Mikroturbína CAPSTONE – modelový príklad využitia

Cieľom modelového príkladu je porovnanie nákladov na nasadenie mikroturbíny
ako zdroja elektrickej a tepelnej energie s nákladmi na nákup elektrickej energie
z verejnej siete a teplo vyrobené v stacionárnom plynovom kotle.

1. POPIS ZDROJA A TECHNICKÁ CHARAKTERISTIKA PROJEKTU

Pre novovzniknuté oddelenie v nemocnici je potrebné zabezpečiť zdroj
nepretržitej dodávky elektrickej energie, ktorý by plnil, v prípade výpadku
verejnej elektrickej siete, aj funkciu náhradného zdroja. Požiadavka na zdroj –
-zo základnej potreby oddelenia – je výkon 30 kW. Tento výkon zabezpečí
neprerušený chod potrebných zariadení na oddelení (aktívny záložný zdroj).
Zvyšná potreba výkonu bude zabezpečená zo záložného zdroja nemocnice.
Zdroj bude zároveň dodávať tepelnú energiu na prípravu TÚV.

Elektrická energie sa bude spotrebovávať v mieste spotreby, bez predaja do
verejnej siete.

Mikroturbína CAPSTONE použitá v projekte je turbína navrhnutá a používaná
ako zdroj elektrickej energie. Zariadenie bolo navrhnuté tak aby bolo jednoduché
a s minimálnymi nárokmi na obsluhu,  prevádzku a údržbu.

Plynové mikroturbíny CAPSTONE na zemný plyn predstavujú ďalšiu možnosť
kogeneračnej výroby elektriny a tepla (kogeneračné jednotky), najmä pri použití
v tých prevádzkach, kde je potrebný malý výkon jednotky a nízke náklady na
prevádzku a údržbu. Turbína je uložená spolu s generátorom na jednom hriadeli.
Z dôvodu vysokých otáčok turbíny, je hriadeľ uložený v magnetických vzduchových
ložiskách. Toto riešenie predlžuje životnosť zariadenia a tým sa znižujú servisné
náklady.

Princíp práce mikroturbíny je úplne totožný s plynovými turbínami veľkých
výkonov. Kompresor nasáva vzduch a stláča ho na potrebný tlak. Stlačený
vzduch sa zmieša so zemným plynom v spaľovacej komore, zapáli sa a zmes
horúcich plynov prúdi do expanznej turbíny. Na hriadeli je umiestnený generátor
elektrickej energie. Teplota spalín sa pohybuje na úrovni 275 °C. Napriek malým
rozmerom a výkonu elektrická účinnosť  mikroturbín je cca 28%. Celková účinnosť je 85%.

Náklady na údržbu mikroturbíny sú nižšie ako náklady na údržbu s technológiou
na báze plynových motorov a to najmä z dôvodu jednoduchosti jej konštrukcie.

Výhody mikroturbíny

• aktívny záložný zdroj
• znižuje kolísanie frekvencie napätia, prechodové prepätia, či iné narušenie
• jediná pohyblivá časť – hriadeľ
• vyhladzovanie energetických špičiek znižuje množstvo energie odoberanej z
  energetickej siete v dobe, kedy sú odberové tarify najväčšie
• magnetické vzduchové ložisko
• bez chladiva, oleja alebo maziva !!!
• bezúdržbová prevádzka
• vysoká spoľahlivosť zariadenia
• kompaktné rozmery, nízka hmotnosť

Základné parametre mikroturbíny

2. ZÁKLADNÉ VSTUPY A VÝSTUPY

3. EKONOMIKA PROJEKTU

Cieľom analýzy je porovnanie nákladov na výrobu tepelnej energie v
plynovom kotli a nákup elektrickej energie zo siete s nákladmi na výrobou
elektrickej a tepelnej energie v plynovej mikroturbíne. Pri porovnaní
alternatív bola použitá metóda ceteris paribus, tzn. že náklady na teplo
zostanú nezmenené. Menili sa iba náklady na výrobu elektrickej energie.

Porovnanie riešení

Návratnosť investície do mikroturbíny je 6 rokov pri diskontnom faktore 8,5 %.
Ročná úspora v prvom roku je 13 620 €.

4. ZÁVERY A ODPORÚČANIA

Nasadenie mikroturbíny ako kogeneračnej jednotky je ekonomicky výhodné.
Zariadenie je jednoduché s minimálnymi nárokmi na obsluhu,  prevádzku a
údržbu. Pri porovnaní alternatív s mikroturbínou a bez nej, pri „uzamknutí ceny tepla“,
cena elektrickej energie vyrobenej v mikroturbíne  je cca 0,0589 € / kWh.
V tejto cene sú započítané zvyšné náklady na zemný plyn a servis. Návratnosť
mikroturbíny  je 6 rokov, pri diskontnom faktore 8,5%.

Určenie bodov zvratu pri návratnosti 10 rokov

Bod zvratu – minimálny počet hodín prevádzky pri 100% potrebe tepla je 5 340 hodín / rok

Bod zvratu – maximálna cena zemného plynu pri 100% potrebe tepla je 0,0537 € / kWh

Bod zvratu – minimálna cena elektrickej energie zo siete pri 100% potrebe tepla je 0,10 € / kWh