Page 11 - elektro.info 6/2020 demo

systemy gwarantowanego zasilania
systemy gwarantowanego zasilania

dostępność układów

kogeneracyjnych małych mocy

z silnikami Stirlinga

dr inż. Arkadiusz Zmuda – Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

W układach kogeneracyjnych małych mocy do 1 MW, które wykorzystywane są w ko-
generacji rozporoszonej, w głównej mierze stosowane są obecnie tłokowe silniki spali-
nowe, mikroturbiny gazowe oraz ogniwa paliwowe. Ponadto coraz bardziej obiecują-
cą technologią wykorzystywaną w tych układach są mikroturbiny parowe. Niestety nie
sprawdziły się przewidywania, że w odniesieniu do kogeneracji małych mocy dominu-
jącą technologią będzie technologia wykorzystująca silniki Stirlinga, szczególnie w za-
stosowaniach domowych.

ogeneracja rozproszona to pro- Obserwowany na całym świecie
Kces przekształcania energii che- wzrost zapotrzebowania na energię
micznej paliwa na energię elektrycz- elektryczną znajduje odzwierciedlenie
ną i ciepło użytkowe w specjalnie do we wzroście cen energii, dlatego inwe-
tego zaprojektowanych instalacjach. stycja w odpowiednio dobrany układ
Celem tego procesu jest wytwarzanie kogeneracyjny zgodnie z potrzebami
i wykorzystanie wytworzonej ener- energetycznymi użytkownika może
gii w bezpośrednim sąsiedztwie ta- w dłuższej perspektywie przyczynić
kiej instalacji, a tym samym zmniej- się do zmniejszenia kosztów zakupu
szenie strat w przesyłaniu energii energii. Bardzo istotne jest w tym wy-
w porównaniu do konwencjonalnych padku wsparcie przez państwo rozwo-
elektrociepłowni oraz pewna nieza- ju mikro i małych układów kogenera-
leżność energetyczna. Kogeneracja cyjnych, aby stymulować inwestycje
charakteryzująca się wysoką spraw- w takie technologie. Szacuje się, że do
nością całkowitą rzędu 90%, a tym roku 2030 w Unii Europejskiej nastąpi
samym zmniejszonym zużyciem kilkunastoprocentowy wzrost sprze-
energii pierwotnej, jest zatem ekono- daży mikro i małych układów koge- Rys. 1. Układy kogeneracyjne z silnikiem Stirlinga firmy Viessmann [10]
micznym sposobem wytwarzania neracyjnych. łych mocy mogłyby być bardzo kon- ne gospodarstwa. Ponadto w celach
ciepła i energii elektrycznej i ma kurencyjne w odniesieniu do ukła- porównawczych otrzymane wyniki
mniejszy ślad węglowy dla środowi- rynek układów dów z tłokowymi silnikami spalino- obliczeń, w tym czas amortyzacji in-
ska w porównaniu z wytwarzaniem kogeneracyjnych wymi, mikroturbinami gazowymi czy westycji w układ kogeneracyjny, ze-
ciepła i energii elektrycznej w roz- z silnikami Stirlinga ogniwami paliwowymi, pomimo wy- stawiono z kosztami zakupu energii
dzieleniu. sokich kosztów inwestycyjnych [3]. elektrycznej i ciepła z zewnątrz. Wy-
Biorąc pod uwagę zalety silników W pracy [4] autorzy przedstawili niki obliczeń wykazały, że oczywi-
streszczenie Stirlinga z punktu widzenia wy- ocenę opłacalności inwestycji w ukła- ście szacunkowy czas amortyzacji in-
W artykule przedstawiono obecną sytu- magań użytkownika (praktycznie dy kogeneracyjne małych mocy na westycji jest najkrótszy dla układu
ację rynkową układów kogeneracyjnych bezobsługowa praca, cichobieżność przykładzie ich zastosowania w go- z tłokowym silnikiem spalinowym
małych mocy z silnikami Stirlinga. Anali-
zie poddano układy kogeneracyjne, któ- pracy, bardzo wysoki stopień odzy- spodarstwie rolnym. Ocenie podda- (około 3 lat), jednak dla układu z mi-
re jeszcze kilka lat temu były dostępne na skiwania ciepła) oraz ochrony środo- no trzy układy kogeneracyjne o mocy kroturbiną wyniósł on niewiele wię-
rynku. Obecnie większość z tych układów
została wycofana z rynku. Ponadto w pra- wiska naturalnego (bardzo duży wy- około 30 kW e, tj. układ z silnikiem cej, biorąc pod uwagę kilkunastolet-
cy omówiono jedyny obecnie dostępny bór możliwych do zastosowania alter- Stirlinga SD4-E, z mikroturbiną Cap- ni czas eksploatacji takiego układu,
układ kogeneracyjny z silnikiem Stirlin-
ga C9G oraz perspektywy wykorzystania natywnych źródeł energii, bardzo ni- stone C30 oraz z tłokowym silnikiem gdyż około 4,5 roku. Z kolei dla ukła-
technologii silników Stirlinga w układach ska emisja substancji szkodliwych dla spalinowym Tedom Micro T30, przyj- du z silnikiem Stirlinga czas amorty-
kogeneracyjnych małych mocy. środowiska, wysoka sprawność całko- mując założenie, że cała wytwarza- zacji inwestycji wyniósł około 7 lat,
Słowa kluczowe: silnik Stirlinga, układy
kogeneracyjne małych mocy, kogenera- wita) wykorzystanie silników Stirlin- na energia elektryczna i ciepło wy- jednakże biorąc pod uwagę dwukrot-
cja rozproszona.
ga w układach kogeneracyjnych ma- korzystywane będą na potrzeby włas- nie większą ilość ciepła wytwarzaną

www.elektro.info.pl nr 6/2020
24