Μικρο-Συμπαραγωγή (Micro-CHP)

Με τον όρο αυτόν θα εννοούμε εδώ την συμπαραγωγή μικρής (≤ 1 MWe) και πολύ μικρής (≤ 50 kWe) κλίμακας με σκοπό την ικανοποίηση οικονομικά δικαιολογημένης, ταυτόχρονης ζήτησης για ηλεκτρισμό, θέρμανση ή/και ψύξη (τρι-παραγωγή), βασικά ζήτησης που δεν υπερβαίνει τις υπάρχουσες ανάγκες θέρμανσης ή/και ψύξης σπιτιών και μεγαλύτερων κτιρίων ή συγκροτημάτων, και η οποία διαφορετικά θα ικανοποιείτο, σύμφωνα με τις συνθήκες της αγοράς, από διαδικασίες παραγωγής χρήσιμων μορφών ενέργειας διαφορετικές από τη συμπαραγωγή. Επιπλέον, είναι χρήσιμο να περιοριστούμε σε τυποποιημένες μονάδες συμπαγούς τύπου (όλα τα εξαρτήματα βρίσκονται εντός σταθερού περιβλήματος που περιλαμβάνει και την ακουστική μόνωση) διότι:

α) Σύμφωνα με το αρθ.10 του Ν.3734, για αυτές χορηγείται έγκριση τύπου μονάδας στους κατασκευαστές ή τους εισαγωγείς από τον αρμόδιο πιστοποιημένο φορέα για εξοικονόμηση ενέργειας. Με το ίδιο δε άρθρο, απαλλάσσονται από την υποχρέωση λήψης αδειών παραγωγής, εγκατάστασης και λειτουργίας.

β) Είναι εύκολη η εγκατάστασή τους και η σύνδεσή τους με τα υπάρχοντα δίκτυα κεντρικής θέρμανσης και ηλεκτρισμού των κτιρίων.

γ) Οι κατασκευαστές/εισαγωγείς αναπτύσσουν δίκτυα ειδικά εκπαιδευμένων συντηρητών. Οι απαιτήσεις για εκπαίδευση των χρηστών είναι περιορισμένες.

Τα σημερινά συστήματα μικρο-Συμπαραγωγής περιλαμβάνουν ένα κινητήρα για την οδήγηση της γεννήτριας που είναι στις περισσότερες περιπτώσεις Μηχανή Εσωτερικής Καύσης (ΜΕΚ) με καύσιμο φυσικό αέριο. Φυσικά είναι τεχνικά δυνατή η χρήση μηχανών diesel όπου δεν φθάνουν τα δίκτυα φυσικού αερίου και ταυτόχρονα είναι εξασφαλισμένη η οικονομική βιωσιμότητα του εγχειρήματος. Πάντως οι διαθέσιμες τεχνολογίες παραγωγής μηχανικής ισχύος περιλαμβάνουν ακόμα τις μηχανές Stirling, τους μικροστρόβιλους (micro & mini turbines), και τον οργανικό κύκλο Rankine. Στην περίπτωση των ΜΕΚ και των μικροστροβίλων, ο δρομέας της στρεφόμενης γεννήτριας βρίσκεται στην προέκταση του άξονα της μηχανής (π.χ. στροφαλοφόρου), ενώ για την εξυπηρέτηση των θερμικών ή/και των ψυκτικών φορτίων αξιοποιούνται το υγρό του συστήματος ψύξης και η θερμότητα των καυσαερίων. Σ’ αυτά πρέπει να προστεθεί και η εναλλακτική των κυψελών καυσίμου (fuel cells) τα οποία μετατρέπουν χημική ενέργεια απευθείας σε ηλεκτρική χωρίς να μεσολαβήσει καύση και ταυτόχρονα εκλύουν θερμότητα ως παραπροϊόν.

Οι υπάρχουσες σήμερα στο εμπόριο μονάδες μικρο-συμπαραγωγής έχουν το μέγεθος ενός συμβατικού λέβητα αντίστοιχης ισχύος τον οποίο και συνήθως αντικαθιστούν, ενώ παράγουν συγκρίσιμα επίπεδα θορύβου ή κραδασμών. Με την απαραίτητη τεχνικοοικονομική μελέτη αξιολόγησης της επένδυσης, επιλέγεται η καταλληλότερη τεχνολογία και τρόπος λειτουργίας για την κάθε περίπτωση, όμως η γενική ιδέα παραμένει η ίδια: παραγωγή θερμού νερού για κοινή οικιακή χρήση και για την κεντρική θέρμανση τον χειμώνα, παραγωγή ψύξης, είτε για κλιματισμό μόνο το καλοκαίρι, είτε για την εξυπηρέτηση ψυκτικών φορτίων όλο τον χρόνο (π.χ. ψυγεία), και ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρισμού είτε για εσωτερική κατανάλωση, είτε για πώληση στο δίκτυο. Είναι πάντως σαφές ότι η οικονομική επιτυχία του έργου και το μέγεθος του οφέλους, εξαρτώνται από τα σχετικά κόστη του εξοπλισμού μονάδας μικρο-συμπαραγωγής – συμβατικού λέβητα (αρχική αγορά, συντήρηση, διάρκεια ζωής), από τις τιμές αγοράς από το δίκτυο και πώλησης στο δίκτυο της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, από τις συνολικές ώρες λειτουργίας μέσα σε ένα έτος και από τις τιμές των καυσίμων. Για τις χρήσεις ορυκτών καυσίμων με αυτές τις τεχνολογίες φαίνεται ένα παράθυρο ευκαιρίας ίσως 30 χρόνων, ενώ αναμένεται να παραμείνουν συμφέρουσες για μεγαλύτερο διάστημα εφαρμογές χρήσης Βιομάζας ή Βιοκαυσίμων.

Πέρα από τα οικονομικά οφέλη σε επίπεδο ενός σπιτιού, μιας πολυκατοικίας ή ενός μεγαλύτερου συγκροτήματος κατοικιών ή επαγγελματικών χώρων, ενός νοσοκομείου ή ενός εμπορικού κέντρου όπου ένα σύστημα Μικρο-Συμπαραγωγής μπορεί να εγκατασταθεί, υπάρχουν και γενικότερα οφέλη για το κοινωνικό σύνολο που βρίσκονται σε συμφωνία με τις επιδιώξεις για την ασφάλεια του ενεργειακού εφοδιασμού, την οικονομική ανταγωνιστικότητα και τον περιορισμό του φαινομένου του θερμοκηπίου:

α) Ο πρωταρχικός σκοπός ύπαρξης ενός τέτοιου συστήματος ΣΗΘΥΑ, όπως και η λειτουργία των απλών λεβήτων και συστημάτων κλιματισμού τα οποία καλείται να αντικαταστήσει, είναι η κάλυψη των αναγκών για θέρμανση ή ψύξη. Με την κατανάλωση της ίδιας ή λίγο μεγαλύτερης ποσότητας καυσίμου, παράγεται ως παραπροϊόν και ηλεκτρισμός “χαμηλού ίχνους άνθρακα”. Επιπλέον, οι ώρες της ημέρας κατά τις οποίες λειτουργεί πιο έντονα, συμπίπτουν με τις ώρες αιχμής του συστήματος. Έτσι αντικαθιστά ένα μέρος από την ηλεκτρική ενέργεια που θα παραγόταν από θερμικές μονάδες ορυκτών καυσίμων για την ικανοποίηση της ζήτησης αιχμής. Εκτιμάται ότι συνολικά μπορεί να αποφευχθεί η εκπομπή 1 ως 2 τόνων CO2 το χρόνο ανά εγκατάσταση συστήματος Μικρο-Συμπαραγωγής.

β) Η παραγωγή ηλεκτρισμού έρχεται δίπλα στην κατανάλωση μειώνοντας τις απώλειες πάνω στα καλώδια μεταφοράς.

γ) Λόγω αυτής της εγγύτητας στην κατανάλωση και του προφίλ της παραγωγής ηλεκτρισμού (λειτουργία κατά τις ώρες αιχμής), σε περίπτωση μαζικών εγκαταστάσεων μεγάλου αριθμού τέτοιων μονάδων μειώνεται η ανάγκη για επενδύσεις σε υποδομές (δίκτυα μεταφοράς και θερμικές μονάδες παρακολούθησης αιχμών).