a celor mai mici pentru întreprinderile rezidențiale și mici, va crește în viitor dacă prețurile gazelor naturale vor continua să crească. Deși căldura reziduală de la centralele electrice care utilizează biomasă , solar , cărbune , motorină , alte produse petroliere grele și energia nucleară ca sursă de energie poate fi utilizată pentru cogenerare, astfel de surse de energie sunt mai puțin potrivite, mai dificil de transportat, mai scumpe pentru uz casnic și , în cazul energiei atomice, sunt impracticabile și nesigure. Cu excepția energiei nucleare și solare, acești combustibili ard mult mai puțin curat decât gazul natural și necesită un control semnificativ mai scump al poluării. În fine, dintre toate cele enumerate, doar motorina poate fi folosită în turbinele cu gaz și motoarele cu piston, al căror cost redus, dimensiuni reduse și eficiență le fac alegerea pentru centralele mici de cogenerare.
Cea mai importantă diferență între microCHP și rudele lor la scară largă este în modurile de funcționare. În cele mai multe cazuri, centralele industriale de cogenerare produc în principal energie electrică, cu căldura ca produs secundar. În schimb, microcentralele de cogenerare, care funcționează în case și clădiri comerciale mici, satisfac nevoile de energie termică prin generarea de energie electrică ca produs secundar. Datorită acestui mod particular de funcționare și a fluctuațiilor consumului de energie electrică de către structurile care tind să utilizeze microcentrale de cogenerare (cladiri rezidențiale și clădiri comerciale mici), microcentralele vor genera adesea energie electrică în cantități mai mari decât nevoile consumatorului.
Astăzi, microCHP-urile sunt atractive pentru consumatori datorită modelului de „contorizare netă” („generare-și-revânzare”), în care energia generată, care depășește cererea proprie instantanee, este realizată în sistemul de alimentare . Principalele pierderi asociate cu transmiterea de la sursă la consumator vor fi, de obicei, mai mici decât pierderile în stocarea locală a energiei sau generarea cu putere mai mică decât cea de vârf. Deci, din punct de vedere pur tehnic, modelul de „contorizare net” este foarte eficient.
Un alt aspect pozitiv al acestui model este că este foarte ușor de configurat. Contoarele de energie electrică pentru consumatori pot înregistra puterea de ieșire la fel de ușor ca și energia consumată de o casă sau de o afacere. În esență, ele înregistrează cantitatea „netă” de energie consumată de o casă/birou. Sistemele de alimentare cu microCHP-uri relativ mici nu necesită modificări structurale. În SUA, legea federală (precum multe reglementări de stat) impune operatorilor de utilități să compenseze pe toată lumea pentru puterea pe care o returnează la rețea. Din punctul de vedere al operatorilor de rețea, aceste cerințe reprezintă o povară operațională, tehnică și administrativă. Drept urmare, majoritatea operatorilor de rețea compensează producătorii de energie neindustriali într-o măsură mai mică sau egală decât o vând consumatorilor lor. Schema de compensare poate părea la prima vedere aproape echitabilă, înseamnă doar pentru consumatori o reducere a costului energiei de utilități neachiziționate în comparație cu costul real de generare și servicii ale operatorilor. Astfel, din punctul de vedere al operatorilor de microCHP, modelul de „contorizare net” nu este ideal.
Până în prezent, modelul de „contorizare netă” este un mecanism foarte eficient de utilizare a surplusului de energie generat de microCHP. Ea nu este lipsită de critici. Principalele argumente ale criticilor: primul este că, în timp ce principala sursă de generare pentru sistemele de energie este generatoarele comerciale mari, generatoarele „net-contoring” „deversează” energia în rețea în mod aleatoriu și imprevizibil. Totuși, efectul este neglijabil dacă doar o mică parte dintre consumatori generează energie electrică și fiecare dintre aceștia generează o cantitate relativ mică de energie. Când cuptorul sau încălzitorul este pornit, aproximativ aceeași cantitate de energie electrică este furnizată din rețea ca și un generator de acasă. Dacă procentul gospodăriilor cu sisteme generatoare crește, atunci contribuția acestora la sistemul energetic poate deveni semnificativă. Apoi, coordonarea sistemelor de generare în locuințe și întreținerea rețelei pot deveni necesare pentru funcționarea stabilă și prevenirea deteriorării acesteia.
Microcentralele de cogenerare se bazează pe mai multe tehnologii diferite:
Marea Britanie este în prezent cea mai dezvoltată piață de microcogenerare din Europa și probabil din lume. A fost estimat la aproximativ 1.000 de microCHP din 2002. În primul rând, Whispergen ( motoare Stirling ) și Senertec Dachs ( motoare cu piston ). Piața este susținută de guvern prin legislație. Unele cercetări guvernamentale au primit fonduri prin Energy Saving Trust și Carbon Trust , guvernul comunitar susține, de asemenea, eficiența energetică în Marea Britanie. Pe 7 aprilie 2005 , guvernul Regatului Unit a redus TVA -ul de la 17,5% la 5% pentru microcentrale de cogenerare, pentru a susține cererea pentru această tehnologie în detrimentul celor existente, mai puțin ecologice. Reducerea cu 12,5% a TVA a reprezentat o subvenție eficientă pentru microcentralele de cogenerare față de sistemele convenționale, ceea ce le va ajuta să devină mai competitive și va stimula semnificativ vânzările de unități în Marea Britanie. [1] Din cele 24 de milioane de gospodării din Regatul Unit, între 14 și 18 milioane se gândesc să-și echipeze propriul micro-CHP.