Kombinovaná výroba elektřiny a tepla

Kombinovaná výroba elektřiny a tepla (KVET) je proces, kdy dochází k přeměně primární energie na energii elektrickou a užitečné teplo ve společném současně probíhajícím procesu v jednom zařízení (kogenerační jednotka – KGJ). Vyrobená elektřina je spotřebována, příp. dodávána do distribuční sítě. Vyrobené teplo je využito k vytápění nebo přípravu teplé vody. Primárním palivem je zemní plyn (případně i ve směsi s vodíkem do 20 % H₂), bioplyn s vyšším obsahem metanu (např. kalový plyn, skládkové plyny), propan, důlní plyn, plyn získaný zplyňováním biomasy, topné oleje ad.

• základem KGJ je soustrojí motor-generátor, který vyrábí elektřinu a přitom produkuje odpadní teplo (chlazení spalovacího motoru), které je odváděno pomocí média (voda) přes výměník do topného systému,
• elektrický výkon KGJ se udává v kW_e a tepelný výkon v kW_t,
• nejpoužívanější je KGJ s plynovými spalovacími motory,
• KGJ lze provozovat těmito hlavními způsoby:

– paralelní provoz se sítí – KGJ dodává elektřinu do nadřazené distribuční soustavy,

– ostrovní provoz – KGJ pracuje samostatně bez připojení na nadřazenou distribuční soustavu a dodává elektřinu pro vlastní spotřebu,

• elektřina je převážně vyráběna na úrovni nízkého napětí (NN) a dle místních podmínek je připojena buď do distribuční sítě nízkého napětí nebo přes transformátor do distribuční sítě vysokého napětí,
• výkonové řady KGJ se pohybují v širokém rozmezí,
• velké KGJ mají elektrickou účinnost cca 40 %, tepelnou cca 45 % a více,
• mikrokogenerace (převážně 5-20 kW) mají elektrickou účinnost cca 30 % a méně, tepelnou cca 65 %,
• v době kdy je KGJ mimo provoz, je teplo dodáváno z akumulačního zásobníku nebo z jiného zdroje tepla (např. plynový kotel),
• při spojení KGJ s absorpční chladící jednotkou (trigenerace) jde o kombinaci výroby elektřiny, tepla a chladu,
• vhodné je spojení KGJ s tepelným čerpadlem – cca o 3 % se zvýší tepelná a celková účinnost KGJ.

Realizace

• výběr nejvhodnějšího typu a výkonu KGJ se řeší individuálně na základě zpracování studie a důkladné ekonomické rozvahy (způsob vytápění, spotřeba, investiční a provozní náklady, návratnost apod.),
• dodržení podmínek daných platnou legislativou (např. emisní, hlukové limity, licence na výrobu elektrické energie, tepla),
• instalace KGJ se využívá zejména v případě, kdy je garantováno celoroční využití vyrobeného tepla (např. v soustavách, kdy se i v  mimo topném období připravuje teplá voda), např. obytné budovy, školy, nemocnice, léčebny dlouhodobě nemocných, sportovní zařízení, domovy pro seniory, lázně, hotely, obchodní komplexy, průmyslové podniky atd.

Legislativa (základní)

• zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií, ve znění pozdějších předpisů – stanovení podmínek KVET, připojení, přístupu do sítí, prodeje a osvědčení o původu elektřiny,
• zákon č. 165/2012 Sb., o podporovaných zdrojích energie a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů,
• vyhláška č. 37/2016 Sb., o elektřině z vysokoúčinné kombinované výroby elektřiny a tepla a elektřině z druhotných zdrojů, ve znění pozdějších předpisů,
• zákon č. 458/2000 Sb., o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých zákonů (energetický zákon), ve znění pozdějších předpisů.

• cena KGJ se odvíjí od jejich výkonu, kvality protihlukové ochrany, poměru tepelného a elektrického výkonu,
• cena KGJ na zemní plyn o elektrickém výkonu 5 kW_e  a tepelném výkonu 10 kW_t  je cca 600 000 Kč, jednotka s dvojnásobným výkonem cca 800 000 Kč,
• vlastní návrh KGJ musí být předem náležitě promyšlen s ohledem na trvale efektivní odběr tepla i elektřiny.

600 000 až 1 000 000 Kč

• KGJ jsou od 1. 7. 2022 zařazeny mezi vyhrazená plynová zařízení do podskupiny G4 dle nařízení vlády č. 191/2022 Sb., o vyhrazených technických plynových zařízeních a požadavcích na zajištění jejich bezpečnosti,
• revize KGJ jsou prováděny odborným servisem v souladu se zákonem č. 250/2021 Sb., o bezpečnosti práce v souvislosti s provozem vyhrazených technických zařízení a o změně souvisejících zákonů,
• pravidelná údržba  zahrnuje např. čištění motoru, funkce snímačů atd., odborné prohlídky a revize zařízení, výměnu olejů a ostatních kapalin.

• díky efektivnímu využití odpadního tepla se při KVET ušetří až 70 % energie obsažené v palivu oproti oddělené výrobě elektřiny a tepla,
• oproti klasické výrobě elektřiny, kdy je teplo vznikající při výrobě energie bez užitku vypouštěno do okolí, využívá KGJ teplo k vytápění a přípravě teplé vody,
• v případě instalace akumulační nádrže na teplo se navíc zvyšuje efektivita využití zdroje v době odstávky KGJ.