Společnost EL-INSTA ENERGO s.r.o představuje novou kogenerační jednotku na biomasu. Oproti jiným jednotkám se vyznačuje výrazně vyšší účinností, vyšším výkonem a malou poruchovostí. A to vše s cedulkou "vyrobeno v ČR".
Inspirací nám bylo zařízení anglické firmy TALBOT, které jako plynovou turbínu využívá turbodmychadlo, kde je v tlakové části mezi kompresorem a turbínou spalován zemní plyn. Turbína bez vložené převodovky pohání vysokofrekvenční generátor. Výstup z generátoru je usměrněn a prostřednictvím měniče převeden na síťovou frekvenci. Zařízení je ovšem poruchovější a pracuje jen s malými výkony, řádově desítky kW) a se systémy ORC. ORC pracují s malou účinností, max. 18%, mají složitější systém, minimálně navíc s jedním výparníkem a jedním kondenzátorem vody a tři pracovní média – vzduch, silikonový olej, voda/pára. Proto jsme se rozhodli vyrobit podobné zařízení a to jednodušší a pracující s daleko většími výkony – řádově stovky kW a s větší účinností. Ve spolupráci s Ing. Kunderou z PBS ENERGO a s doc. Ing. Skálou z VUT Brno jsme vyvinuli kogenerační turbogenerátorovou jednotku, která může pracovat s výkony až do 500 kW.
Naše řešení je unikátní tím, že pracovní médium je pouze vzduch – spalinový (v kotli a ve výměníku vzduch/vzduch) a na turbíně je pouze čistý vzduch, tzn. bez ekologické zátěže a dále bez velkého tlaku (pracovní tlak 2 až 3 bary). Z toho důvodu je možné energeticky hodnotné odpadní teplo přímo využít např. pro sušárnu nebo lakovnu bez dalšího výměníku.
Hlavní přínos je v předpokládané největší účinnosti (do 20%) ze všech doposud známých malých zdrojů el. energie a tepla. Velkou předností je to, že oproti pístovým spalovacím motorům (diselgenerátory, plynogenerátory) je systém velice odolný, spolehlivý a téměř bezporuchový, proto je schopen pracovat v nepřetržitém celoročním provozu (7500 hod/rok). Je to na údržbu nenáročný, cenově dostupný produkt pro kombinovanou výrobu elektrické energie a tepla.
Vlastní turbogenerátor využívá energii odpadních spalin nebo vzduchu o vysoké teplotě 390 – 640°C, tlaku 2-3 bary, průtoku 2 m3/s.
Tržní perspektiva energetického bloku HAESBIO je založena na dlouhodobém a trvalém trendu zvyšování podílu biomasy a likvidaci odpadů jako nejvýznamnějšího obnovitelného zdroje při výrobě elektřiny a tepla. Proto je koncepce jednotky zaměřena na biomasu - lesní štěpku, odpady dřevozpracující a zemědělské výroby, pelety z uvedených surovin; (u štěpky a pelet je výhoda automatizace přikládání).
Jelikož výstupem je čistý vzduch, je TG jednotka vhodná na přímé použití pro průmyslové podniky, zemědělské farmy - sušení zemědělských plodin, dřevozpracující podniky - sušení dřeva, pilin; lakovny, výroba pelet, městské výtopny; ostrovní systémy s vlastní výrobou elektřiny a tepla, chladu, klimatizační rozvody. Jednotka TG také splňuje požadavky na nízký hluk a emise dle normy ČSN EN 303-5 (EURO 5) – tak je ji možné instalovat i do městské zástavby.
Protože turbína může spalovat i tzv. špinavý plyn, tak se v současnosti jako nejperspektivnější jeví nasazení HAESBIO 200 při kogenerační výrobě elektrické energie a tepla z cenově dostupného paliva na skládkách odpadů. Ve spojení se zplynovačem komunálního odpadu může pracovat jako ostrovní systém i přímo na skládce odpadu – likvidovat odpad a pro tuto činnost si sám vyrábět el. energii. Pro tento účel nám zplynovací zařízení dodá firma NWT, a.s. Zlín, která spolupracuje s Výzkumným energetickým centrem při VŠB-TU Ostrava.
Uplatnění také nachází v technologiích, kde je k dispozici nevyužité odpadní teplo (hliníkárny, slévárny, ocelárny), ze kterého lze po připojení k turbogenerátoru generovat elektrickou energii.
V kotli se spaluje dřevní štěpka a vyrobí se spalinový vzduch o teplotě asi 1000°C. Spalinový vzduch se přes cyklónový odlučovač vede do horkovzdušného výměníku do primární části tvořené žárovzdornými trubkami, zde předá teplo čistému sekundárnímu vzduchu, který proudí rotačně okolo trubek pod pláštěm výměníku. Ochlazené spaliny se vedou zpět do zadní části kotle, kde ještě ohřejí vodu v rekuperátoru a pak vystoupí komínem.
Čistý sekundární vzduch se předtím nasaje přes filtr do kompresoru, v něm se stlačí na 2 – 3 bary, při průtoku 2m3 a přes rekuperátor se vede o teplotě asi 160°C do již zmíněné sekundární části teplovzdušného výměníku a ohřeje se až o 480°C na teplotu 550 až 640°C. Takto ohřátý a stlačený vzduch se vede do vysokotlaké části turbíny, kterou roztočí na 30 000 ot/min, přitom se ochladí a na výstupu turbíny je vzduch ještě o teplotě 390°C až 450°C. K práci turbíny při PN tedy stačí teplotní spád na turbíně 130°C až 190°C. Jelikož výstupem z turbíny je čistý horký vzduch, který má ještě velkou tepelnou energii, je vhodný na přímé použití pro sušárny, lakovny a případně i pro klimatizační rozvody, dále se může použít pro vytápění.
Turbína je na společné hřídeli s poháněným kompresorem a na druhé straně hřídele je spojená přes spojku a převodovku s el. generátorem, který pak vyrábí el. energii. Hřídel klouže na olejovém filmu; natlakovaný olej se připravuje v systému mazání. Pro pohon generátoru se otáčky v převodovce sníží v poměru 1:10 na 3000 min-1. Generátor vyrobí el. energii pro vlastní spotřebu uživatele nebo může být přifázován k el. síti. Doba najetí turbosoustrojí na jmenovitý výkon je do 5 min. Pozitivní je také fakt, že turbína je velmi rychle reagující na změnu teploty nebo tlaku vzduchu a výkon generátoru je ve velikém úseku charakteristiky lineárně závislý na teplotě spalin, potažmo sekundárního čistého vzduchu.
V současnosti máme vyrobený jeden prototyp kompletního zařízení, který je umístěn v provozovně firmy ATOMA v Sudoměřicích nad Moravou, kde také úspěšně proběhl zkušební provoz ve spojení s kotlem na dřevní štěpku. Tento prototyp už má dokonce svého nového majitele. Je to zemědělská farma na portugalském ostrově Madeira, kde TG bude napájet zemědělskou výrobu a skleníky výkonem 160 kWel a 800 kWt.
Na zdokonalování tohoto projektu soustavně pracuje naše vývojové oddělení.
Zdroj tepla: kotel na spalování biomasy (plně automatický, výrobce ATOMA - tepelná technika),
Zásobník štěpky s podavačem.
Alternativou tepelného zdroje může být kotel na pelety nebo zplynovač odpadu, biomasy, aj.
Horkovzdušný výměník spaliny/vzduch (výrobce ATOMA - tepelná technika)
Rekuperační výměník vzduch/vzduch
Ohřívák vody
Alternativně výstupní vzduchový komín
Popis částí systému je plynová turbína MAN TCR Principiální schéma
