Το μοντέλο που εφαρμόζεται σήμερα ευρέως για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών των καταναλωτών είναι η προμήθεια ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο και η επιτόπια καύση καυσίμου (πετρελαίου/φυσικού αερίου/βιομάζας) σε λέβητα για την παραγωγή θερμικής ενέργειας.

Η Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και Θερμότητας (ΣΗΘ) αφορά συστήματα ταυτόχρονης παραγωγής ηλεκτρικής και χρήσιμης θερμικής/ψυκτικής ενέργειας από την ίδια αρχική ενέργεια στο πλαίσιο μιας μόνο διεργασίας.

Γιατί η εκτεταμένη εφαρμογή της ΣΗΘ μπορεί να συμβάλλει σε σημαντική εξοικονόμηση πρωτογενούς ενέργειας;

Η ΣΗΘ αφορά τεχνολογίες που εγκαθιστώνται κοντά στα σημεία κατανάλωσης και μπορεί να συμβάλλει σημαντικά στην αποκέντρωση του συστήματος ηλεκτροπαραγωγής. Η αποκέντρωση του συστήματος ηλεκτροπαραγωγής οδηγεί σε σημαντική μείωση των απωλειών μεταφοράς και διανομής της ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, επειδή στην περίπτωση της ΣΗΘ έχουμε εκμετάλλευση της θερμότητας που ειδάλλως θα χανόταν αν είχαμε συμβατική ηλεκτροπαραγωγή αυτό συνεπάγεται μεγαλύτερη ενεργειακή απόδοση και σημαντική εξοικονόμηση καυσίμου.

Οι ραγδαίες τεχνολογικές εξελίξεις των τελευταίων χρόνων έχουν συντελέσει στην ανάπτυξη πολλών νέων συστημάτων ΣΗΘ τα οποία καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών (οικιακός, εμπορικός και βιομηχανικός τομέας) και μπορούν να τροφοδοτηθούν από πολλά διαφορετικά καύσιμα. (πέλλετς ή ξυλώδης βιομάζα, πετρέλαιο, φυσικό αέριο, κ.α.). To καύσιμο που έχει επικρατήσει σήμερα για διάφορους λόγους είναι το φυσικό αέριο.

Στις τεχνολογίες συμπαραγωγής περιλαμβάνονται οι ακόλουθες τεχνολογίες:

• Συνδυασμένος κύκλος αεριοστροβίλου με ανάκτηση θερμότητας

• Ατμοστρόβιλος αντίθλιψης

• Ατμοστρόβιλος συμπύκνωσης – απομάστευσης

• Αεριοστρόβιλος με ανάκτηση θερμότητας

• Παλινδρομική μηχανή εσωτερικής καύσης

• Μηχανή Stirling

• Κυψέλη καυσίμου

• Ατμομηχανή

• Οργανικός κύκλος Rankine

Λαμβάνοντας υπόψη τη νομοθεσία σήμερα στην Ελλάδα τα συστήματα ΣΗΘ κατηγοριοποιούνται ως εξής:

H συμπαραγωγή μικρής κλίμακας αφορά μονάδες με εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύ ίση ή μικρότερη του 1 MWe. Η συμπαραγωγή πολύ μικρής κλίμακας αφορά μονάδες συμπαραγωγής με μέγιστη ηλεκτρική ισχύ ίση ή μικρότερη του 50 kWe. (Ν.3734/2009)

Συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας υψηλής αποδοτικότητας (ΣΗΘΥΑ) είναι η συμπαραγωγή που εξασφαλίζει εξοικονόμηση πρωτογενούς ενέργειας τουλάχιστον κατά 10% σε σύγκριση με τη χωριστή παραγωγή θερμικής και ηλεκτρικής ενέργειας. (ΦΕΚ 889/2012). Η παραγωγή από μονάδες συμπαραγωγής μικρής και πολύ μικρής κλίμακας που εξασφαλίζει εξοικονόμηση πρωτογενούς ενέργειας, ανεξαρτήτως ποσού, χαρακτηρίζεται ως συμπαραγωγή υψηλής αποδοτικότητας. 

Σε μια εποχή που τα ενεργειακά κόστη των νοικοκυριών αυξάνονται και η εξοικονόμηση ενέργειας αναδεικνύεται σε θέμα ύψιστης σημασίας τα συστήματα μικροσυμπαραγωγής μπορούν να αποτελέσουν μια βιώσιμη λύση. Ωστόσο, το κόστος τους αυτή τη στιγμή είναι σημαντικά μεγαλύτερο συγκριτικά με αυτό των συμβατικών λεβήτων. Τα συστήματα συμπαραγωγής έχουν μέγεθος συγκρίσιμο με αυτό ενός συμβατικού λέβητα και παράγουν συγκρίσιμα επίπεδα θορύβου. Η διαφορά τους είναι ότι εκτός από την απαιτούμενη θερμική ενέργεια (για θέρμανση χώρων ή ζεστού νερού χρήσης) παράγουν και ηλεκτρική ενέργεια. Επίσης, υπάρχει η δυνατότητα να καλυφθούν και οι ανάγκες ψύξης ενός κτιρίου το καλοκαίρι αν τα συστήματα συμπαραγωγής συνδυαστούν με κάποιο σύστημα ψύξης με τεχνολογία απορρόφησης/προσρόφησης το οποίο εκμετάλλευεται την παραγόμενη θερμική ενέργεια για παραγωγή ψύξης. Τότε αναφερόμαστε πλέον σε σύστημα τριπαραγωγής.

Τα περισσότερο διαδεδομένα συστήματα μικροσυμπαραγωγής που απευθύνονται στον οικιακό αλλά και στον τριτογενή τομέα είναι αυτά που εφαρμόζουν την ώριμη πλέον τεχνολογία των εμβολοφόρων μηχανών εσωτερικής καύσης τύπου Otto. Τα συστήματα αυτά διαθέτουν κινούμενα μέρη και επομένως έχουν την ανάγκη τακτικής συντήρησης, η οποία πρέπει να γίνεται με βάση τις προδιαγραφές του αντίστοιχου κατασκευαστή. Λιγότερο συνηθισμένα στην αγορά είναι τα συστήματα μικροσυμπαραγωγής με μηχανές Stirling ή και τα συστήματα με οργανικό κύκλο Rankine. Τέλος, σε χώρες όπως η Γερμανία και η Αγλλία επιδοτείται η εγκατάσταση μονάδων μικροσυμπαραγωγής καθώς αποτελούν μια περιβαλλοντικά φιλική λύση που μπορεί να συμβάλλει σημαντικά στην εκπλήρωση των στόχων για την μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα.

Γενικά, μπορούμε να πούμε ότι για τη διείσδυση των συστημάτων μικροσυμπαραγωγής στην ελληνική αγορά θα παίξει σημαντικό ρόλο ο τρόπος εφαρμογής του συστήματος αυτοπαραγωγής. (net metering)

Οι βιομηχανίες είναι σημαντικοί καταναλωτές καύσιμων πρώτων υλών και ηλεκτρικής ενέργειας, γι’αυτό και μπορούν να αποτελέσουν πεδίο βιώσιμης εφαρμογής των τεχνολογιών συμπαραγωγής. Οι τεχνολογίες συμπαραγωγής μπορούν να συμβάλλουν σημαντικά στην μείωση του ενεργειακού κόστους των βιομηχανιών. Οι τεχνολογίες συμπαραγωγής που απευθύνονται στον βιομηχανικό τομέα παρουσιάζουν διαφορές μεταξύ τους στο κόστος και στην ενεργειακή απόδοση και η επιλογή της κατάλληλης τεχνολογίας πρέπει να λαμβάνει υπόψη παράγοντες όπως οι ανάγκες σε ηλεκτρική ενέργεια, οι ανάγκες σε θερμική ενέργεια, το χρονικό προφίλ λειτουργίας, οι τιμές και η διαθεσιμότητα των καυσίμων.

Οι διαθέσιμες τεχνολογίες αναφέρονται επιγραμματικά παρακάτω:

• Συνδυασμένος κύκλος αεριοστροβίλου με ανάκτηση θερμότητας

• Ατμοστρόβιλος αντίθλιψης

• Ατμοστρόβιλος συμπύκνωσης – απομάστευσης

• Αεριοστρόβιλος με ανάκτηση θερμότητας

• Παλινδρομική μηχανή εσωτερικής καύσης

• Οργανικός κύκλος Rankine