Omezení oddělené výroby

Konvenční elektrárna na zemní plyn přeměňuje 45-60 % energie paliva na elektřinu. Zbývajících 40-55 % se rozptyluje jako teplo ve spalinách a chladicích systémech. Kotel naopak přeměňuje palivo na teplo s účinností 85-95 %, ale nevyrábí žádnou elektřinu: každá spotřebovaná kWh musí být nakoupena ze sítě, s přenosovými ztrátami 7-9 % a emisní zátěží závislou na národním energetickém mixu.

Kogenerace (Combined Heat and Power, CHP) řeší tuto neefektivitu od základů: jeden systém současně vyrábí elektrickou energii a užitečné teplo ze stejného paliva, na místě. Výsledkem je celková účinnost využití paliva strukturálně vyšší než u oddělených systémů.

Kvalifikace CAR a úspora primární energie

Směrnice 2012/27/EU definuje „vysoce účinnou kogeneraci" (CAR) jako zařízení s kladným PES (Primary Energy Saving) ve srovnání s referenční oddělenou výrobou. PES měří, kolik primární energie se ušetří oproti samostatné výrobě stejného množství elektřiny a tepla pomocí konvenčních referenčních systémů.

Pro mikrokogenerační jednotky (Pe < 50 kWe) stanoví směrnice EU 2012/27/EU dostupnou prahovou hodnotu: PES > 0 % postačuje k uznání jako vysoce účinná kombinovaná výroba tepla a elektřiny (KVET). Každý členský stát má vlastní mechanismy uznávání a podpory - obraťte se na svůj národní energetický úřad pro informace o dostupných podpůrných nástrojích a certifikovatelném sledování úspor energie.

Dobře navržený mikrokogenerační systém na biomasu s úplným využitím chladicího tepla a tepla spalin může dosáhnout celkové účinnosti v řádu 90-95 %, což výrazně přesahuje minimální prahovnou hodnotu CAR 75 % stanovenou Směrnicí pro motory s vnějším spalováním. Při této celkové účinnosti odpovídá typický PES 25-35 %, což představuje reálnou a měřitelnou úsporu primární energie oproti odděleným systémům.

BioGS-1.0 při předpokládaných provozních podmínkách 5 000 ekvivalentních hodin ročně dosahuje celkové účinnosti 94,95 % a PES 30,03 %, vypočítaného podle nařízení EU 2015/2402 s referenčními hodnotami pro dřevní pelety. Očekávaná úspora primární energie oproti oddělené výrobě je přibližně 15,83 MWh/rok (přibližně 2,96 tep/rok).

Jaké palivo zvolit: plyn, biometan, vodík nebo biomasa

Volba paliva určuje provozní náklady, emise a míru závislosti na externím dodavateli.

  • Zemní plyn - náklady na kWh obecně nejnižší mezi fosilními palivy, hustá distribuční infrastruktura, ale cena podléhá výkyvům mezinárodního trhu a úplná závislost na distribuční síti.
  • LPG - užitečné tam, kde chybí přípojka na zemní plyn, ale s vyššími náklady na kWh než u zemního plynu a nutností skladování na místě (nádrž).
  • Biometan - stejná infrastruktura a stejné spalování jako u zemního plynu, se sníženým klimatickým dopadem, pokud je certifikován obnovitelným výrobním řetězcem; dostupnost a cena se výrazně liší podle oblasti.
  • Vodík - předmět experimentů v oblasti domácí kogenerace, ale dosud nejde o komerčně dostupnou možnost pro rezidenční sektor: vyhrazená distribuční síť téměř neexistuje a výrobní náklady zůstávají vysoké.
  • Biomasa (pelety a podobně) - konkurenceschopné náklady na kWh tam, kde je dodavatelský řetězec místní, nezávislost na výkyvech cen fosilních paliv a možnost, jak je uvedeno dále, palivo si vyrábět sám.

Žádné z těchto paliv není absolutně nejvýhodnější: volba závisí na místní dostupnosti, infrastruktuře již přítomné v budově a konkrétní energetické potřebě.

Kde kogenerace podává nejlepší výsledky

Kogenerace je tím účinnější, čím více jsou obě produkované formy energie (elektrická a tepelná) skutečně využívány. Její silná stránka se projevuje v situacích, kde existuje poptávka po obou.

Oblast, ve které mikrokogenerace (mikro-KVET) na biomasu vyjadřuje největší potenciál, zahrnuje:

  • Izolované spotřebitele (off-grid) - autonomní domy, penziony, horské chaty, statky, zemědělské podniky vzdálené od elektrické sítě, kde jsou náklady na konvenční energii vysoké a kontinuita dodávky není zaručena. V tomto kontextu BioGS-1.0 funguje ostrovně a nahrazuje elektrické generátory a tradiční kotle jediným obnovitelným zdrojem.
  • Vysoká tepelná potřeba - vytápění prostor, výroba teplé užitkové vody, sušení zemědělských produktů nebo biomasy, skleníky. Čím vyšší je využití produkovaného tepla, tím vyšší je skutečná kogenerační účinnost a úspora primární energie.
  • Dostupnost místní biomasy - lesní podniky, pily, výrobci pelet, zemědělská družstva s lignocelulózovými zbytky. Krátký dodavatelský řetězec eliminuje náklady na dopravu paliva a minimalizuje uhlíkovou stopu systému.
  • Kontexty, kde má biouhel agronomickou hodnotu - vedlejší produkt zplyňování je certifikovatelný půdní kondicionér (Nař. EU 2019/1009) a nositel trvalé sekvestrace uhlíku. V zemědělských podnicích biouhel vyrobený na místě uzavírá ctnostný cyklus mezi půdou, pěstováním a energetickým zařízením.

Kombinace těchto faktorů (energetická autonomie, vždy využívané teplo, místní palivo, zhodnocený biouhel) definuje ideální profil uživatele BioGS-1.0 a kontext, ve kterém mikrokogenerace na biomasu vyjadřuje konkurenční výhodu jen těžko dosažitelnou jinými technologiemi.