Figur 1: en kraftvärmecykel använder den spillvärme som genereras av en termodynamisk process för att värma bostäder, bilar och andra apparater.
kraftvärme eller kraftvärme (CHP) är elproduktion på plats från spillvärme. Vid elproduktion från kol, naturgas eller kärnkraft omvandlas endast en bråkdel av det faktiska energiinnehåll som frigörs vid förbränning till El. Resten av energin går förlorad som spillvärme., I ett kraftvärmeverk återvinns denna spillvärme för andra tillämpningar såsom rumsuppvärmning eller andra industriella processer som kräver värme. Kraftvärme är därför en effektiv process för att återställa energi som annars skulle ha gått förlorad. På grund av denna effektivitetsökning har kraftvärme många miljöfördelar och kan vara en nyckelfaktor för att minska klimatförändringarna.
kraftvärmeverk erbjuder stora kostnadsbesparingar, vilket ger ytterligare konkurrenskraft för industriell och kommersiell användning genom att erbjuda överkomlig värme för inhemska användare., De ger tydliga miljövinster på grund av ökad omvandling av energi och användning av spillvärme. Det finns dock många vägspärrar i byggandet av sådana växter. En faktor är den relativt höga kapitalkostnaden i samband med sådana anläggningar, vilket gör det oattraktivt för potentiella utvecklare. Kraftvärmeverk är ett hot mot sådana företag, och det har varit känt att det finns många lagliga wranglings i utvecklingen av dessa anläggningar., Dessutom kan distribuerade elproduktionskällor skapa chockrisker för elbolaget genom att elektrifiera en del av elnätet som annars skulle vara avstängd när företaget behöver arbeta på den delen av nätet.
eftersom fossila bränslen huvudsakligen används som ingångskälla kan kraftvärme inte betraktas som en ytterst hållbar lösning på lång sikt. Det kan dock bidra till att minska koldioxidutsläppen med betydande energibesparingar genom högre effektivitetsvinster i situationer där mer hållbara alternativ inte finns tillgängliga eller är överkomliga.,
en diskussion om några av fördelarna och nackdelarna med CHP kan ses på bloggen TriplePundit här.
effektivitet
kraftverk producerar ungefär dubbelt så mycket energi som spillvärme som El. Bostäder värms vanligtvis med ugnar och kräver också bränsle för att generera sin värme. Avleda en del av spillvärme från elproduktion, sparar stora mängder pengar och energi.
produktion av motsvarande mängd värme och el med hjälp av ett KRAFTVÄRMESYSTEM är mycket effektivare eftersom värme från elproduktion kan användas på ett ändamålsenligt sätt., Den totala effektiviteten i ett KRAFTVÄRMESYSTEM ges av den totala energi som används, både el-och värmeenergi, dividerat med den energi som går in. En mycket mindre del av värmen är oåterkallelig och förloras fortfarande som spillvärme.
Figur 2: energiflödesschema som jämför effektiviteten hos separat generation och kraftvärme. Uppgifter om effektivitet, värme och energibehov är exemplariskt. Gröna pilar är förknippade med användbar energi, svarta med förluster.,
effektivitetsberäkningar
ett hushåll har en specifik termisk energiförbrukning och ett energibehov . Kraftvärmeverket har en termisk effektivitet och en elektrisk effektivitet . På grund av kombinerad produktion är KRAFTVÄRMEVERKNINGSGRADEN summan av dessa effektivitetsvinster , där det totala bränsle som behövs för att möta husets behov är . På grund av den mycket högre effektiviteten i jämfört med ett hushåll som inte använder kraftvärme, är mängden bränsle som behövs för att möta sina energibehov mycket mindre., Till exempel, om ett hus som använder kraftvärme har en effektivitet på 90%, jämförelsevis kommer det bara att använda 1/3 av det bränsle som ett hus som kör på 30% effektivitet skulle!
typer
schematisk vy på en nätansluten generationsenhet för bostadsvärme
den elektriska utgång som behövs kommer att bidra till systemets storlek på kraftvärmeaggregatet. Mikro-CHP kommer normalt att producera mindre än 5 kilowatt (kW) medan Mini-CHP kommer att vara större än 5 kW och mindre än 500 kW., Mikro-CHP-system installeras vanligtvis i bostäder och styrs värmebehov. Det innebär att de slås på när det finns behov av värme för att producera biproduktvärmen samtidigt som de genererar el.till exempel:
- mikrogasturbiner
- förbränningsmotorer
- bränsleceller
- Stirling motorer
integrera kraftvärme i elnätet
för att integrera ett KRAFTVÄRMESYSTEM på nätet måste det först anslutas till en växelriktare för att omvandla likström till växelström., Detta gör att den genererade elen kan användas av andra på nätet.En hög penetrationsgrad av mikro-CHP-system i hem har potential att orsaka instabilitet i elnätet. Detta beror på svårigheten att förutse när dessa system kommer att generera el som de måste producera värme i hemmet för att få den el som krävs för lasten. Vid högtrafik när elförbrukningen är hög, finns det ett större behov av ytterligare el på elnätet än i lågtrafik timmar.,Områden av intresse att ta itu med denna fråga är bland annat värmelagring som effektivt kan göra kraftvärmeverket till kontrollerad efterfrågan på el i stället för kontrollerad efterfrågan på värme. Systemet skulle generera el som krävs av nätet och lagra överskottsvärme för användning vid en annan tidpunkt.
för vidare läsning
För ytterligare information se de relaterade sidorna nedan:
- värmemotor
- spillvärme
- andra lagen om termodynamik
- eller utforska en slumpmässig sida