Cogenerarea sau cum putem avea eficiență energetică prin valorificarea resurselor

Ce înseamnă cogenerare?

Cogenerarea reprezintă un proces în care se generează simultan atât energie electrică cât și căldură, într-o singură unitate de producție. Acest proces utilizează mai eficient energia comparativ cu metodele tradiționale de producție de energie. 

De exemplu, în mod obișnuit, centralele electrice tradiționale pierd o cantitate semnificativă de căldură în timpul producției de energie electrică, proces cunoscut sub numele de pierdere de căldură de joasă calitate. Cogenerarea elimină această pierdere prin captarea căldurii reziduale și transformarea sa într-o resursă utilă, cum ar fi căldura pentru încălzirea locuințelor sau procesele industriale.

Principiul funcționării cogenerării

Cogenerarea se bazează pe principiul eficienței energetice prin utilizarea simultană a energiei termice și electrice. Într-un sistem de cogenerare, un motor termic sau o turbină utilizează un combustibil (cum ar fi gazul natural, cărbunele sau biomasă) pentru a produce energie electrică. Însă, în loc să se disipeze căldura reziduală, aceasta este captată și direcționată către scopuri utile. De exemplu, apa caldă sau aburul rezultat poate fi folosit pentru încălzirea clădirilor sau pentru a susține procesele industriale.

Producția combinată de căldură și energie electrică funcționează într-un mod integrat, unde energia termică și electrică sunt generate simultan într-un proces unic. Acest proces implică, în general, următoarele etape:

1. Generarea energiei electrice: O sursă de energie, cum ar fi gazul natural, cărbunele sau biomasa, este arsă într-un motor termic sau o turbină. Acest proces generează energie mecanică care, la rândul său, poate fi convertită în energie electrică utilizând un generator. Acesta este același principiu de bază ca într-o centrală electrică tradițională.
2. Captarea căldurii reziduale: Într-o centrală electrică tradițională, căldura reziduală produsă în timpul procesului de producere a energiei electrice este de obicei pierdută sau disipată în mediu. În cazul cogenerării, căldura reziduală este captată și direcționată spre utilizări utile. Această căldură poate fi transferată sub formă de apă caldă sau abur către sistemele de încălzire a clădirilor, uzine industriale sau alte procese care necesită energie termică.
3. Utilizarea căldurii utile: Căldura captată este utilizată pentru încălzirea apei pentru încălzirea spațiilor interioare, încălzirea apei menajere sau pentru procese industriale. Aceasta contribuie la maximizarea eficienței energetice, deoarece căldura care altfel ar fi fost pierdută este acum utilizată într-un scop productiv.

Cum funcționează un mecanism de cogenerare

Cogenerarea funcționează pe baza utilizării eficiente a energiei primare în două moduri distincte: un motor acționează un generator pentru producerea energiei electrice, iar căldura reziduală rezultată în acest proces este captată și transformată în energie termică utilă.

Centralele de cogenerare sunt compuse din mai multe componente esențiale, care lucrează pentru a maximiza eficiența energetică și utilitatea căldurii reziduale. Aceste componente includ:

• Motor pe gaz sau turbină cu gaz: Acestea sunt dispozitivele fundamentale care convertesc energia din combustibil (cum ar fi gazul natural) în energie mecanică, care apoi acționează un generator pentru producerea energiei electrice.
• Generator: Generatorul este responsabil pentru transformarea energiei mecanice primite de la motor sau turbină în energie electrică, care poate fi distribuită și utilizată în diferite scopuri.
• Schimbătorul de căldură: Această componentă este esențială pentru captarea căldurii reziduale produse în timpul generării energiei electrice. Căldura este transferată către un mediu de lucru, cum ar fi apă sau abur, care poate fi ulterior utilizat în procesele de încălzire sau în alte aplicații termice.
• Echipamente electrice de comutare și control: Aceste echipamente gestionează distribuția energiei electrice generate către rețeaua electrică sau către consumatorii direcți. Ele asigură o distribuție sigură și eficientă a energiei în funcție de cerințele sistemului.
• Echipamente hidraulice: Aceste echipamente permit distribuția energiei termice captate de la căldura reziduală. Energia termică este direcționată către clădiri pentru încălzire, uzine industriale sau alte procese care necesită căldură.

Avantajele cogenerării

Cogenerarea reprezintă un pas semnificativ către un sistem energetic mai eficient, sustenabil și prietenos cu mediul. Prin captarea căldurii reziduale și transformarea sa într-o resursă valoroasă, cogenerarea aduce beneficii atât din perspectiva economică, cât și a mediului.

• Eficiența energetică

Cogenerarea se distinge prin abordarea sa eficientă în utilizarea resurselor energetice. În mod tradițional, centralele electrice convenționale generează electricitate prin arderea unui combustibil, cum ar fi gaz natural sau cărbune. În acest proces, se generează și căldură, dar aceasta este de obicei considerată un produs secundar și este adesea eliberată fără a mai fi utilizată. În schimb, cogenerarea utilizează această căldură reziduală pentru încălzirea clădirilor, apă caldă menajeră sau procese industriale, sporind eficiența și valorificând mai bine resursele.

• Redimensionarea pierderilor de căldură

Una dintre marile provocări ale producției tradiționale de energie electrică este pierderea de căldură de joasă calitate. Într-o centrală electrică convențională, această căldură se disipează în mediu și nu este folosită în niciun scop. Cogenerarea schimbă acest aspect prin captarea căldurii și utilizarea sa în mod productiv. Aceasta poate fi integrată în sisteme de încălzire urbană sau în procese industriale, redimensionând pierderile de căldură și contribuind la eficiența generală a sistemului energetic.

• Flexibilitate și fiabilitate

Sistemele de cogenerare pot fi dimensionate și adaptate pentru diverse nevoi energetice. De la aplicații industriale până la clădiri comerciale sau rezidențiale, cogenerarea poate furniza atât energie electrică cât și căldură, oferind o flexibilitate sporită. Această adaptabilitate contribuie la creșterea fiabilității și securității furnizării de energie, reducând dependența de surse externe și creând o rezervă internă în caz de întreruperi în rețea.

• Reducerea emisiilor de carbon

Având în vedere preocupările tot mai mari cu privire la schimbările climatice, cogenerarea joacă un rol semnificativ în reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră. Prin eficiența sa crescută și prin utilizarea mai completă a resurselor energetice, procesele de cogenerare generează mai puține emisii de carbon per unitate de energie produsă, contribuind astfel la un mediu mai curat.

• Investiții și dezvoltări tehnologice

De-a lungul anilor, tehnologia cogenerării a evoluat semnificativ, ducând la sisteme mai avansate, mai eficiente și mai flexibile. Investițiile în această tehnologie sunt în creștere, iar mai multe țări încurajează adoptarea sistemelor de cogenerare prin politici și subvenții. Dezvoltările în domeniul gazelor naturale și al surselor de energie regenerabilă au adus noi oportunități pentru implementarea eficientă a cogenerării.

• Economii financiare

Utilizarea eficientă a căldurii reziduale pentru încălzirea clădirilor sau pentru procesele industriale reduce costurile cu încălzirea și poate aduce economii semnificative pe termen lung.

Taxa de cogenerare

Conform publicației Economica.net, începând cu 1 noiembrie 2022, Autoritatea Națională de Reglementare în domeniul Energiei (ANRE) a impus o reducere semnificativă a contribuției pentru cogenerarea eficientă, una dintre elementele reglementate incluse în factura de energie electrică a fiecărui client din România.

Valoarea contribuției pentru cogenerare eficientă a fost redusă la un nivel minim de doar 0,00333 lei/kWh, ceea ce se traduce în 0,3 bani/kWh. Această nouă evaluare a contribuției reprezintă practic o cifră aproape neglijabilă pentru o factură medie de energie electrică.