Kojenerasyon (birleşik ısı ve güç üretimi (CHP)) Termodinamik veya elektrokimyasal süreçte eşzamanlı ısıl enerji ve elektrik ve/veya elektrokimyasal ve/veya mekanik enerjinin üretimidir.
Gücün ısıya oranı
Bileşik ısı ve güç sisteminin (CHP) net elektrik gücü üretiminin net ısı üretimine oranıdır.
Tablo 5.1.1 Semboller
| Sembol | Anlamı | Ortak birim |
| C | gücün ısıya oranı | – |
| E | bileşik ısı ve güç sistemi tarafından üretilen elektrik enerjisi | kWh |
| f | faktör | – |
| Q | enerji | kWh/mth |
| β | kısmi yük seviyesi (yük faktörü – kojenerasyon ünitesi tarafından üretilen ısının toplam ısı üretimi ile ilişkili) | – |
| η | verim | – |
Tablo 5.1.2 Altsimgeler
| Altsimge | Anlamı |
| a | yıl |
| CHP | bileşik ısı ve güç (kojenerasyon) |
| f | verilen enerji, faktör |
| h | ısıtma |
| HP | ısı üreteci |
| outg | üreteç ısı çıktısı |
| p | birincil |
| elt | elektrik enerjisi |
Metodolojinin bölümleri arasındaki ilişki
Burada açıklanan yöntem kullanılarak kısmi dengelerin nasıl hesaplandığına bakış açısı sağlanır ve metodolojinin diğer bölümlerine uygulanır. Basitleştirmek için ne parametreler ne de sebepler diğer hesaplamalarda verilere neden ihtiyaç duyulduğuna bakılmaksızın burada açıklanmaktadır.
Bu doküman ısı üretimi için destek enerji ve kayıplar hesaplarında kullanılmak üzere tasarlanmıştır.
Metodolojinin diğer bölümlerinden olan girdi parametreleri
| Anlamı | Sembol | Kaynak |
| Kullanılan yakıt için birincil enerji faktörü | fp | bkz. DIN V 18599-1 |
| Elektrik enerjisi için birincil enerji faktörü | fp,elt | bkz. DIN V 18599-1 |
| Isıtma sistemine üreteç ısı çıktısı | Qh,outg | bkz. DIN V 18599-1 |
| HVAC ısıtma fonksiyonu için üreteç ısı çıktısı | Qh*,outg | bkz. DIN V 18599-1 |
| Havalandırma sistemine üreteç ısı çıktısı | Qrv,outg | bkz. DIN V 18599-1 |
| Kullanım sıcak suyu için üreteç ısı çıktısı | Qw,outg | bkz. DIN V 18599-1 |
Metodolojinin diğer bölümleri için çıktı parametreleri
| Anlamı | Sembol | Kullanılacağı yer |
| Isı üretim sistemi için yıllık verilen enerji, (kWh) | Qh,fa | bkz. DIN V 18599-1 |
Prensipler
Sistem birleşik ısı ve güç (CHP) tesisi de dahil olmak üzere tüm bağlı ısı üretim tesislerini içermektedir. Şekil 5.3.1 de gösterildiği gibi, denge bu sistem sınırı boyunca tüm enerji akışları için gerçekleştirilir. Üretilen elektrik enerjisi teknik bina sistemleri veya alternatif ısı üretim tesisi de dahil olmak üzere bina sistemine yatırılmaktadır.
Prensip olarak sistemi aylık bazda ele almak mümkündür. Bu genellikle çok karmaşık olduğundan, hesaplama dönemi olarak bir yılın seçilmesi ve takip eden hesaplarda (örn. birincil enerji gereksinimi veya CO2 yayılımları) sadece yıllık değerlendirmenin verilmesi tavsiye edilir. Bazı durumlarda verilen enerjiyi yaz ve kış için ayrı ayrı hesaplamak yararlı olabilir.
Şekil 5.3.1 Dengeleme yöntemi
Aşağıdaki eşitlikler aylık değerlerin toplamından oluşan yıllık değerlere dayanmaktadır.
Qh,outg,a=∑j=121 ( Qh,outg,j+Qh*,outg,j+Qrv,outg,j+Qw,outg,j ) 5.3.1
Qh,outg : Isıtma sistemine üreteç ısı çıktısı
Qh*,outg : HVAC ısıtma fonksiyonu için üreteç ısı çıktısı
Qrv,outg : Havalandırma sistemine üreteç ısı çıktısı
Qw,outg : Kullanım sıcak suyu için üreteç ısı çıktısı
Takip eden hesaplamalar aşağıdakilere dayanmaktadır.
– ısı üretecinin sisteme olan ısı çıktısı
Qh,outg,HP,a=(1-β)·Qh,outg,a 5.3.2
– birleşik ısı ve güç tesisinin (CHP) sisteme olan ısı çıktısı
Qh,outg,CHP,a=β·Qh,outg,a 5.3.3
– birleşik ısı ve güç tesisi (CHP) tarafından üretilen elektrik enerjisi
ECHP,a=C·Qh,outg,CHP,a 5.3.4
Bu aşağıdaki verimleri sağlar;
– ısı üreteci için
ηHP =Qh,outg,HP,a /Qh,f,HP,a 5.3.5
– birleşik ısı ve güç tesisi (CHP) için
ηCHP =(ECHP,a +Qh,outg,CHP,a )/Qh,f,CHP,a 5.3.6
Standart durumlarda, herhangi bir bilgi mevcut değilse aşağıdaki değerler kullanılacaktır.
β=0,5 : birleşik ısı ve güç tesisinin (CHP) toplam ısı üretimine katkısı
C=0,75 : gücün ısıya oranı
Hesaplamalar
Qf,Bonus,a=-ECHP,a 5.4.1
Aşağıdakine göre, ısı üretim tesisinin verilen enerji harcamasının hesaplanması.
Qh,f,a=[(1-β)/ηHP +((1+C)·β)/ηCHP ]·Qh,outg,a)/ηHN 5.4.2
Alternatif olarak elektrik enerjisi üretimi elektrik enerjisi için birincil enerji faktörlerini ve kullanılan ısı taşıyıcı akışkana verilen enerjiyi dikkate alan verilen enerji harcamasıdan hesaplanabilir.
Qh,f,a=[(1-β)/ηHP +((1+C)·β)/ηCHP -fp,elt/fp C∙β]·Qh,outg,a/ηHN 5.4.3
ηHN : Isıtma ağının verimi
ηHN=0,90 : Aktarma istasyonuna ısıtma ağının verimini temsil eden varsayılan değer
ηHN=1 : Birincil ısıtma ağı yoksa
Eşitlik 5.4.2 vasıtasıyla elde edilen verilen enerji harcaması negatifse, 0 (sıfır) alınacaktır.
Kojenerasyon Hesaplama Örneği
Genel bilgi
Küçük bir ısı ve güç tesisi (CHP) 500 kW ısıtma yüküne sahip bir bina kompleksini beslemektedir. Isıl baz yük 50 kW dır. Isı bir gaz motoru (elektrik güç çıktısı 40 kW, ısıl güç çıktısı 50 kW ve yakıt tüketimi 115 kW) ve verimi %87 olan kazan tarafından üretilmektedir. Metodoloji Kısım III Bölüm 1 deki hesaplamalara göre, mahal ısıtması, kullanım sıcak suyu, HVAC ve havalandırma amaçları için ısı üretim tesisinden tam yükte işletmede yıllık 1600 h e karşılık gelen toplam ısı çıktısı gerekmektedir. Isıl baz yük 50 kW dır ve tam yükte işletmede gaz motorunun yılda 6000 h çalışmasını sağlar.
| Isı üretim tesisinin toplam ısı çıktısı | Qh,outg=500kW∙1600 h/a | 800 MWh/a |
| CHP modülünün ısı çıktısı | Qh,outg,CHP=50kW ∙ 6000 h/a | 300 MWh/a |
| Kazanın ısı çıktısı | Qh,outg,HP =800-300 | 500 MWh/a |
| CHP modülünün elektrik enerjisi üretimi | ECHP=40kW∙6000 h/a | 240 MWh/a |
| CHP tesisi tarafından üretilen ısının oranı | β=300/800 | 0,375 |
| CHP modülünün güç ısı oranı | C=40/50 | 0,800 |
| CHP modülünün verimi | ηCHP=(40+50)/115 | 0,783 |
| Kazanın verimi | ηHP | 0,870 |
Alternatif 1 e göre hesaplama (eşitlik 5.4.1 ve 5.4.2)
Verilen enerji harcaması, gaz;
Qh,f=[(1-β)/ηHP + ((1+C)∙β)/ηCHP]∙Qh,outg A.1
=[(1-0,375)/0,870+((1+0,8)∙0,375)/0,783]∙800≈1260 MWh yıllık
Elektrik enerjisi fazlalılığı;
Qf,Bonus=-ECHP=-240 MWh yıllık A.2
Alternatif 2 ye göre hesaplama (eşitlik 5.4.3)
Birincil enerji faktörü, elektrik enerjisi : fP,elt=2,7
Birincil enerji faktörü, doğalgaz (H) : fP=1,1
Verilen enerji harcaması, gaz;
Qh,f=[(1-β)/ηHP +((1+C)·β)/ηCHP -fp,elt/fp ∙C∙β]·Qh,outg/ηHN A.3
Qh,f=[(1-0,375)/0,870+((1+0,8)·0,375)/0,783-2,7/1,1∙ 0,8∙0,375]·800/1≈675 MWh yıllık
Not 1 : Birincil enerji harcaması hesaplanırken Alternatif 1 ve 2 aynı sonucu verir.
Not 2 : Sayısal değerler mevcutsa, hesaplamalar Şekil 5.3.1 kullanılarak doğrudan da gerçekleştirilebilir.
Kaynak:BEP