Қосымша электр және пайдалы жылу өндірісі

Кіріспе

Электр энергиясын және пайдалы жылуды бір мезгілде өндіру

Когенерация немесе біріктірілген жылу-электр станциясы (ЖЭС) – электр энергиясын және пайдалы жылуды бір уақытта өндіру үшін жылу қозғалтқышын немесе электр стансасын пайдалануды білдіреді. Когенерация отын немесе жылуды тиімді пайдалану болып табылады, себебі электр энергиясын өндіру кезінде ысырап болатын жылу өнімді мақсаттарға жұмсалады. Біріктірілген жылу-электр станциялары (ЖЭС) әрқалай ысырап болатын жылу энергиясын қалпына келтіріп, жылытуға пайдаланады. Бұл сондай-ақ біріктірілген жылу-электр станциясының аудандық жылу жүйесі деп те аталады. Кішкентай ЖЭС – орталықтандырылмаған энергияның мысалы. Орташа температурадағы (100–180 °C, 212–356 °F) қалдық жылуды сіңіру тоңазытқыштарында салқындату үшін де қолдануға болады. Жоғары температуралы жылуды беру алдымен газ немесе бу турбинасымен жұмыс істейтін генераторды қозғалтады. Содан кейін пайда болған төмен температурадағы қалдық жылу суды немесе үй-жайларды жылыту үшін қолданылады. Шағын көлемде (әдетте 1 МВт-тан төмен) газ немесе дизельдік қозғалтқыштар пайдаланылуы мүмкін. Когенерация геотермалдық электр станцияларында да жиі кездеседі, себебі олар көбінесе салыстырмалы түрде төмен сапалы жылу өндіреді. Электр энергиясын өндіру үшін қанағаттанарлық жылу тиімділігіне жету үшін екі циклды жүйе қажет болуы мүмкін. Когенерация атом электр станцияларында жиі қолданылмайды, себебі NIMBY (Not In My Backyard – "Менің ауламызда болмасын") және қауіпсіздік мәселелері оларды салыстырмалы химиялық электр станцияларына қарағанда халық қоныстанған орталықтардан алыс ұстап тұр, ал аудандық жылу беру халық тығыздығы төмен аймақтарда тарату шығындарынан туындаған тиімсіздікке ұшырайды. Когенерация электр энергиясын өндірудің ең алғашқы орналымдарында қолданылған. Орталық станциялар электр қуатын таратуды бастамас бұрын, өздерінің қуатын өндіретін өнеркәсіптер процестерді жылыту үшін шығарылатын буды пайдаланған. Ірі кеңселер, пәтерлер, қонақ үйлер мен дүкендер өздерінің электр қуатын өндіріп, жылыту үшін қалдық буды қолданған. Алғашқы сатып алынатын электр қуатының жоғары құнына байланысты, бұл ЖЭС операциялары электр энергиясы қолжетімді болғаннан кейін де көп жылдар бойы жалғасты.

Шолу

Көптеген өндіріс салалары, мысалы, химиялық зауыттар, мұнай өңдеу зауыттары және қағаз фабрикалары, химиялық реакторлар, дистилляциялық колонналар, бу кептіргіштері және басқа да операциялар үшін үлкен мөлшерде процестік жылуды қажет етеді. Бұл жылу, әдетте бу түрінде қолданылатын, жылытуда қолданылатын әдеттегі төмен қысымда немесе одан әлдеқайда жоғары қысымда өндірілуі мүмкін және алдымен электр энергиясын өндіру үшін турбина арқылы өткізілуі мүмкін. Турбинада будың қысымы мен температурасы төмендейді, себебі будың ішкі энергиясы жұмысқа айналады. Турбинадан шығатын төмен қысымды бу процестік жылу үшін қолданылуы мүмкін. Жылу электр станцияларындағы бу турбиналары әдетте жоғары қысымды бумен жұмыс істеуге арналған, ол турбинадан шығып, қоршаған орта температурасынан бірнеше градусқа жоғары және бірнеше миллиметрлік сынап бағанасының қысымында жұмыс істейтін конденсаторға барады. (Бұл конденсациялық турбина деп аталады.) Практикалық тұрғыдан алғанда, бұл бу конденсацияланғанға дейін пайдалы энергияға ие емес. Когенерациялық бу турбиналары бірнеше турбиналық сатылардан өткеннен кейін төмен қысымдағы будың бір бөлігін алу үшін жасалған, ал алынбаған бу конденсаторға барады. Бұл жағдайда алынған бу турбинаның келесі сатыларында механикалық қуаттың жоғалуына себеп болады. Немесе олар, буды алумен немесе алусыз, кері қысымда (конденсацияланбаған) соңғы шығарылымға арналған. Алынған немесе шығарылған бу процестік жылыту үшін қолданылады. Қалыпты процестік жылыту жағдайындағы бу әлі де қуат өндіруге пайдаланылатын энтальпияның қысымды мөлшерін сақтайды, сондықтан когенерацияның мүмкіндік құны бар. Қағаз фабрикасындағы қуат өндіру турбинасының әдеттегі шығару қысымы 160 псиг (1,103 МПа) және 60 псиг (0,41 МПа) болуы мүмкін. Типтік кері қысым 60 псиг (0,41 МПа) болуы мүмкін. Іс жүзінде бұл қысымдар әрбір нысан үшін жеке реттеліп жасалады. Керісінше, өнеркәсіптік мақсаттар үшін процестік буды өндіру, қуат өндіру үшін жеткілікті қысымды пайдаланбау да мүмкіндік шығынына әкеледі (Бумен жабдықтау және шығару шарттарын қараңыз). Жоғары қысымды қазандықтардың, турбиналардың және генераторлардың капиталы мен пайдалану құны айтарлықтай. Бұл жабдықтар әдетте үздіксіз жұмыс істейді, бұл өздігінен өндірілетін қуатты ірі масштабты операциялармен шектейді. Комбиналған цикл (бірнеше термодинамикалық циклдар электр энергиясын өндіреді) қуат станциясының төменгі циклінің конденсаторы ретінде жылу жүйесін пайдалану арқылы жылуды алуға қолданылуы мүмкін. Мысалы, Мәскеудегі RU 25 MHD генераторы дәстүрлі бу электр станциясының қазандығын жылытты, ал оның конденсаты кеңістікті жылыту үшін пайдаланылды. Көбірек заманауи жүйеде табиғи газбен жұмыс істейтін газ турбинасы қолданылуы мүмкін, оның түтіндері бу станциясын қуаттайды, ал оның конденсаты жылу береді. Комбиналған циклға негіделген когенерациялық станциялардың жылу тиімділігі 80% жоғары болуы мүмкін. ТЭЦ-тің тиімділігі (кейде оны пайдалану коэффициенті деп атайды), әсіресе кіші ТЭЦ-терде, электр қуатына және жылуға қажеттілік жағынан жақсы базалық жүктемеге байланысты. Іс жүзінде жылу мен электр энергиясына қажеттіліктердің дәл сәйкестігі сирек кездеседі. ТЭЦ жылу қажеттілігін қанағаттандыруы мүмкін (жылумен жұмыс істеу) немесе электр станциясы ретінде жұмыс істеуі мүмкін, оның қалдық жылуын пайдалану, соңғысы оның пайдалану коэффициенті және осылайша жалпы тиімділігі жағынан аз тиімді. Үш буынды мүмкіндіктер бар жерде тиімділік айтарлықтай арта алады. Мұндай жағдайларда жылу-қозғалыс электр станциясының жылу энергиясы біріншілік энергия көзі ретінде де пайдаланылады. ТЭЦ-тің тиімділігі жылуды жергілікті жерде немесе оған жақын жерде пайдалануға болатын жағдайда жоғары болады. Жылуды ұзақ қашықтыққа тасымалдау қажет болған кезде жалпы тиімділік төмендейді. Бұл үшін қымбат және тиімсіз қатты оқшауланған құбырлар қажет, ал электр энергиясын салыстырмалы түрде қарапайым сыммен және энергияны бірдей жоғалту үшін әлдеқайда ұзақ қашықтыққа жеткізуге болады. Автомобиль қозғалтқышы қыста жылумен қоректендіру қондырғысына айналады, себебі шығарып тасталған жылу көліктің ішкі бөлмелерін жылытуға жұмсалады. Мысалдан көрініп тұрғандай, ТЭЦ-ті іске қосу жылу қозғалтқышының маңайындағы жылуды пайдаланудан тәуелді. Термиялық жағынан жақсартылған мұнайды қайта өңдеу (TEOR) зауыттары көбінесе үлкен мөлшерде артық электр энергиясын өндіреді. Электр энергиясын өндіргеннен кейін, бұл зауыттар қалған буды ауыр мұнай құдықтарына соққы береді, соның арқасында мұнай оңайрақ ағып, өндіріс артады. Когенерациялық станциялар қалалардың аудандық жылу жүйелерінде, ірі ғимараттардың (мысалы, ауруханалар, қонақүйлер, түрмелер) орталық жылу жүйелерінде және процестік су, салқындату, бу өндіру немесе CO2 тыңайту үшін өндіріс процестерінде кеңінен қолданылады. Үш буынды немесе біріктірілген салқындату, жылыту және қуат (CCHP) отынның жануынан немесе күн жылу коллекторынан электр энергиясымен қатар пайдалы жылыту және салқындатудың бірдей өндірілуін білдіреді. Когенерация және үш буынды терминдері электр энергиясын, жылуды және өнеркәсіптік химиялық заттарды (мысалы, синтез-газды) бірдей өндіретін қуат жүйелеріне де қолданылуы мүмкін. Үш буынды когенерациядан өзгешелігі, қалдық жылу жылыту және салқындату екеуіне де қолданылады, әдетте сіңіру тоңазытқышында. Біріктірілген салқындату, жылыту және қуат жүйелері когенерациядан немесе дәстүрлі электр станцияларынан жоғары жалпы тиімділікке қол жеткізе алады. АҚШ-та ғимараттарда үш буынды қолданылуы ғимаратты салқындату, жылыту және қуат деп аталады. Жылыту және салқындату шығысы қажеттілікке және жүйе құрылысына байланысты бірдей немесе кезекпен жұмыс істей алады.

Many process industries, such as chemical plants, oil refineries and pulp and paper mills, require large amounts of process heat for such operations as chemical reactors, distillation columns, steam driers and other uses. This heat, which is usually used in the form of steam, can be generated at the typically low pressures used in heating, or can be generated at much higher pressure and passed through a turbine first to generate electricity. In the turbine the steam pressure and temperature is lowered as the internal energy of the steam is converted to work. The lower pressure steam leaving the turbine can then be used for process heat. Steam turbines at thermal power stations are normally designed to be fed high pressure steam, which exits the turbine at a condenser operating a few degrees above ambient temperature and at a few millimeters of mercury absolute pressure. (This is called a condensing turbine.) For all practical purposes this steam has negligible useful energy before it is condensed. Steam turbines for cogeneration are designed for extraction of some steam at lower pressures after it has passed through a number of turbine stages, with the un extracted steam going on through the turbine to a condenser. In this case, the extracted steam causes a mechanical power loss in the downstream stages of the turbine. Or they are designed, with or without extraction, for final exhaust at back pressure (non condensing). The extracted or exhaust steam is used for process heating. Steam at ordinary process heating conditions still has a considerable amount of enthalpy that could be used for power generation, so cogeneration has an opportunity cost. A typical power generation turbine in a paper mill may have extraction pressures of 160 psig (1.103 MPa) and 60 psig (0.41 MPa). A typical back pressure may be 60 psig (0.41 MPa). In practice these pressures are custom designed for each facility. Conversely, simply generating process steam for industrial purposes instead of high enough pressure to generate power at the top end also has an opportunity cost (See: Steam supply and exhaust conditions). The capital and operating cost of high pressure boilers, turbines, and generators is substantial. This equipment is normally operated continuously, which usually limits self generated power to large scale operations. A combined cycle (in which several thermodynamic cycles produce electricity), may also be used to extract heat using a heating system as condenser of the power plant's bottoming cycle. For example, the RU 25 MHD generator in Moscow heated a boiler for a conventional steam powerplant, whose condensate was then used for space heat. A more modern system might use a gas turbine powered by natural gas, whose exhaust powers a steam plant, whose condensate provides heat. Cogeneration plants based on a combined cycle power unit can have thermal efficiencies above 80%. The viability of CHP (sometimes termed utilisation factor), especially in smaller CHP installations, depends on a good baseload of operation, both in terms of an on site (or near site) electrical demand and heat demand. In practice, an exact match between the heat and electricity needs rarely exists. A CHP plant can either meet the need for heat (heat driven operation) or be run as a power plant with some use of its waste heat, the latter being less advantageous in terms of its utilisation factor and thus its overall efficiency. The viability can be greatly increased where opportunities for trigeneration exist. In such cases, the heat from the CHP plant is also used as a primary energy source to deliver cooling by means of an absorption chiller. CHP is most efficient when heat can be used on site or very close to it. Overall efficiency is reduced when the heat must be transported over longer distances. This requires heavily insulated pipes, which are expensive and inefficient; whereas electricity can be transmitted along a comparatively simple wire, and over much longer distances for the same energy loss. A car engine becomes a CHP plant in winter when the reject heat is useful for warming the interior of the vehicle. The example illustrates the point that deployment of CHP depends on heat uses in the vicinity of the heat engine. Thermally enhanced oil recovery (TEOR) plants often produce a substantial amount of excess electricity. After generating electricity, these plants pump leftover steam into heavy oil wells so that the oil will flow more easily, increasing production. Cogeneration plants are commonly found in district heating systems of cities, central heating systems of larger buildings (e. g. hospitals, hotels, prisons) and are commonly used in the industry in thermal production processes for process water, cooling, steam production or CO2 fertilization. Trigeneration or combined cooling, heat and power (CCHP) refers to the simultaneous generation of electricity and useful heating and cooling from the combustion of a fuel or a solar heat collector. The terms cogeneration and trigeneration can also be applied to the power systems simultaneously generating electricity, heat, and industrial chemicals (e. g., syngas). Trigeneration differs from cogeneration in that the waste heat is used for both heating and cooling, typically in an absorption refrigerator. Combined cooling, heat, and power systems can attain higher overall efficiencies than cogeneration or traditional power plants. In the United States, the application of trigeneration in buildings is called building cooling, heating, and power. Heating and cooling output may operate concurrently or alternately depending on need and system construction.

МикроКЖЖ

Микро жылу және электр энергиясын біріктіру немесе "Микро когенерация" – бұл бөлінген энергия ресурсы (ДЭР). Қондырғы үй немесе шағын бизнесте әдетте 5 кВт-тан кем. Отынды тек орынды немесе суды жылыту үшін жағудың орнына, энергияның бір бөлігі жылудан өзге электр энергиясына айналады. Бұл электр энергиясы үйде немесе бизнесте қолданылуы мүмкін, немесе егер желі басқаруы рұқсат берсе, электр желісіне қайта сатылуы мүмкін. Delta ee консультанттары 2013 жылы жаһандық сатылымның 64% құраған отын элементтері микро жылу және электр энергиясын 2012 жылы сатылым көлемі бойынша дәстүрлі жүйелерден басып өтті деп мәлімдеді. 2012 жылы Жапонияда Ene Farm жобасы аясында барлығы 20 000 дана сатылды. Қызмет ету мерзімі шамамен 60 000 сағатты құрайды. Түнде өшірілетін PEM отын элементтері үшін бұл шамамен оннан он бес жылға дейін қызмет ету мерзіміне тең. Орнатудан бұрын 22 600 доллар. 2013 жылы 50 000 данаға мемлекеттік субсидия қарастырылған. 2013 жылғы Ecuity Consulting компаниясының Ұлыбританиядағы есебінде МЖЭС газды пайдаланудың ең тиімді әдісі деп көрсетілген. Дегенмен, поршеньді қозғалтқыш технологиясының жетістіктері, әсіресе биогаз саласында, ҚЭС-тің тиімділігін арттыруда. MiniCHP және CHP екеуі де шығарындыларды азайтатыны дәлелденгендіктен, олар ғимараттардан CO2 азайту саласында маңызды рөл атқара алады, онда ғимараттарда ҚЭС пайдалану арқылы 14%-дан астам шығарындыларды үнемдеуге болады. Кембридж университеті 2017 жылы тиімді бағамен жұмыс істейтін бу машинасының MicroCHP прототипін жасады, ол келесі онжылдықтарда коммерциялық бәсекеге қабілетті болуы мүмкін. Соңғы кезде кейбір жеке үйлерде сутегі немесе табиғи газ, сұйық газ сияқты басқа отындарда жұмыс істей алатын отын элементтері бар микро-ТЭЦ қондырғыларын кездестіруге болады. Табиғи газбен жұмыс істегенде, ол отын элементінде пайдалануға дейін табиғи газды сутегіге айналдыру үшін табиғи газды бумен қайта өңдейді. Осылайша, бұл әлі де шығарындыларға себеп болады (реакцияны қараңыз), бірақ (уақытша) осымен жұмыс істеу, сутегі (табиғи газ) құбыр желісі арқылы тарала бастаған кезге дейін жақсы шешім болуы мүмкін. МикроЖЭС-тің тағы бір мысалы – табиғи газ немесе пропанмен жұмыс істейтін электр энергиясын өндіретін конденсациялық пеш. Ол электр қуаты мен пайдалы жылуды бір жану көзінен өндіруді қамтамасыз ететін энергияны үнемдеуші технологияны біріктіреді. Конденсациялық пеш – бұл екінші жылу алмастырғышы бар мәжбүрлі ауа газ жүйесі, ол жану өнімдерінен қоршаған орта температурасына дейін жылуды алуға және су буынан жылуды қалпына келтіруге мүмкіндік береді. Шатырдың орнына су ағызылатын құбыр және ғимараттың қабырғасына желдеткіш орнатылады.

Micro combined heat and power or 'Micro cogeneration" is a so called distributed energy resource (DER). The installation is usually less than 5 kWe in a house or small business. Instead of burning fuel to merely heat space or water, some of the energy is converted to electricity in addition to heat. This electricity can be used within the home or business or, if permitted by the grid management, sold back into the electric power grid. Delta ee consultants stated in 2013 that with 64% of global sales the fuel cell micro combined heat and power passed the conventional systems in sales in 2012. 20.000 units were sold in Japan in 2012 overall within the Ene Farm project. With a Lifetime of around 60,000 hours. For PEM fuel cell units, which shut down at night, this equates to an estimated lifetime of between ten and fifteen years. For a price of $22,600 before installation. For 2013 a state subsidy for 50,000 units is in place. A 2013 UK report from Ecuity Consulting stated that MCHP is the most cost effective method of using gas to generate energy at the domestic level. However, advances in reciprocation engine technology are adding efficiency to CHP plants, particularly in the biogas field. As both MiniCHP and CHP have been shown to reduce emissions they could play a large role in the field of CO2 reduction from buildings, where more than 14% of emissions can be saved using CHP in buildings. The University of Cambridge reported a cost effective steam engine MicroCHP prototype in 2017 which has the potential to be commercially competitive in the following decades. Quite recently, in some private homes, fuel cell micro CHP plants can now be found, which can operate on hydrogen, or other fuels as natural gas or LPG. When running on natural gas, it relies on steam reforming of natural gas to convert the natural gas to hydrogen prior to use in the fuel cell. This hence still emits (see reaction) but (temporarily) running on this can be a good solution until the point where the hydrogen is starting to be distributed through the (natural gas) piping system. Another MicroCHP example is a natural gas or propane fueled Electricity Producing Condensing Furnace. It combines the fuel saving technique of cogeneration meaning producing electric power and useful heat from a single source of combustion. The condensing furnace is a forced air gas system with a secondary heat exchanger that allows heat to be extracted from combustion products down to the ambient temperature along with recovering heat from the water vapor. The chimney is replaced by a water drain and vent to the side of the building.

Үш буындық

Электр энергиясын, жылуды және суықты өндіретін қондырғыны тригенерациялық немесе полигенерациялық қондырғы деп атайды. Абсорбциялық немесе адсорбциялық салқындатқыштармен байланысты когенерациялық жүйелер тоңазыту үшін қалдық жылуды пайдаланады.

Жылу және электрмен бірлесіп жылу беру

АҚШ-та Консолидацияланған Эдисон жыл сайын өзінің жеті когенерациялық станциясы арқылы Манхэттендегі 100 000 ғимаратқа 66 миллиард килограмм 350 °F (180 °C) буды жеткізеді – бұл АҚШ-тағы ең ірі бумен жабдықтау ауданы. Шыңдық жүктеме сағатына 10 миллион фунт (немесе шамамен 2,5 ГВт) құрайды.

Өнеркәсіптік ТЭҚ

Когенерация целлюлоза және қағаз фабрикаларында, мұнай өңдеу зауыттарында және химиялық өндіріс орындарында әлі де кең таралған. Бұл "өндірістік когенерация/ТЭЦ" жүйелерінде жылу әдетте жоғары температурада (100°C-тан жоғары) қайта қалпына келтіріліп, өндірістік бу немесе кептіру процестері үшін қолданылады. Бұл төмен сапалы ысырап жылудан гөрі құндырақ және икемдірек, бірақ электр энергиясын өндіруде шамалы шығын болады. Тұрақтылыққа назар аударудың артуы өндірістік ТЭЦ-ті одан да тартымдырақ етті, себебі ол бу өндіруге немесе отынды жағуға, сондай-ақ электр қуатын сырттан импорттауға қарағанда көміртегі ізін едәуір төмендетеді. Кішкентай өнеркәсіптік когенерациялық установкалардың қуаты 5–25 МВт құрайды және көміртегі шығарылымдарын азайту мақсатында түрлі шалқақ жерлерде қолдануға болатын, желіден тәуелсіз тиімді шешімді ұсынады.

Қант және алкоголь секторындағы электр энергиясын қоса өндіру

Қант құмыры өндірісінде когенерация қант тазартудан қалған бағасс қалдықтарымен қамтамасыз етіледі, ол бу өндіру үшін жағылады. Бұл бу турбина арқылы генераторды айналдырып, электр энергиясын өндіреді. Бразилиядағы қант құмыры өндірістерінде энергияны бірдей өндіру (когенерация) соңғы жылдары кеңінен тарап жатқан тәжірибе. Қант және спирт секторында энергияны бірдей өндіруді енгізу арқылы қант өндіруші кәсіпорындар өз жұмысын қамтамасыз ету үшін қажетті электр энергиясын өндіре алады, сондай-ақ сатуға болатын артық энергияны да өндіруге мүмкіндік алады.

Қант құмырасын пайдалану арқылы қосарлы электр энергиясын өндірудің артықшылықтары

Қант құмырасының қабығын пайдалану арқылы энергия өндіру, табиғи газ сияқты табиғи отынға негізделген жылуэлектр станцияларымен салыстырғанда, шығарылымдардың азаюына байланысты экологиялық артықшылықтарға ие. Қоршаған ортаға тигізетін пайдасынан басқа, қант құмырасының қабығын пайдалану арқылы жылу-электр энергиясын бірлесіп өндіру, өндірілген энергияның түпкілікті мақсатына байланысты жылуэлектр энергиясын өндіруге қарағанда тиімдірек. Жылуэлектр станциясында өндірілген жылудың бір бөлігі жоғалып кетеді, ал бірлесіп өндіруде бұл жылу өндіріс процесінде пайдаланылуы мүмкін, осылайша процестің жалпы тиімділігі артады. Осы сіңірудің нәтижесінде, қант құмырасының қабығын электр энергиясын өндіру үшін жағу кезінде диоксиндер шығарылады. Диоксиндер өте улы және қатерлі ісік тудыруы мүмкін заттар саналады. Метилхлоридке келсек, бұл зат шығарылып, стратосфераға жеткенде озон қабатына зиянды болады, себебі хлор озон молекуласымен бірігіп, озон байланыстарын бұзуға алып келетін катализдік реакцияны тудырады. Әдетте, электр қуатының әрбір бірлігі үшін шамамен 6 бірлік жылу қолжетімді болады. Осылайша, жылу-электр станциясының тиімділік коэффициенті (COP) жылу сорғысымен салыстырғанда 6-ға тең. Дегенмен, қашықтан басқарылатын жылу сорғысы үшін электр тарату желісіндегі 6%-ға жуық жоғалтуларды ескеру қажет. Жоғалтулар ток күшінің квадратына пропорционалды болғандықтан, ең жоғары жүктеме кезінде жоғалтулар одан да көп болады және егер олар айтарлықтай күшейтілмесе, жылу сорғыларын кеңінен қолдану (яғни, қалалық масштабта) тарату және беру желілерін жүктеуге алып келуі мүмкін. Жылумен жұмыс істейтін жүйені жылу сорғысымен біріктіріп, артық электр энергиясын (жылуға деген сұраныс шешуші фактор болғандықтан) жылу сорғысын іске қосу үшін пайдалануға болады. Жылуға деген сұраныс артқан сайын, жылу сорғысын іске қосу үшін көбірек электр энергиясы өндіріледі, ал пайдалы емес жылу да жылу тасымалдағышты қыздырады. Жылу сорғыларының тиімділігі ыстық және суық температура арасындағы айырмашылыққа байланысты (айырмашылық азайған сайын тиімділік артады), сондықтан үйді жылытуға жарамсыз, тіпті салыстырмалы түрде төмен сапалы пайдалы емес жылуды жылу сорғыларымен біріктіру тиімді болуы мүмкін. Мысалы, жеткілікті көлемде салқындату суының резервуары, түнде салқын ауадан су алатын ауа көзінен жылу сорғыларына қарағанда, осындай резервуардан су алатын жылу сорғыларының тиімділігін айтарлықтай жақсарта алады. Жазда ауа баптау және ыстық суға қатар сұраныс болған кезде, сол су ауа баптау құрылымдарынан шығарылатын пайдалы емес жылуды қабылдауға арналған "құйма" ретінде де, ыстық суды қамтамасыз ететін жылу сорғылары үшін "көз" ретінде де қызмет ете алады. Бұл ойлар кейде "салқын жылумен" жылу беру деп аталатын, әдетте жылу беруде қолданылатын температурадан төмен температуралы "жылу" көзін пайдалануға негізделген.

In comparison with the electric power generation by means of fossil fuel based thermoelectric plants, such as natural gas, the energy generation using sugarcane bagasse has environmental advantages due to the reduction of emissions. In addition to the environmental advantages, cogeneration using sugarcane bagasse presents advantages in terms of efficiency comparing to thermoelectric generation, through the final destination of the energy produced. While in thermoelectric generation, part of the heat produced is lost, in cogeneration this heat has the possibility of being used in the production processes, increasing the overall efficiency of the process. Due to this absorption, when the sugarcane bagasse is burned in the power cogeneration, dioxins ends up being emitted. In the case of dioxins, these substances are considered very toxic and cancerous. In the case of methyl chloride, when this substance is emitted and reaches the stratosphere, it ends up being very harmful for the ozone layer, since chlorine when combined with the ozone molecule generates a catalytic reaction leading to the breakdown of ozone links. Typically for every unit of electrical power lost, then about 6 units of heat are made available at about Thus CHP has an effective Coefficient of Performance (COP) compared to a heat pump of 6. However, for a remotely operated heat pump, losses in the electrical distribution network would need to be considered, of the order of 6%. Because the losses are proportional to the square of the current, during peak periods losses are much higher than this and it is likely that widespread (i. e. citywide application of heat pumps) would cause overloading of the distribution and transmission grids unless they were substantially reinforced. It is also possible to run a heat driven operation combined with a heat pump, where the excess electricity (as heat demand is the defining factor on se) is used to drive a heat pump. As heat demand increases, more electricity is generated to drive the heat pump, with the waste heat also heating the heating fluid. As the efficiency of heat pumps depends on the difference between hot end and cold end temperature (efficiency rises as the difference decreases) it may be worthwhile to combine even relatively low grade waste heat otherwise unsuitable for home heating with heat pumps. For example, a large enough reservoir of cooling water at can significantly improve efficiency of heat pumps drawing from such a reservoir compared to air source heat pumps drawing from cold air during a night. In the summer when there's both demand for air conditioning and warm water, the same water may even serve as both a "dump" for the waste heat rejected by a/c units and as a "source" for heat pumps providing warm water. Those considerations are behind what is sometimes called "cold district heating" using a "heat" source whose temperature is well below those usually employed in district heating.

Таратылған генерация

Көптеген өнеркәсіптік елдер электр қуатының қажеттілігін үлкен, орталықтандырылған қуаттық станцияларда, жоғары қуатты өндіруге мүмкіндігі бар нысандарда қамтиды. Бұл станциялар масштабтық экономиядан пайда көреді, бірақ электр энергиясын ұзақ қашықтықтарға беруге түсуі мүмкін, бұл беру жолындағы шығындарға алып келеді. Когенерациялық немесе тригенерациялық өндіріс жергілікті сұраныс шектеулеріне байланысты, сондықтан кейде оны азайту қажет болуы мүмкін (мысалы, сұранысқа қарай жылу немесе салқындату өндірісін реттеу). Ірі қаладағы когенерацияның тригенерациялық қолданыспен үйлесімді мысалы – Нью-Йорк қаласының бу жүйесі.

Еуропадағы жылу-электр когенерациясы

ЕО энергияны қосарлы өндіруді энергия саясатына ҚЭС директивасы арқылы белсенді енгізді. 2008 жылдың қыркүйек айында Еуропалық парламенттің Қалалық тұрғын үйлер жөніндегі тобының отырысында Энергетика комиссары Андрис Пиебалгс: «Жеткізу қауіпсіздігі шынымен энергия тиімділігінен басталады» деген сөздерін айтты. Энергия тиімділігі және қосарлы өндіру Еуропалық Одақтың 2004/08/ЕС нөміріндегі Қосарлы өндіру директивасының кіріспе параграфтарында мойындалған. Бұл директива қосарлы өндіруді қолдауға және елдер бойынша қосарлы өндіру мүмкіндіктерін есептеу әдістемесін құруға бағытталған. Қосарлы өндірудің дамуы жылдар бойы тең емес болды және соңғы онжылдықтарда ұлттық жағдайлармен анықталды. Еуропалық Одақ электр энергиясының 11%-ын қосарлы өндіру арқылы өндіреді. Алайда, мүше мемлекеттер арасында энергия үнемдеу көрсеткіштері 2% мен 60% аралығында айтарлықтай өзгешеліктерді көрсетеді. Еуропада әлемдегі ең қарқынды қосарлы өндіру экономикасына ие үш ел бар: Дания, Нидерланды және Финляндия. 2012 жылы Финляндиядағы дәстүрлі жылу электр станцияларында өндірілген 28,46 ТВт·сағ электр қуатының 81,80%-ы қосарлы өндіру арқылы алынған. Басқа еуропалық елдер де тиімділікті арттыруға күш салуда. Германияның хабарлауынша, қазіргі уақытта елдің электр энергиясына деген жалпы сұранысының 50%-дан астамын қосарлы өндіру арқылы қамтамасыз етуге болады. Германия 2020 жылға қарай елдің электр энергиясын қосарлы өндіру арқылы өндіруін 12,5%-дан 25%-ға дейін екі есеге арттыруды жоспарлап, осы мақсатқа қолдау көрсету үшін тиісті заңнаманы қабылдады. Ұлыбритания да біріктірілген жылу және электр энергиясын белсенді түрде қолдайды. 2050 жылға қарай көмірқышқыл газы шығарылымын 60%-ға төмендету мақсатын ескере отырып, үкімет 2010 жылға қарай мемлекеттік электр энергиясын тұтынудың кемінде 15%-ын ЖЭО арқылы қамтамасыз етуді көздеді. Ұлыбританияның ЖЭО өсуін ынталандыруға бағытталған басқа шараларына қаржылық жеңілдіктер, гранттар, нормативтік базаны күшейту, сондай-ақ үкіметтік басшылық және серіктестік жатады. IEA-ның 2008 жылғы G8 елдері үшін қосарлы өндіруді кеңейту моделіне сәйкес, Франция, Германия, Италия және Ұлыбританиядағы қосарлы өндіруді кеңейту 2030 жылға қарай қолданыстағы бастапқы отын үнемдеуін екі есеге арттыруға мүмкіндік береді. Бұл Еуропаның үнемдеуін бүгінгі 155,69 ТВт·сағ-тан 2030 жылы 465 ТВт·сағ-қа дейін арттырады. Бұл сонымен қатар 2030 жылға қарай әрбір елдің жалпы қосарлы өндірілген электр энергиясының 16-29%-ға дейін өсуіне әкеледі. Үкіметтерге COGEN Europe сияқты ұйымдар ЖЭО саласындағы жұмыстарында көмек көрсетеді, олар Еуропаның энергетикалық саясатындағы соңғы жаңалықтар туралы ақпараттық орталық ретінде қызмет етеді. COGEN – қосарлы өндіру саласының мүдделерін білдіретін Еуропалық бас ұйым. Еуропалық мемлекеттік-жекеменшік серіктестік Отын жасушалары және сутегі бірлескен кәсіпорнының жетінші бағдарламалық жобасы ene.field 2017 жылы 12 мемлекетте 1000-ға жуық тұрғын үйлерге арналған отын жасушаларымен жұмыс істейтін жылу және электр энергиясын өндіру (микро-ЖЭО) қондырғыларын орнатуды жоспарлап отыр. 2012 жылы алғашқы екі қондырғы орнатылды.

The EU has actively incorporated cogeneration into its energy policy via the CHP Directive. In September 2008 at a hearing of the European Parliament's Urban Lodgment Intergroup, Energy Commissioner Andris Piebalgs is quoted as saying, “security of supply really starts with energy efficiency.” Energy efficiency and cogeneration are recognized in the opening paragraphs of the European Union's Cogeneration Directive 2004/08/EC. This directive intends to support cogeneration and establish a method for calculating cogeneration abilities per country. The development of cogeneration has been very uneven over the years and has been dominated throughout the last decades by national circumstances. The European Union generates 11% of its electricity using cogeneration. However, there is large difference between Member States with variations of the energy savings between 2% and 60%. Europe has the three countries with the world's most intensive cogeneration economies: Denmark, the Netherlands and Finland. Of the 28.46 TWh of electrical power generated by conventional thermal power plants in Finland in 2012, 81.80% was cogeneration. Other European countries are also making great efforts to increase efficiency. Germany reported that at present, over 50% of the country's total electricity demand could be provided through cogeneration. So far, Germany has set the target to double its electricity cogeneration from 12.5% of the country's electricity to 25% of the country's electricity by 2020 and has passed supporting legislation accordingly. The UK is also actively supporting combined heat and power. In light of UK's goal to achieve a 60% reduction in carbon dioxide emissions by 2050, the government has set the target to source at least 15% of its government electricity use from CHP by 2010. Other UK measures to encourage CHP growth are financial incentives, grant support, a greater regulatory framework, and government leadership and partnership. According to the IEA 2008 modeling of cogeneration expansion for the G8 countries, the expansion of cogeneration in France, Germany, Italy and the UK alone would effectively double the existing primary fuel savings by 2030. This would increase Europe's savings from today's 155.69 Twh to 465 Twh in 2030. It would also result in a 16% to 29% increase in each country's total cogenerated electricity by 2030. Governments are being assisted in their CHP endeavors by organizations like COGEN Europe who serve as an information hub for the most recent updates within Europe's energy policy. COGEN is Europe's umbrella organization representing the interests of the cogeneration industry. The European public–private partnership Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking Seventh Framework Programme project ene. field deploys in 2017 up 1,000 residential fuel cell Combined Heat and Power (micro CHP) installations in 12 states. Per 2012 the first 2 installations have taken place.

Біріккен Корольдіктегі когенерация

Ұлыбританияда жылу және электр энергиясын бірлесіп өндіруді Жылу және Электр Энергиясын Біріктіріп Өндіру Сапасын Қамтамасыз ету схемасы реттейді. Ол 1996 жылы енгізілді. Бұл схема кірістер мен шығыстарды есептеу арқылы, жылу мен электр энергиясын жеке-жеке өндіруге қарағанда бастапқы энергияны үнемдеу арқасында "Жақсы сапалы ЖЭО" анықтамасын белгілейді. Жылу және Электр Энергиясын Біріктіріп Өндіру Сапасын Қамтамасыз ету талаптарына сәйкес келу, бірлесіп өндірілетін станцияларға мемлекеттік субсидиялар мен салық жеңілдіктері алу үшін қажет.