4 / Trigenerace

Lidé potřebují k životu tepelnou energii a dále i elektrickou energii, bez kterých se v dnešní moderní době neobejdeme. Lidská populace však začíná mít i nároky na celkový celoroční tepelný komfort. To znamená, že v teplém ročním období vznikají požadavky na chlad, proto vzniká poptávka po chladu a tím se otevírají možnosti pro nový trh.

Aby se nový trh mohl nasytit, je potřeba rozvíjet nové technologie, ale i inovovat staré technologie. Je však potřeba stále myslet, zda daná technologie neškodí příliš životnímu prostředí, které je potřeba chránit a dále na ekonomické hledisko.

V současné době je již vyvinuta technologie, která je schopna vyrábět zároveň tepelnou energii, elektrickou energii a dokonce i chlad. Tato technologie se zkráceně nazývá trigenerace, což je kombinovaná výroba elektřiny, tepla a chladu.

S chlazením se setkáváme dennodenně. Kupříkladu lednice, kde je potřeba skladovat potraviny při nižší teplotě, aby se brzy nezkazily, nebo v dopravních prostředcích, aby se motor nepřehříval. Jinak řečeno kdekoliv, kde je potřeba odebírat nežádoucí teplo či teplo, které je přebytečné. V současné době je výroba chladu pro potřebu tepelné pohody v domácnostech získávána pomocí malých klimatizačních jednotek, které využívají kompresorové chlazení. Jenže pokud je velký rozdíl teplot, musí kompresory pracovat na vysoký výkon, tudíž mají vysokou spotřebu elektrické energie. Proto může docházet k přetížení elektrické sítě z důvodu velkého počtu zapnutých klimatizačních jednotek. Tomu se dá předcházet centralizovanou výrobou chladu. Jako řešení tohoto problému se nabízí právě zmíněná trigenerace, která sebou přináší i mnohé výhody.

Trigenerace je jen takovou nástavbou na kogeneraci. Tou nástavbou je myšleno zapojení chladící jednotky za kogenerační jednotku. Tím se dosahuje výroby chladu. Z kogenerační jednotky získáváme teplo a elektřinu. V případě zapojení absorpčního chlazení se využívá hlavně teplo k výrobě chladu. Další možností je zapojení kompresorového chlazení za generátor elektrické energie nebo přímo místo něj.

Jak přeměna probíhá

Přeměna tepla na chlad probíhá v absorbčních chladících zařízeních. Tyto obsahují dvoulátkovou kapalinu složenou z rozpouštědla a chladícího prostředku (např. vodu s rozpuštěným čpavkem). Obě složky se vyznačují různou teplotou varu. Na základě zahřívání se obě složky díky rozdílným teplotám varu od sebe oddělí. Přes odlučovač a zkapalňovač se chladící prostředek (čpavek) opět ochladí. V následujícím kroku se dostane chladící prostředek do odpařovače, kde panuje obzvlášť nízký tlak. Na základě nízkého tlaku se chladící prostředek odpařuje již při nízkých teplotách. Odpařování probíhá za přijímání okolního tepla, čímž vzniká užitný efekt chlazení. Zahřátý chladící prostředek se v absorbátoru opět sloučí s rozpouštědlem (vodou) a koloběh začne od začátku.

Získáme-li nutnou tepelnou energii z odpadního tepla jiných procesů, můžeme provozovat klimatizační a chladírenská zařízení energeticky výhodně. Podobně se dají využít obnovitelné a k životnímu prostředí šetrné tepelné zdroje jako geotermální energie. Tím dochází k úspoře elektrické energie, která by jinak byla potřeba k provozu jednotlivých klimatizačních zařízení. V dobách stoupající ceny elektrické energie tak lze ušetřit nemalé částky.

Příklad z praxe

Na to vsadila kupříkladu i společnost Coca-Cola HBC Italia (viz úvodní foto), která snížila svou uhlíkovou stopu o 15 % a ušetří tak 40 % nákladů na energii po instalaci kombinovaného systému pro chlazení, vytápění a výrobu elektrické energie (CCHP).

Technologie pokrývá 40 % energetických potřeb spol. Coca-Cola HBC Italia v její výrobní provozovně v Marcianise v Kampánii, jižní Itálii. Tento decentralizovaný energetický systém o výkonu 1280 kWe dodává horkou vodu, páru, chlad a elektřinu, což zajišťuje 60 % poptávky po energii na místě, 80 % chlazení a téměř veškeré potřeby po páře.