Przypomnijmy, że dyrektywa 2012/27/UE do technologii kogeneracyjnych, w których wytworzona zostaje energia elektryczna z ciepła odpadowego, zalicza m.in. turbiny gazowe w układzie kombinowanym z odzyskiem ciepła, silniki spalinowe, silniki parowe, ogniwa paliwowe, mikroturbiny, organiczny obieg Rankine'a, silniki Stirlinga oraz wiele innych opisanych szczegółowo w w tym normatywnym akcie.

Mikrogeneracja - generacja w małej skali (do 50 kW) jest to wytwarzanie energii elektrycznej lub ciepła, głównie na własne potrzeby przez osoby fizyczne, małe firmy bądź też społeczności lokalne, w jednostkach wytwórczych bardzo małej mocy. Mikrogeneracja odnosi się głównie do gospodarstw domowych.

Na poniższym wykresie przedstawiono porównanie zapotrzebowania na moc dla gospodarstw domowych w 2012 roku, z użyciem i bez użycia układów mikrokogeneracyjnych.

Symulację wpływu udziału układu mikrokogeneracyjnego na zapotrzebowanie mocy z Krajowego Systemu Energetycznego przeprowadzono zakładając, że:

- blisko połowa – 49,1 proc. spośród gospodarstw domowych ogrzewa swe mieszkania paliwami stałymi oraz że spośród nich co drugie gospodarstwo posiada układ mikrokogeneracyjny, który wykorzystuje do konwersji ciepło odpadowe w energię elektryczną;

- układ wytwarza 0,5kW/godzinę;

- układ pracuje 24 godziny/dobę, 7 dni w tygodniu przez cały sezon grzewczy, przy wykorzystaniu tej energii na potrzeby własne, ograniczając tym samym pobór energii z sieci elektroenergetycznej niskiego napięcia w okresie grzewczym (trwającym od początku października do końca kwietnia).

Jakie kryteria powinnien spełniać system mikrokogeneracyjnym w gospodarstwie domowym?

Pierwszym i najważniejszym aspektem jest taki dobór technologii, który pozwoli na zaspokojenie odbiorcy na zakres mocy oraz wydajności systemu. Pod względem definicji
mikroinstalacji (do 40 kW) mamy tu do wyboru odnawialne źródła energii, do których należą ogniwa fotowoltaiczne oraz turbiny wiatrowe. Pod względem wytworzenia przez mikroinstalację z ciepła odpadowego energii elektrycznej mieszczą się w tym zakresie silniki Stirlinga oraz niskotemperaturowe ogniwa paliwowe.

Kolejne kryterium, jakie powinien spełniać układ mikrokogeneracyjny, aby możliwe było jego wykorzystanie w gospodarstwie domowym, to parametry spalin, które będą go zasilały (wartość strumienia ciepła odpadowego, temperatura spalin). Należy zauważyć,  że to kryterium zawęża także odbiorców do tych, którzy posiadają wysokotemperaturowe źródło, a więc nie mieszczą się w nim odbiorcy ciepła, korzystający z miejskich elektrociepłowni. Pozostali odbiorcy, posiadający wysokotemperaturowe źródło ciepła, mogą zainstalować u siebie w domu układ mikrokogeneracyjny.

Przed instalacją u odbiorcy należy przeprowadzić badania układu mikrokogeneracyjnego, aby odpowiedzieć sobie na pytanie o wartość strumienia cieplnego potrzebnego do optymalnej pracy układu mikrokogeneracyjnego.

Kolejnym pytaniem, na jakie muszą sobie odpowiedzieć zwolennicy układów mikrokogeneracyjnych, to jakiego paliwa użyć i czy są w tym względzie jakieś ograniczenia. W przypadku układu mikrokogeneracyjnego z silnikiem spalania zewnętrznego Stirlinga można używać dowolnego paliwa - stałego, ciekłego bądź gazowego. Ograniczeniem jest natomiast temperatura stałej pracy wymiennika wysokotemperaturowego – nagrzewnicy (zwykle do 1200°C), która jest zależna od zastosowanego materiału.

Warto też pamiętać, że w obiegu chłodzącym silnika Stirlinga powstaje ciepła woda, która może być dodatkowym źródłem, z którego ciepło niskotemperaturowe posłuży do ogrzewania części powierzchni mieszkalnych w gospodarstwie domowym.

Z kolei wytworzona w układzie mikrokogeneracyjnym energia elektryczna powinna posłużyć przede wszystkim na potrzeby własne użytkownika. W takiej sytuacji warto byłoby, ażeby posiadał on akumulator elektrochemiczny wytworzonej energii, co pozwala w dowolnej chwili efektywnie wykorzystać ją ponownie.

Poniżej przedstawiamy kilka urządzeń przeznaczonych do mikrogeneracji. Są wśród nich:

•    HybrisPower - naścienny kocioł kondensacyjny wyposażony w generator prądu. Urządzenie ogrzewa dom, dostarcza ciepłą wodę użytkową oraz produkuje energię elektryczną. Jego montaż nie jest uwarunkowany orientacją geograficzną budynku. Ponadto pogoda nie wpływa na wytwarzanie energii przez urządzenie, a prąd jest produkowany tylko w okresach szczytowego zapotrzebowania.

•    Kompaktowy system mikrokogeneracji Vitotwin 350-F - wolnostojąca obudowa zawiera w sobie silnik Stirlinga, gazowy kocioł kondensacyjny, jako kocioł obciążenia szczytowego i zasobnik buforowy wody grzewczej o pojemności 175 litrów. Modulowana moc silnika Stirlinga umożliwia długie cykle pracy, także przy mniejszych pojemnościach zasobnika buforowego.

•    Mikrogenerator AISIN (MCHP) - specjalnie zaprojektowany endotermiczny silnik, produkowany w oparciu o doświadczenia Toyoty, napędza synchroniczny generator, który może wytworzyć do 6 kW energii elektrycznej i również, w tym samym czasie, nowoczesna technologia pozwala na odzysk ciepła o mocy 11,7 kW, dostępnego do produkcji ciepłej wody do temperatury 65 ° C.

Na rynku jest wielu producentów urządzeń do mikrokogeneracji domowej. Warto sprawdzić większą liczbę ofert i po pomoc przy wyborze konkretnej zwrócić się do fachowców.

Oprac. Ewa Grochowska

Źródła:

-    A. Chmielewski, R. Gumiński, S. Radkowski, P. Szulim, Aspekty wsparcia i rozwoju mikrogeneracji rozproszonej na terenie Polski – źródło główne

-    blog.dedietrich.pl

-    ogrzewnictwo.pl

-    atmopomiar.pl