На сьогодні існує ряд способів скорочення викидів парникових газів і збільшення економії CO2. В даному контексті використання комбінованого електропостачання та теплопостачання системами ТЕЦ виявляється особливо перспективним і пояснюється здатністю економії великої кількості вуглекислого газу.
В даному матеріалі поговоримо про те, чому когенераційні модулі дійсно є відмінним методом скорочення викидів парникових газів.
Комбіноване виробництво електричної та теплової енергії
Теплоелектростанція – енергетична система, пов’язана з двигуном, і забезпечує одночасно виробництво електрики і тепла. Двигун внутрішнього згоряння, як частина когенераційного модулю, безперервно розвивається вже понад століття.
Таким чином, комбінована теплоелектростанція є однією з систем, що повністю протестована з метою досягнення максимально можливої ефективності у виробництві енергетичних ресурсів і значних екологічних переваг, що, в свою чергу, є ключовим фактором скорочення викидів діоксиду вуглецю.
Рядом країн досягнуто угоди щодо скорочення викидів CO2. Так, наприклад, Німеччині це вдалося зробити ще у 2001 році. Реалізація мети федерального уряду полягала перш за все у підтримці та модернізації систем ТЕЦ.
Проведені дослідження показали, що тільки за рахунок теплоелектростанцій вже до 2005 року Німеччині вдалося досягти скорочення викидів вуглекислого газу на рівні близько 12 млн. т CO2 на рік.
Когенератори: статус-кво
Паливо, що використовується в когенерації, має вирішальний вплив на скорочення викидів вуглекислого газу. Відновлювані джерела енергії, в порівнянні з традиційними викопними джерелами, мають значно нижчі показники викидів.
Таким чином, ТЕЦ, експлуатована на відновлюваних джерелах енергії, є одним із кращих методів скорочення викидів CO2. Когенерація дозволяє виробляти високоефективну електрику і в майбутньому може стати ще більш сприятливою для клімату завдяки постійно зростаючому використанню відновлюваних газів.
Слід зазначити, що децентралізовані енергетичні рішення, такі як ТЕЦ, не тільки сприятливі для клімату, вони також економічні, масштабованих і абсолютно надійні. Зокрема, для промислових компаній можуть запропонувати величезні можливості для максимальної економії CO2 і зниження впливу на навколишнє середовище.
ТЕЦ – ефективна складова рішень щодо скорочення CO2
Типові котли для теплопостачання мають коефіцієнт використання від 80% до 95%, електростанції для виробництва електроенергії – від 35% до 60%. У свою чергу, когенераційні модулі, мають загальний коефіцієнт використання, понад 80%. Бачимо, що порівняння двох технологій та їх економії CO2 залежить не тільки від електричної та теплової ефективності, але і від системи, з якої вони порівнюються.
Еталонні показники ефективності кожного окремого покоління когенераційного модулю прописані в Регламенті ЄС 2015/2402. Еталонної системою для вироблення електроенергії є газопарові електростанції (електростанція з комбінованим циклом) з електричним ККД 53%.
Передбачається, що еталонний газовий котел з тепловим ККД 92% виробляє теплову енергію. ТЕЦ являє собою модульну систему з електричним ККД на рівні 41% і тепловим ККД на рівні 47%. Економія первинної енергії досягається за рахунок різниці енергій палива, розділеної на витрату палива системи. Нижче наведено приклад отримання первинної енергії, при якій скорочення емісій CO2 становитимуть близько 22%.
Даний приклад демонструє найкращий можливий випадок технології, проте в дійсності існує велика кількість електростанцій, які експлуатуються з більш низькими показниками ефективності. Таким чином, можна припустити, що економія первинної енергії і CO2 в дійсності значно вище.
У таблиці нижче показано, як може виглядати абсолютна економія CO2 на типовій ТЕЦ. Розбираємо систему з вихідною потужністю 999 кВт і передбачуваним річним періодом експлуатації в 5000 годин. Енергетичний баланс призводить до щорічної економії 700 т CO2, що відповідає 22,1% (Джерело: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/461/publikationen/4195.pdf).
Наступна таблиця демонструє порівняння комбінованого виробництва енергоресурсів за допомогою комбінованої теплоенергетичної установки (включаючи котел для покриття пікових навантажень) з окремими системами вироблення енергії, які працюють на вугіллі і/або нафті (Джерело: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/461/publikationen/4195.pdf).
В цілому, як у кращому випадку, так і для фактичного використання ТЕЦ на практиці, можна сказати, що генерація кількох енергетичних ресурсів одночасно, особливо добре підходить для сприяння скороченню викидів вуглекислого газу і підвищення загальної ефективності системи. Тому що навіть якщо в реальності результати не можна порівняти з представленими ідеальними умовами, концепції децентралізованого виробництва енергії з когенераційними модулями явно попереду з точки зору економії CO2.
Перспектива скорочення викидів CO2
Коли мова йде про скорочення емісій вуглекислого газу, йдеться також і про ціну CO2 за рахунок податку на CO2. В європейських країнах вже сьогодні обговорюється так званий Закон про вихід вугілля. Наприклад, тонна CO2, що виділяється, вже до 2021 року повинна коштувати 25 євро. До 2026 року очікується поступове підвищення ціни до 60 євро за тонну.
Але, незважаючи на ціну за викиди CO2, комбіновані теплоелектростанції є розумним вкладенням, оскільки мають на меті скорочення емісій діоксиду вуглецю. Однак вони, поки що, не є повністю нейтральними щодо вуглецю, оскільки використовуваний природний газ є в основному викопним паливом.
Однак в майбутньому в мережу природного газу будуть додаватися все більше синтетичних газів і водню, що має поліпшити його вплив на клімат. Таким чином, оператори таких станцій повинні будуть платити певну ціну CO2, значно нижчу, ніж за традиційні джерела енергії, незважаючи на використання ресурсозберігаючого палива і ТЕЦ.
Природний газ виробляє набагато менше викидів CO2 в порівнянні з нафтою і вугіллям, що робить ціни на CO2 більш низькими, ніж використання вугілля і нафти. А коли справа доходить до скорочення емісій CO2 – це, безумовно, хороше рішення.