A MicroCHP ( kombinált hő- és elektromos energia mikroforrások) a kogenerációs energia jelenleg széles körben elterjedt elképzelésének egy változata egy- és többcsaládos házak és kis irodaházak számára.
Mivel a legtöbb esetben a fogyasztóknak egyszerre kétféle energiára van szükségük: hő- és elektromos energiára , ezért megjelentek a kapcsolt hőerőművek ( CHP ), más néven "kapcsolt energiatermelés". Kihasználva azt a tényt, hogy az összes tüzelőanyag elégetésen alapuló elektromos energia előállítására szolgáló rendszer maximális hatásfokú a termodinamika törvényei által diktált feltételek mellett , a CHPP-k az ún. hőforrást használják hőforrásként. az elektromos energia előállítási folyamatából származó hulladékhő. A hulladékhőt az égési gázok elvezetik, amelyek teljes mértékben képesek fűtést biztosítani az alacsony hőmérsékletű rendszerek számára. A hulladékhő kombinált ciklusban további villamos energia előállítására is felhasználható , de ez nem mindig praktikus. Mint ilyenek, a CHP erőművek egyre nagyobb népszerűségnek örvendenek az ipari közösségben, mivel javíthatják az üzemanyag-felhasználás általános energiahatékonyságát.
Például a tisztán termelő rendszerekben, például a fogyasztókat villamos energiát ellátó hagyományos erőművekben , az elsődleges energiaforrásból ( szén , földgáz vagy urán ) a potenciális hőnek csak körülbelül egyharmada jut el a fogyasztóhoz, annak ellenére, hogy a hatékonyság valamivel alacsonyabb lehet a régebbi üzemekben, és lényegesen magasabb az újakban. Ezzel szemben a CHP-erőművek jellemzően a primer energiaforrásból származó hő legalább kétharmadát, de gyakran akár 90%-át is hasznos energiaformákká alakítják át, mint például elektromos áram , gőz , meleg víz vagy fűtés . Míg az ipar nagy hasznot húz a CHP-ből, néhány jellemző, amely vonzóvá teszi őket az ipar számára, gátat szab e technológia egyéni használatának.
A kapcsolt energiatermelő rendszerek túlnyomó többsége földgázt használ üzemanyagként. Ennek oka az olcsósága (bár az utóbbi években emelkedett az ára), az égés tisztasága, számos területen elérhetősége, valamint a már lefektetett csővezetékeken keresztül sok otthonba történő szállítása. Ezenkívül a földgáz égethető gázturbinákban , amelyeket a legtöbb nagy és kis CHP erőműben használnak, nagy hatásfokuk, kis méretük, tiszta égésük és minimális üzemeltetési költségeik miatt. Emellett a fóliacsapágyas és léghűtéses gázturbinák olajkenő- és hűtőközegek nélkül működnek. Végül általában a gázturbinák égéstermékeinek hulladékhőjét hasznosítják bennük, míg a kis rendszerek fő alternatívájának - a dugattyús gépeknek - a hulladékhőjét azok hasznosító és hűtőrendszerei között osztják el.
A CHP hatása, különösen a lakossági és kisvállalkozási kisebbek esetében, a jövőben növekedni fog, ha a földgázárak tovább emelkednek. Bár a biomasszát , napenergiát , szenet , gázolajat , egyéb nehézolajtermékeket és atomenergiát energiaforrásként használó erőművek hulladékhője felhasználható kapcsolt energiatermelésre, ezek az energiaforrások kevésbé alkalmasak, nehezebben szállíthatók, drágábbak a háztartási felhasználásra, ill. , az atomenergia esetében nem praktikusak és nem biztonságosak. Az atom- és a napenergia kivételével ezek az üzemanyagok lényegesen kevésbé tisztán égnek, mint a földgáz, és lényegesen drágább szennyezésszabályozást igényelnek. Végezetül a felsoroltak közül csak a dízel üzemanyag használható gázturbinákban és dugattyús motorokban, amelyek alacsony költsége, kis mérete és hatékonysága a kis kogenerációs erőművek számára a választás.
A legfontosabb különbség a mikro CHP és nagyüzemi rokonai között az üzemmódokban van. A legtöbb esetben az ipari CHP erőművek elsősorban villamos energiát termelnek, melléktermékként hőt. Ezzel szemben az otthonokban és kis kereskedelmi épületekben működő mikro CHP erőművek a hőenergia-szükségletet úgy elégítik ki, hogy melléktermékként villamos energiát állítanak elő. Ennek a sajátos működési módnak és az olyan szerkezetek villamosenergia-fogyasztásának ingadozása miatt, amelyek hajlamosak a mikro CHP-erőműveket használni (lakóépületek és kis kereskedelmi épületek), a mikro CHP-erőművek gyakran nagyobb mennyiségben termelnek villamos energiát, mint amennyire a fogyasztóknak szüksége van.
Napjainkban a mikroCHP-k vonzóak a fogyasztók számára a "nettó mérés" ("generation-and-resale") modellnek köszönhetően, amelyben a pillanatnyi saját igényt meghaladó megtermelt energia az áramrendszerben realizálódik . A forrástól a fogyasztóig történő átvitelhez kapcsolódó fő veszteségek általában kisebbek, mint a helyi energiatárolás vagy a csúcsteljesítménynél kisebb termelés veszteségei. Tehát tisztán technikai szempontból a „nettó mérés” modell nagyon hatékony.
A modell másik pozitívuma, hogy nagyon könnyen konfigurálható. A fogyasztói villamosenergia -fogyasztásmérők ugyanolyan egyszerűen rögzíthetik a kimenő áramot, mint az otthoni vagy vállalkozási áramfogyasztást. Lényegében egy otthon/iroda által elfogyasztott "nettó" energiamennyiséget rögzítik. A viszonylag kis mikroCHP-vel rendelkező villamosenergia-rendszerek nem igényelnek szerkezeti változtatásokat. Az Egyesült Államokban a szövetségi törvény (valamint számos állami szabályozás) előírja a közüzemi szolgáltatóknak, hogy mindenkit kompenzáljanak a hálózatba visszaküldött áramért. A hálózatüzemeltetők szempontjából ezek a követelmények üzemeltetési, műszaki és adminisztratív terhet jelentenek. Ennek eredményeként a legtöbb hálózatüzemeltető kisebb vagy egyenlő mértékben kompenzálja a nem ipari energiatermelőket, mint amennyit eladna fogyasztóinak. A kompenzációs rendszer első ránézésre szinte igazságosnak tűnhet, csupán a fogyasztók számára jelenti a meg nem vásárolt közüzemi energia költségének csökkenését a termelés és az üzemeltetők szolgáltatásainak valós költségeihez képest. Így a mikroCHP üzemeltetők szempontjából a „nettó mérés” modell nem ideális.
A „nettó mérő” modell eddig egy nagyon hatékony mechanizmus a mikroCHP által termelt többletenergia felhasználására. Nem nélkülözi a kritikát. A kritikusok fő érvei: az első az, hogy míg a villamosenergia-rendszerek fő termelési forrása a nagy kereskedelmi generátorok, addig a "nettó mérésű" generátorok véletlenszerűen és kiszámíthatatlanul "kidobják" az energiát a hálózatba. A hatás azonban elhanyagolható, ha a fogyasztók csak kis hányada termel villamos energiát, és mindegyikük viszonylag kis mennyiségű energiát termel. A sütő vagy a fűtőberendezés bekapcsolásakor megközelítőleg ugyanannyi áramot szolgáltatnak a hálózatból, mint amennyit az otthoni generátor termel. Ha nő a termelő rendszerrel rendelkező háztartások aránya, akkor jelentőssé válhat az energiarendszerhez való hozzájárulásuk. Ekkor válhat szükségessé az otthoni termelőrendszerek összehangolása és a hálózat karbantartása a stabil működéshez és a károsodások megelőzéséhez.
A mikro CHP erőművek több különböző technológián alapulnak:
Az Egyesült Királyság jelenleg a legfejlettebb mikro CHP piac Európában és valószínűleg a világon. 2002-ben körülbelül 1000 mikroCHP-re becsülték. Elsősorban Whispergen ( Stirling-motorok ) és Senertec Dach-ok ( dugattyús motorok ). A piacot a kormány támogatja jogszabályokkal. Egyes kormányzati kutatások az Energy Saving Truston és a Carbon Trust -on keresztül kaptak támogatást, a közösségi kormányzat szintén támogatja az energiahatékonyságot az Egyesült Királyságban. 2005. április 7- én az Egyesült Királyság kormánya 17,5%-ról 5%-ra csökkentette a mikro CHP-erőművek áfáját , hogy támogassa a technológia iránti keresletet a meglévő, kevésbé környezetbarát berendezések rovására. A 12,5%-os áfacsökkentés hatékony támogatást jelentett a mikro CHP-erőműveknek a hagyományos rendszerekkel szemben, ami elősegíti a versenyképesség növelését és jelentősen növeli az egységértékesítést az Egyesült Királyságban. [1] Az Egyesült Királyság 24 millió háztartásából 14-18 millió gondolkodik saját mikro-CHP felszerelésén.