Когенерация: одновременное производство электроэнергии и тепла

Введение

Одновременное производство электроэнергии и полезного тепла

Когенерация, или комбинированное производство тепловой и электрической энергии (КТЭ), – это использование теплового двигателя или электростанции для одновременного производства электроэнергии и полезного тепла. Когенерация является более эффективным использованием топлива или тепла, поскольку в противном случае отходящее впустую тепло от производства электроэнергии направляется на продуктивное использование. Комбинированные теплоэлектростанции (КТЭС) используют тепловую энергию, которая в противном случае была бы потеряна. Это также называют комбинированным теплоэнергетическим централизованным теплоснабжением. Малые ТЭЦ являются примером децентрализованной энергетики. Тепло вторичного продукта умеренной температуры (100–180 °C, 212–356 °F) также может использоваться в абсорбционных холодильных машинах для охлаждения. Подача высокотемпературного тепла сначала приводит в действие газовую или паровую турбину, приводящую в движение генератор. Образующееся тепло низкого температурного уровня затем используется для отопления воды или помещений. В меньших масштабах (обычно менее 1 МВт) может использоваться газовый или дизельный двигатель. Когенерация также широко распространена на геотермальных электростанциях, поскольку они часто производят относительно низкосортное тепло. В некоторых случаях могут потребоваться двойные циклы для достижения приемлемой тепловой эффективности при производстве электроэнергии. Когенерация реже используется на атомных электростанциях, поскольку соображения NIMBY и безопасности часто удерживают их от расположения вблизи населенных пунктов, в отличие от сопоставимых химических электростанций, а централизованное теплоснабжение менее эффективно в районах с низкой плотностью населения из-за потерь при передаче. Когенерация применялась в одних из первых установок по производству электроэнергии. До появления централизованных электростанций промышленные предприятия, вырабатывающие собственную электроэнергию, использовали отработанный пар для технологического нагрева. Крупные офисные и жилые здания, отели и магазины обычно вырабатывали собственную электроэнергию и использовали отработанный пар для отопления зданий. Из-за высокой стоимости электроэнергии, приобретаемой на ранних этапах, эти когенерационные установки продолжали работать в течение многих лет после появления электроэнергии от коммунальных служб.

Обзор

Многие отрасли промышленности, такие как химические заводы, нефтеперерабатывающие заводы и целлюлозно-бумажные комбинаты, требуют больших объемов тепловой энергии для таких процессов, как химические реакторы, ректификационные колонны, барабанные сушилки и другие нужды. Эта тепловая энергия, обычно используемая в виде пара, может быть получена при типично низких давлениях, применяемых для обогрева, либо при значительно более высоких давлениях с последующей подачей пара на турбину для выработки электроэнергии. В турбине давление и температура пара понижаются по мере преобразования внутренней энергии пара в механическую работу. Пар низкого давления, выходящий из турбины, может затем использоваться для обеспечения технологического нагрева. Паровые турбины на тепловых электростанциях обычно рассчитаны на подачу пара высокого давления, который покидает турбину и поступает в конденсатор, работающий на несколько градусов выше температуры окружающей среды и при давлении в несколько миллиметров ртутного столба. (Такая турбина называется конденсационной.) Фактически, этот пар обладает пренебрежимо малой полезной энергией до момента его конденсации. Паровые турбины для когенерации спроектированы для отбора части пара при более низком давлении после прохождения через несколько ступеней турбины, при этом непрошедший пар направляется в конденсатор. В этом случае отбор пара приводит к механическим потерям мощности на последующих ступенях турбины. Альтернативно, они могут быть спроектированы, с отбором пара или без него, для окончательного выпуска под противодавлением (неконденсационные). Отобранный или выпускной пар используется для технологического нагрева. Пар при обычных условиях технологического нагрева все еще содержит значительное количество энтальпии, которое можно использовать для выработки электроэнергии, поэтому когенерация имеет упущенную выгоду. Типичная турбина для выработки электроэнергии на бумажной фабрике может иметь давление отбора 160 фунтов на квадратный дюйм (1,103 МПа) и 60 фунтов на квадратный дюйм (0,41 МПа). Типичное противодавление может составлять 60 фунтов на квадратный дюйм (0,41 МПа). На практике эти параметры давления разрабатываются индивидуально для каждого объекта. И наоборот, простое производство технологического пара для промышленных целей вместо достаточно высокого давления для выработки электроэнергии также имеет упущенную выгоду (см. раздел «Условия подачи и выпуска пара»). Капитальные и эксплуатационные затраты на котлы высокого давления, турбины и генераторы значительны. Это оборудование обычно работает непрерывно, что обычно ограничивает возможность собственной генерации электроэнергии крупномасштабными предприятиями. Комбинированный цикл (в котором несколько термодинамических циклов производят электроэнергию) также может использоваться для извлечения тепла с использованием системы отопления в качестве конденсатора нижнего цикла электростанции. Например, RU 25 MHD-генератор в Москве нагревал котел для обычной паровой электростанции, конденсат которой затем использовался для отопления помещений. Более современная система может использовать газовую турбину, работающую на природном газе, выхлопные газы которой приводят в действие паровую установку, а конденсат которой обеспечивает тепло. Когенерационные установки, основанные на энергоблоке комбинированного цикла, могут иметь тепловую эффективность выше 80%. Экономическая целесообразность комбинированной выработки тепла и электроэнергии (КПЭЭ), особенно на небольших установках, зависит от наличия стабильной базовой нагрузки, как с точки зрения потребности в электроэнергии на месте (или вблизи него), так и потребности в тепле. На практике точное соответствие между потребностями в тепле и электроэнергии встречается редко. КПЭЭ-установка может либо удовлетворять потребность в тепле (работа с тепловым приводом), либо работать как электростанция с использованием вторичного тепла, причем последний вариант менее выгоден с точки зрения коэффициента использования и, следовательно, общей эффективности. Экономическая целесообразность может быть значительно увеличена при наличии возможностей для тригенерации. В таких случаях тепло от КПЭЭ-установки также используется в качестве первичного источника энергии для производства охлаждения с помощью абсорбционной холодильной машины. КПЭЭ наиболее эффективна, когда тепло может использоваться непосредственно на месте или в непосредственной близости от него. Общая эффективность снижается, когда тепло необходимо транспортировать на большие расстояния. Это требует тщательно изолированных трубопроводов, которые являются дорогостоящими и неэффективными, в то время как электроэнергию можно передавать по относительно простым проводам на значительно большие расстояния с теми же потерями энергии. Двигатель автомобиля становится КПЭЭ-установкой зимой, когда отводимое тепло полезно для обогрева салона автомобиля. Этот пример иллюстрирует, что внедрение КПЭЭ зависит от наличия потребителей тепла вблизи теплового двигателя. Установки для термического повышения нефтеотдачи (ТПН) часто производят значительное количество избыточной электроэнергии. После выработки электроэнергии эти установки закачивают остаточный пар в тяжелые нефтяные скважины, чтобы облегчить поток нефти и увеличить добычу. КПЭЭ-установки часто встречаются в системах централизованного теплоснабжения городов, центральных системах отопления крупных зданий (например, больниц, отелей, тюрем) и широко используются в промышленности в процессах теплового производства для получения технологической воды, охлаждения, пара или для углекислотной подкормки растений. Тригенерация или комбинированная выработка охлаждения, тепла и электроэнергии (ОВТЭ) относится к одновременной выработке электроэнергии, полезного тепла и охлаждения путем сжигания топлива или использования солнечного коллектора тепла. Термины когенерация и тригенерация также могут применяться к энергосистемам, одновременно производящим электроэнергию, тепло и промышленные химикаты (например, синтез-газ). Тригенерация отличается от когенерации тем, что вторичное тепло используется как для отопления, так и для охлаждения, обычно в абсорбционной холодильной машине. Системы комбинированной выработки охлаждения, тепла и электроэнергии могут достигать более высокой общей эффективности, чем когенерация или традиционные электростанции. В Соединенных Штатах применение тригенерации в зданиях называется охлаждением, отоплением и электроснабжением зданий. Выход тепла и холода может работать одновременно или попеременно в зависимости от потребностей и конструкции системы.

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.

Микрокопченая электростанция

Микро комбинированное производство тепла и электроэнергии, или "Микрокогенерация", – это так называемый распределённый энергетический ресурс (ДЭР). Установка обычно имеет мощность менее 5 кВт в доме или малом предприятии. Вместо сжигания топлива исключительно для обогрева помещения или нагрева воды, часть энергии преобразуется в электроэнергию в дополнение к теплу. Эта электроэнергия может использоваться в доме или на предприятии, или, при разрешении от диспетчерской службы сети, продаваться обратно в электрическую сеть. Консультанты Delta ee заявили в 2013 году, что микрокогенерация на топливных элементах, с долей 64% мировых продаж, обогнала традиционные системы по объёму продаж в 2012 году. В 2012 году в рамках проекта Ene Farm в Японии было продано в общей сложности 20 000 единиц. С ресурсом около 60 000 часов. Для блоков с топливными элементами PEM, которые выключаются на ночь, это соответствует приблизительному сроку службы от десяти до пятнадцати лет. Стоимость составляет 22 600 долларов США до установки. В 2013 году была предусмотрена государственная субсидия на 50 000 единиц. Отчёт Ecuity Consulting, опубликованный в Великобритании в 2013 году, показал, что микрокогенерация является наиболее экономически эффективным способом использования газа для производства энергии на бытовом уровне. Однако, усовершенствования в технологии двигателей внутреннего сгорания повышают эффективность ТЭЦ, особенно в области биогаза. Поскольку MiniCHP и CHP доказали свою способность снижать выбросы, они могут сыграть важную роль в сокращении выбросов CO2 от зданий, где использование CHP позволяет сократить более 14% выбросов. Кембриджский университет в 2017 году представил экономически эффективный прототип микрокогенерации на паровом двигателе, который потенциально может стать коммерчески конкурентоспособным в последующие десятилетия. В последнее время в некоторых частных домах можно встретить микро-ТЭЦ на топливных элементах, которые могут работать на водороде или других видах топлива, таких как природный газ или сжиженный нефтяной газ (LPG). При работе на природном газе используется паровая конверсия метана для преобразования природного газа в водород перед использованием в топливном элементе. Это, следовательно, всё ещё приводит к выбросам (см. реакцию), но (временное) использование этого может быть хорошим решением до тех пор, пока водород не начнёт распределяться по трубопроводной сети (газа). Другой пример микрокогенерации – конденсационный котёл, работающий на природном газе или пропане, производящий электроэнергию. Он сочетает в себе энергосберегающую технологию когенерации, то есть производство электроэнергии и полезного тепла из единого источника сгорания. Конденсационный котёл – это система принудительной подачи воздуха с вторичным теплообменником, который позволяет извлекать тепло из продуктов сгорания до температуры окружающей среды, а также рекуперировать тепло из водяного пара. Дымоход заменяется водостоком и вентиляционным отверстием, расположенным сбоку здания.

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.

Три поколения

Завод, производящий электроэнергию, тепло и холод, называется тригенерационной или полигенерационной установкой. Когенерационные системы, подключенные к абсорбционным или адсорбционным чиллерам, используют вторичное тепло для производства холода.

Комбинированное тепло- и электроснабжение в центральном отоплении

В Соединенных Штатах компания Consolidated Edison ежегодно распределяет 66 миллиардов килограммов пара с температурой 350 °F (180 °C) через свои семь когенерационных установок, обеспечивая теплом 100 000 зданий на Манхэттене — крупнейший район централизованного теплоснабжения в Соединенных Штатах. Максимальная подача пара достигает 10 миллионов фунтов в час (или приблизительно 2,5 ГВт).

Промышленная ТЭЦ

Когенерация по-прежнему широко распространена на целлюлозно-бумажных комбинатах, нефтеперерабатывающих заводах и химических предприятиях. В этой "промышленной когенерации/ТЭЦ" тепло обычно рекуперируется при более высоких температурах (выше 100°C) и используется для производства пара или сушки. Это более ценно и гибко, чем вторичное тепло низкого качества, однако происходит незначительное снижение выработки электроэнергии. Возрастающее внимание к устойчивому развитию делает промышленную ТЭЦ более привлекательной, поскольку она существенно снижает углеродный след по сравнению с производством пара или сжиганием топлива на месте и импортом электроэнергии из сети. Небольшие промышленные когенерационные установки имеют выходную мощность от 5 до 25 МВт и являются жизнеспособным автономным решением для различных удаленных объектов с целью сокращения выбросов углерода.

Когенерация электроэнергии в секторе сахара и алкоголя

В сахарной промышленности когенерация осуществляется за счет багассы – отхода переработки сахарного тростника, который сжигается для производства пара. Часть пара направляется на турбину, вращающую генератор и вырабатывающую электроэнергию. Энергетическая когенерация на предприятиях по переработке сахарного тростника в Бразилии – это практика, получившая широкое распространение в последние годы. Благодаря внедрению когенерации энергии в секторе производства сахара и спирта, предприятия сахарной промышленности могут обеспечивать собственные потребности в электроэнергии и генерировать излишки для продажи.

Преимущества когенерации с использованием сахарной тростниковой багасы

По сравнению с производством электроэнергии на основе ископаемого топлива, такого как природный газ, производство энергии из багассы сахарного тростника имеет экологические преимущества благодаря снижению выбросов. Помимо экологических преимуществ, когенерация с использованием багассы сахарного тростника демонстрирует преимущества в эффективности по сравнению с теплоэлектрогенерацией, обусловленные конечным использованием производимой энергии. В то время как в теплоэлектрогенерации часть производимого тепла теряется, в когенерации это тепло может быть использовано в производственных процессах, повышая общую эффективность. В результате поглощения тепла при сжигании багассы сахарного тростника в процессе когенерации электроэнергии происходит выделение диоксинов. Эти вещества считаются высокотоксичными и канцерогенными. В случае метилхлорида, при его выбросе в стратосферу он оказывает разрушительное воздействие на озоновый слой, поскольку хлор, взаимодействуя с молекулой озона, вызывает каталитическую реакцию, приводящую к разрыву озоновых связей. Таким образом, когенерационная установка имеет эффективный коэффициент преобразования (COP) равный 6 по сравнению с тепловым насосом. Однако для удаленно управляемого теплового насоса необходимо учитывать потери в сети электроснабжения, которые могут достигать 6%. Поскольку потери пропорциональны квадрату тока, в пиковые периоды они значительно возрастают, и широкое распространение (например, в масштабах города) тепловых насосов может привести к перегрузке распределительных и передающих сетей, если они не будут существенно усилены. Также возможно сочетание тепловой установки с тепловым насосом, где избыточная электроэнергия (поскольку потребность в тепле является определяющим фактором) используется для привода теплового насоса. С увеличением потребности в тепле генерируется больше электроэнергии для работы теплового насоса, а отработанное тепло также нагревает теплоноситель. Поскольку эффективность тепловых насосов зависит от разницы температур между горячим и холодным контурами (эффективность повышается при уменьшении этой разницы), может быть целесообразно комбинировать даже относительно низкокачественное отработанное тепло, непригодное для бытового отопления, с тепловыми насосами. Например, достаточно большой резервуар охлаждающей воды может значительно повысить эффективность тепловых насосов, использующих эту воду, по сравнению с тепловыми насосами, использующими холодный воздух в ночное время. Летом, когда существует потребность как в кондиционировании воздуха, так и в горячей воде, та же вода может служить и для отвода тепла от кондиционеров, и в качестве источника тепла для тепловых насосов, обеспечивающих горячее водоснабжение. Эти соображения лежат в основе концепции так называемого "холодного централизованного теплоснабжения", использующего источник "тепла" с температурой, значительно ниже, чем обычно применяемая в системах централизованного теплоснабжения.

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.

Распределенная генерация

Большинство промышленно развитых стран вырабатывают основную часть необходимой им электроэнергии на крупных централизованных электростанциях большой мощности. Эти станции выигрывают от эффекта масштаба, но им может потребоваться передавать электроэнергию на большие расстояния, что приводит к потерям при передаче. Производство в режиме когенерации или тригенерации ограничено местным спросом и поэтому иногда требует снижения выработки (например, тепла или холода) в соответствии с этим спросом. Примером когенерации с использованием тригенерации в крупном городе является система теплоснабжения Нью-Йорка.

Когенерация в Европе

ЕС активно включил когенерацию в свою энергетическую политику посредством Директивы о комбинированном производстве тепловой и электрической энергии. В сентябре 2008 года на слушании Межгруппы по городскому жилью Европейского парламента комиссар по энергетике Андрис Пиебалгс заявил: «Энергетическая безопасность действительно начинается с энергоэффективности». Энергоэффективность и когенерация признаются в вводных параграфах Директивы Европейского Союза 2004/08/EC о когенерации. Цель данной директивы – поддержка когенерации и разработка методики расчета потенциала когенерации в каждой стране. Развитие когенерации на протяжении многих лет было неравномерным и в последние десятилетия определялось национальными особенностями. Европейский Союз производит 11% своей электроэнергии с использованием когенерации. Однако наблюдаются значительные различия между странами-членами, при этом экономия энергии колеблется от 2% до 60%. В Европе три страны имеют наиболее развитые экономики когенерации: Дания, Нидерланды и Финляндия. Из 28,46 ТВтч электроэнергии, произведенной традиционными тепловыми электростанциями в Финляндии в 2012 году, 81,80% приходилось на когенерацию. Другие европейские страны также прилагают значительные усилия для повышения эффективности. Германия сообщила, что в настоящее время более 50% общего спроса страны на электроэнергию может быть обеспечено за счет когенерации. На данный момент Германия поставила цель удвоить долю электроэнергии, производимой в результате когенерации, с 12,5% до 25% к 2020 году и приняла соответствующее законодательство. Великобритания также активно поддерживает комбинированное производство тепловой и электрической энергии. В связи с целью Великобритании по сокращению выбросов углекислого газа на 60% к 2050 году правительство поставило задачу получать не менее 15% электроэнергии, потребляемой государственными учреждениями, от ТЭЦ к 2010 году. Другие меры Великобритании по стимулированию развития ТЭЦ включают финансовые стимулы, грантовую поддержку, более совершенную нормативно-правовую базу, а также лидерство и партнерство правительства. Согласно моделированию МЭА 2008 года, расширение когенерации во Франции, Германии, Италии и Великобритании позволит эффективно удвоить существующую экономию первичного топлива к 2030 году. Это увеличит экономию в Европе с сегодняшних 155,69 ТВтч до 465 ТВтч в 2030 году. Также это приведет к увеличению общего объема электроэнергии, производимой в результате когенерации, в каждой стране на 16–29% к 2030 году. Правительствам в их усилиях по развитию ТЭЦ помогают организации, такие как COGEN Europe, которые служат информационным центром для получения последних обновлений в энергетической политике Европы. COGEN является европейской зонтичной организацией, представляющей интересы индустрии комбинированного производства тепловой и электрической энергии. В рамках европейского государственно-частного партнерства «Топливные элементы и водород» в рамках Седьмой рамочной программы проект ene.field в 2017 году развернул до 1000 бытовых установок комбинированного производства тепловой и электрической энергии на топливных элементах (микро-ТЭЦ) в 12 регионах. По состоянию на 2012 год было установлено первые две установки.

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.

Когенерация в Соединенном Королевстве

В Соединенном Королевстве схема обеспечения качества комбинированного производства тепла и электроэнергии регулирует одновременное производство тепла и электроэнергии. Она была введена в 1996 году. Схема определяет, посредством расчета входных и выходных параметров, критерии "качественного CHP" с точки зрения достижения экономии первичной энергии по сравнению с традиционным раздельным производством тепла и электроэнергии. Соответствие требованиям схемы обеспечения качества комбинированного производства тепла и электроэнергии необходимо для того, чтобы когенерационные установки имели право на получение государственных субсидий и налоговых льгот.