Problem wysokich kosztów energii staje się coraz bardziej bolesny dla największych polskich przedsiębiorców, toteż istotna staje się otwartość na najnowsze technologie pozwalające zoptymalizować jej zużycie.
Często warto się zastanowić nad alternatywnymi formami produkcji energii. Niekiedy najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie mikroturbin. Mikroturbiny są to stacjonarne zespoły turbogazowe. Jako tzw. mikrosiłownie turbogazowe działają z regeneracją ciepła.
Instalacja w zabytkowym hotelu
Warto zwrócić uwagę na zastosowanie mikroturbin w hotelu Mulion di Firenze (Florencja), którego historia sięga początku XIV w. Właściciel hotelu doszedł do wniosku, że podczas renowacji budynku warto byłoby wykorzystać stary wiatrak do produkcji energii, tak jak to odbywało się ponad 700 lat temu. Okazało się, że najbardziej wydajną instalacją będzie zastosowanie mikroturbin, które dostarczą energię do poszczególnych budynków kompleksu hotelowego. Efektem było zainstalowanie dwóch instalacji kogeneracyjnych, które dały bardzo cichy i nowoczesny system wytwarzający 125 kW energii elektrycznej oraz 224 kW energii cieplnej niezbędnej do zasilania całego obiektu, w tym centrum SPA oraz basenów. Co więcej, udało się poczynić znaczące oszczędności dzięki modulacji produkcji zasilania przez mikroturbiny w cyklach dzień–noc oraz lato–zima. W celu zwiększenia wydajności hotel zainstalował również dodatkowy agregat (chiller) absorpcyjny Century do produkcji zimnej wody, który w procesie trójgeneracji pozwala w lecie na chłodzenie pomieszczeń hotelowych.
Fot. 1 Mikroturbiny Capstone w fabryce wędlin
Kosztowna produkcja włoskich specjałów
Recla to firma z południowego Tyrolu, która specjalizuje się w produkcji wysokiej jakości tradycyjnych włoskich wędlin. Oprócz wysokich kosztów energii firma borykała się z problemem częstych przerw w dostawie energii ze względu na swoje górskie położenie, co skutkowało znaczącymi stratami w procesie produkcji – szczególnie w trakcie tworzenia niezbędnej pary wodnej. Firma zdecydowała się zatem na zastosowanie bardziej stabilnego układu kogeneracyjnego pozwalającego na odzyskiwanie i używanie ciepła odpadowego do produkcji pary wodnej oraz gorącej wody, które są niezbędnymi składowymi procesu produkcyjnego firmy. Dzięki temu rozwiązaniu uzyskano doskonałe narzędzie stabilnej i oszczędnej produkcji nie tylko energii, ale i pary o ciśnieniu 8 barów oraz wody o temperaturze 80/60/45°C. Stało się to możliwe dzięki wykorzystaniu wszystkich odpadów energii cieplnej powstałych w trakcie pracy mikroturbiny, co nie jest możliwe przy pracy tradycyjnego silnika tłokowego, który daje jedynie gorącą wodę o temperaturze 90°C pochodzącą z układów chłodzenia.
Mikroturbina o mocy 1000 kWe wykorzystana w fabryce Recla daje również możliwość znacznego zwiększenia produkcji pary wodnej przez zastosowanie technologii dopalania spalin dzięki temu, że spaliny oprócz niskiej zawartości NOx i CO mają także zawartość O2 wynoszącą około 17%, co pozwala stosować je jako powietrze do spalania do temperatury 300°C w ciągu zainstalowanych palników, które podnoszą temperaturę spalin maksymalnie do 700°C. Gazy te są następnie używane w procesie odzysku ciepła w wytwornicy pary nasyconej. Aplikacja jest więc szczególnie korzystna dla tych producentów, którzy nie używają ciepłej wody w procesie produkcyjnym, natomiast potrzebują dużej ilości pary wodnej.
Bardziej oszczędne suszenie papieru
Papiernia Pasquini to zabytkowa fabryka w Bagni di Lucca, której historia sięga roku 1465. Jest to pierwszy tego typu zakład na świecie wykorzystujący układ kogeneracyjny stosowany również w procesie suszenia papieru. Bezolejowe mikroturbiny utylizują gorące spaliny, które w procesie ponownego spalania są dostarczane do układu suszenia. Eliminują w ten sposób zużycie paliwa koniecznego do podgrzania powietrza w tradycyjnym modelu produkcyjnym. Dzięki takiemu innowacyjnemu rozwiązaniu papierni udało się nie tylko rozwiązać problem kosztów produkcji i wzmocnić niezależność energetyczną, ale także wyeliminować problemy związane z zanieczyszczeniem środowiska.
Fot. 2 Mikroturbina w papierni
Korzyści
Wszystkie instalacje mikroturbin kogeneracyjnych opisane w przykładach pozwalają zaoszczędzić ponad 30% energii pierwotnej w porównaniu do tej samej ilości energii elektrycznej i cieplnej uzyskanej przez tradycyjne systemy produkcji energii. Najlepszym dowodem są rezultaty firmy Recla, w której zastosowanie mikroturbin przełożyło się na 400 tys. euro oszczędności rocznie. Dodatkowo we wszystkich opisanych przypadkach zmniejszyła się emisja do atmosfery CO2, łącznie o 650 ton rocznie.
Mikroturbiny znajdują zastosowanie przede wszystkim:
1) w hotelach, SPA, basenach, szpitalach czy domach opieki, które potrzebują dużej ilości energii w cyklach dzień–noc oraz lato–zima;
2) w zakładach spożywczych, tekstylnych, farmaceutycznych lub papierniczych, które potrzebują w procesie produkcyjnym dużej ilości pary;
3) w oczyszczalniach ścieków i biogazowniach, ponieważ mikroturbiny pracują wydajnie także na niskiej
jakości lub cechującym się wahającą jakością metanie.
Najnowocześniejsza technologia stosowana w mikroturbinach jest wynikiem wieloletnich badań nad przystosowaniem technologii lotniczej na potrzeby produkcji energii, których rezultatem są np. turbiny działające na łożyskach niewymagających oleju smarowego (opatentowane przez spółkę Capstone). Dzięki innowacyjnemu rozwiązaniu technicznemu mikroturbiny sprawdzają się doskonale w bardzo energochłonnych i mocno eksploatowanych instalacjach elektrycznych, a to za sprawą m.in. możliwości zmiany prędkości obrotowej z modulacją obciążenia elektrycznego od 0% do 100%; zerowej emisji CO do atmosfery odpowiadającej najbardziej restrykcyjnym wymogom europejskim (CO < 50 mg/mc i NOx < 18 mg/mc) czy niskich kosztów utrzymania wynikających z potrzeby konserwacji nie częstszych niż co 8 tys. godzin pracy.
Mikroturbiny mają sprawność cieplną ok. 25–35%, a w układzie kogeneracyjnym ponad 80% (sprawność całkowita). Pozwalają na zmniejszenie zużycia energii o ok. 30%, są bardziej niezawodne od silników spalinowych oraz chronią środowisko naturalne.
Ilario Vigani
prezes IBT Group
Fot. Archiwum firmy
