Opis i charakterystyka technologii

System ciepłowniczy składa się z sieci ciepłowniczej oraz współpracujących z nią urządzeń i instalacji służących do wytwarzania lub odbioru ciepła.

Każdy system ciepłowniczy posiada swoje źródło, czyli miejsce, w którym wytwarzane jest ciepło. Zwykle jest ono zlokalizowane z dala od centrów miast. Wytwarzanie odbywa się w drodze różnych procesów: spalania węgla, gazu, oleju, biomasy, przetwarzania energii słonecznej czy wiatrowej, geotermii czy wykorzystania energii elektrycznej. Często też produkcja ciepła odbywa się w tzw. kogeneracji, co oznacza jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej oraz energii cieplnej, co pozwala zmniejszyć zużycie paliwa i emisję dwutlenku węgla do atmosfery. Ze źródła ciepło przekazywane jest w formie gorącej wody lub pary o odpowiedniej temperaturze do sieci ciepłowniczych, które w większości są niewidoczne (zlokalizowane pod ziemią) i oplatają miasto, umożliwiając przyłączanie budynków do ciepła systemowego. Dzieje się to przy pomocy tzw. przyłącza, czyli określonego odcinka sieci, który doprowadza ciepłą wodę bezpośrednio do węzła cieplnego – kolejnego elementu systemu. Zadaniem węzła jest przekazanie ciepła z wody krążącej w sieci do wody obecnej w instalacji grzewczej (odbiorczej) budynku, czyli inaczej podgrzanie wody znajdującej się w instalacji budynku. Węzły cieplne wyposażone są w systemy automatyki pogodowej, dzięki którym zapewniony jest komfort termiczny w mieszkaniach bez względu na porę roku. Oprócz ogrzewania budynków ten sam węzeł wyposażony w moduł ciepłej wody zapewnia dostawę ciepłej wody na cele użytkowe dostępnej już w chwili odkręcenia kranu. Po podgrzaniu wody w instalacji wewnętrznej budynku schłodzona woda w sieci ciepłowniczej powraca do źródła do ponownego ogrzania. 

Na rysunku poniżej przedstawiono schemat poglądowy systemu ciepłowniczego.

Elementem systemu ciepłowniczego jest również aparatura pomiarowo rozliczeniowa, czyli popularny licznik ciepła. Na podstawie wskazań licznika możliwe jest określone poziomu zużycia ciepła przez budynek.

Sieć ciepłownicza w warszawskim systemie ciepłowniczym wykonana jest zarówno w technologii kanałowej (odcinki sieci ciepłowniczej powstałej głównie do 1992 roku) oraz w technologii preizolowanej (sieci ciepłownicze nowobudowane oraz odcinki po modernizacji). W chwili obecnej technologia sieci tradycyjnej kanałowej jest przestarzała, a ilość strat ciepła i wody sieciowej prowadzi do konieczności dokonania modernizacji tej sieci.

Schemat warszawskiego systemu ciepłowniczego

Wykonane w niniejszym Projekcie dwie instalacje wytwarzają energię elektryczną i ciepło w oparciu o skojarzoną wysokosprawną kogenerację. W rezultacie osiąga się wysoką sprawność wykorzystania paliwa. Agregaty kogeneracyjne zostały zaprojektowane w oparciu o gazowy silnik spalinowy. Silnik ten napędza generator. Ciepło pochodzące z chłodzenia silnika oraz z gazów spalinowych użyte jest do podgrzewania wody w celu wprowadzenie jej do miejskiej sieci ciepłowniczej. Energia elektryczna wyprodukowana przez agregaty kogeneracyjne w niewielkiej części wykorzystywana na własne potrzeby, a reszta dostarczona do sieci elektroenergetycznej.

Jednostka kogeneracyjna we Wrześni

Wybudowane jednostki kogeneracyjne są wysoce efektywnym rozwiązaniem. Wykorzystują gaz ziemny, którego spalanie charakteryzuje się niską emisją CO₂ i jednocześnie osiągają wysoką sprawność dzięki skojarzonemu procesowi produkcji energii w porównaniu do produkcji rozdzielnej. Są one więc przyjaznym środowisku źródłem energii.

Instalacje zostały zbudowane w kontenerze i składają się z następujących elementów:

• niezależny moduł silnik – generator
• modyfikowalne położenie szafy sterowniczej i zasilającej
• silniki renomowanych producentów
• generatory przystosowane zarówno do wysokich jak i niskich napięć

Zasady działania tradycyjnej elektrowni oraz elektrociepłowni

Opisany powyżej układ kogeneracyjny charakteryzuje się:

• znikomą emisją pyłów,
• niższymi emisjami SO_X i NO_X w porównaniu do istniejących rozwiązań,
• najniższymi nakładami spośród rozpatrywanych wariantów,
• brakiem kosztownych instalacji oczyszczania spalin,
• szeroką dostępnością na rynku do proponowanej technologii,
• sprawdzoną technologią.

Nowa instalacja jest wydzieloną jednostką wytwórczą energii elektrycznej i ciepła w technologii wysokosprawnej kogeneracji z paliwa gazowego. Gaz spalany w silnikach gazowych emituje spaliny bezpyłowe o minimalnej zawartości toksyn, co sprzyja ochronie środowiska.

Istotnym elementem przedsięwzięcia jest infrastruktura techniczna dotycząca wyprowadzenia ciepła i energii elektrycznej z jednostki wytwórczej, stąd też w zakres Projektu wchodzi wykonanie przyłączy do sieci ciepłowniczej i sieci elektroenergetycznej. Ponadto wykonane zostaną przyłącza gazowe doprowadzające paliwo do poszczególnych instalacji wytwórczych.

Łączna planowana wielkość rocznej produkcji energii elektrycznej i ciepła wytwarzanego w wysokosprawnej kogeneracji wynosi 30 643,6 MWh (łącznie ciepło i energia elektryczna).