Kogeneracja, czyli skojarzona produkcja energii elektrycznej i ciepła (CHP - Combined Heat and Power), to innowacyjne i efektywne rozwiązanie energetyczne, które pozwala na jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła użytkowego w jednym procesie. To podejście eliminuje straty energii występujące w tradycyjnych elektrowniach, gdzie ciepło wytwarzane przy produkcji prądu często jest marnowane. W kontekście rosnących wymogów ekologicznych i ekonomicznych, kogeneracja staje się jednym z podstawowych elementów strategii energetycznej dla wielu firm. Przyjrzyjmy się, jakie są jej rodzaje, korzyści oraz potencjalne wyzwania.

Rodzaje kogeneracji
Kogeneracja może być realizowana za pomocą różnych źródeł paliw:
Kogeneracja gazowa - najpopularniejsze i najbardziej efektywne rozwiązanie. Bazuje na gazie ziemnym, który charakteryzuje się stosunkowo niską emisją zanieczyszczeń.
Kogeneracja oparta na paliwach stałych - wykorzystuje węgiel, biomasę lub odpady. Jej efektywność i ekologiczność zależą od rodzaju paliwa.
Kogeneracja oparta na paliwach ciekłych - stosuje oleje opałowe. Jest mniej popularna ze względu na wyższe koszty i większą emisję zanieczyszczeń.

Jak działa kogeneracja?
Typowy układ kogeneracyjny składa się z dwóch podstawowych elementów: urządzenia napędowego (np. silnika gazowego lub turbiny) oraz generatora elektrycznego. Energia wytwarzana w trakcie spalania jest przekształcana na prąd, a ciepło generowane w tym samym czasie jest odzyskiwane i wykorzystywane w procesach technologicznych lub do ogrzewania.
Zalety kogeneracji
1. Zwiększona efektywność energetyczna
Kogeneracja pozwala na odzyskiwanie ciepła, które w tradycyjnych procesach wytwarzania energii elektrycznej jest tracone. Sprawność energetyczna układów kogeneracyjnych może przekraczać 85%, co jest wartością znacznie wyższą niż w przypadku oddzielnej produkcji prądu i ciepła.
2. Obniżenie kosztów operacyjnych
Dzięki efektywnemu wykorzystaniu paliwa, kogeneracja przyczynia się do znacznej redukcji kosztów związanych z zakupem energii elektrycznej i cieplnej.
3. Redukcja emisji CO2
Zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych wpisuje się w wymagania regulacyjne oraz cele z zakresu ESG. Możliwość zasilania kogeneratorów biogazem lub biometanem dodatkowo wzmacnia ich proekologiczny charakter.
4. Większa niezależność energetyczna
Przedsiębiorstwo osiąga maksymalne korzyści finansowe i ekologiczne, kiedy kogeneracja działa cały czas i pokrywa bazowe zapotrzebowanie firmy na energię. Podstawowym warunkiem jest prawidłowe dobranie jej mocy oraz trybu pracy. Dodatkowo lokalne źródło energii w przedsiębiorstwie pozwala zmniejszyć zależność od dostawców zewnętrznych.
5. Krótki okres zwrotu z inwestycji
Z doświadczenia DB Energy wynika, że typowy okres zwrotu z dobrze zaprojektowanej inwestycji w kogenerację wynosi około 3-4 lata.
6. Elastyczność i kompaktowość
Typowy układ kogeneracyjny może być umieszczony w wygłuszonym kontenerze. W tym samym kontenerze znajdują się również instalacje towarzyszące, tj.: rozdzielnice energii elektryczne, wymienniki ciepła oraz chłodnice, które utrzymują odpowiednią temperaturę silnika w przypadku braku odbioru ciepła.
Dzięki kogeneracji możliwe jest osiągnięcie bardzo wysokiej efektywności wykorzystania zawartej w paliwie energii oraz minimalizacja strat w stosunku do procesu oddzielnej produkcji prądu i ciepła. Zastosowanie kogeneracji i idąca z nim w parze modernizacja własnych źródeł zasilania to atrakcyjna inwestycja, zawsze przynosząca znaczne oszczędności. Z naszego doświadczenia wynika, że okres zwrotu dobrze dobranej kogeneracji wynosi zazwyczaj około 3-4 lata. – komentuje dr inż. Piotr Danielski, Członek Zarządu DB Energy.
Wyzwania i ograniczenia
Mimo licznych zalet, kogeneracja ma również swoje wady, które należy rozważyć przed rozpoczęciem inwestycji.
Koszty początkowe - instalacja kogeneratorów wymaga znacznych nakładów inwestycyjnych w przypadku bardziej skomplikowanych realizacji.
Złożoność technologiczna - wdrożenie systemu wymaga odpowiedniego planowania i wsparcia technicznego w zakresie optymalnego przyłączenia do infrastruktury energetycznej.
Dopasowanie systemu - kluczowe jest precyzyjne dostosowanie kogeneratora do potrzeb firmy, by w pełni wykorzystać jego potencjał.
Gdzie kogeneracja sprawdzi się najlepiej?
Kogeneracja jest szczególnie korzystna dla firm przemysłowych o wysokim i stałym zapotrzebowaniu na energię elektryczną i ciepło.
Przykłady:
Zakłady chemiczne,
Przemysł spożywczy,
Przemysł papierniczy,
W szczególności zastosowanie kogeneratorów sprawdzi się w przedsiębiorstwach, które wykorzystują do zasilania procesów technologicznych zarówno gorącą wodę jak i parę wodną.
Wielkości jednostek kogeneracyjnych
Mówiąc o jednostkach kogeneracyjnych często posługujemy się mocą, która określa ich wielkość. W tym artykule posłużymy się podziałem stosowanym w ustawie z dania 14 grudnia 2018 roku o promowaniu energii elektrycznej z wysokosprawnej kogeneracji:
· Małe jednostki kogeneracyjne (do 1 MW) – są to mikro- i małe instalacje kogeneracyjne często wykorzystywane w obiektach takich jak hotele, szpitale, centra handlowe, zakłady przemysłowe czy osiedla mieszkaniowe.
· Jednostki średniej mocy (od 1 MW do 50 MW) - często stosowane w większych zakładach przemysłowych, ciepłowniach miejskich oraz kompleksach handlowych lub biznesowych.
· Duże jednostki kogeneracyjne (powyżej 50 MW) - instalacje stosowane w dużych elektrociepłowniach. Dostarczają one zarówno energię elektryczną, jak i ciepło na skalę przemysłową oraz dla całych miast. Często są to kluczowe źródła energii w systemach energetycznych, zapewniające stabilność i niezawodność dostaw.
Wielkość jednostek kogeneracyjnych różni się przede wszystkim zakresem mocy oraz skalą zastosowań, co determinuje ich użycie w różnych typach zakładów przemysłowych.

Finansowanie inwestycji w kogenerację
Jedną z dostępnych form wsparcia finansowego dla inwestycji kogeneracji jest premia kogeneracyjna. Mogą z niej skorzystać podmioty, które wybudują nowe lub zmodernizują istniejące jednostki wytwarzające energię w skojarzeniu (jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła w ramach jednego procesu technologicznego). Premia kogeneracyjna ma na celu promowanie i stymulowanie rozwoju nowoczesnych technologii energetycznych, które przyczyniają się do redukcji emisji CO₂.
,,W zależności od wielkości jednostki oferowane są różne formy wsparcia w ramach premii kogeneracyjnej. Dla jednostek o mocy elektrycznej poniżej 1 MW jest dostępna premia gwarantowana – przyznawana dla każdej nowej lub zmodernizowanej jednostki spełniającej kryteria emisyjności i sprawności. Ze względu na swoją atrakcyjność jest to często rekomendowana przez nas forma wsparcia. Otrzymanie premii dla jednostek o wyższej mocy jest już zdecydowanie bardziej skomplikowane i związane m.in z obowiązkiem odprowadzania części generowanego ciepła do publicznej sieci, ale w dalszym ciągu możliwe.” - mówi Kajetan Wiśniewski, Inżynier Projektu w DB Energy.
Innym sposobem finansowania inwestycji związanej z budową lub modernizacją instalacji kogeneracyjnej jest model ESCO. Realizacja działań związanych z poprawą efektywności energetycznej w formule ESCO, to przede wszystkim fakt, że przedsiębiorstwa nie ponoszą kosztów związanych z taką inwestycją. Budżet inwestycyjny firmy może być zagospodarowany na inne cele biznesowe. Co więcej, oszczędności można odnotować już od pierwszego roku po wdrożeniu nowych rozwiązań. Dzięki mniejszym kosztom zużycia energii, od razu poprawia się rentowność prowadzonej przez klienta działalności.
Z obu metod finansowania skorzystała np. Słodownia Soufflet, gdzie obok innych działań w ramach energetyki cieplnej i modernizacji układu chłodniczego, DB Energy zrealizowała dwie jednostki kogeneracyjne i pompę ciepła.
Efekty inwestycji w kogenerację
Schumacher Packaging w Myszkowie
Projekt modernizacji zakładu zakładał instalację nowoczesnej jednostki kogeneracyjnej o mocy 4,4 MW, zdolnej do produkcji zarówno energii elektrycznej, jak i ciepła (2,7 MW energii cieplnej w gorącej wodzie oraz 1760 kg pary na godzinę). Początkowe plany z uwagi na brak instalacji gazowej zdolnej obsłużyć duży silnik, obejmowały jednostkę o mocy 1 MW, jednak po dalszej analizie potrzeb zakładu, zdecydowano się na zwiększenie skali inwestycji. Ostatecznie, nowa kogeneracja znacząco zwiększyła niezależność energetyczną zakładu. Na wrzesień 2024 roku była to największa pracująca na gazie LNG jednostka kogeneracyjna w południowej części Polski.
· Całkowity koszt budowy instalacji kogeneracyjnej: 21,8 mln zł
· Pokrycie ok. 40% zapotrzebowania na energię elektryczną samą kogeneracją
· Okres zwrotu: około 3 lata
· Produkcja energii elektrycznej: 9 MW
Słodownia Soufflet Polska sp. z o.o. w Poznaniu
Propozycja modernizacja układu zasilania suszarni słodu w ciepło poprzez zastosowanie amoniakalnej pompy ciepła wspieranej przez dwie jednostki kogeneracyjnej o łącznej mocy cieplnej 2,2 MW była konsekwencją przeprowadzonego w poznańskim zakładzie audytu energetycznego przedsiębiorstwa. Efekty modernizacji to:
· Całkowity koszt modernizacji: 29 mln zł
· Podniesienie jakości produktu dzięki modernizacji układu cieplnego
· Okres umowy ESCO: 10 lat
· Oszczędności energii cieplnej: 30 GWh
· Oszczędności energii elektrycznej: 12 GWh
· Redukcja emisji CO2: 9543 tCO2 – to 40% wszystkich emisji firmy
Taka ilość dwutlenku węgla wystarczyłaby do nagazowania 6 miliardów piw!
Podsumowanie
Kogeneracja to atrakcyjne rozwiązanie, które pozwala firmom przemysłowym nie tylko oszczędzać, ale również zmniejszać swój ślad węglowy i budować przewagę konkurencyjną. Korzyści ekonomiczne i ekologiczne sprawiają, że kogeneracja staje się nieodzownym elementem strategii energetycznej w firmach, które chcą być bardziej efektywne i świadome środowiskowo. Warunkiem koniecznym jest jednak dobór jednostki do faktycznych potrzeb przedsiębiorstwa, a to wymaga analizy, szacunków oraz ścisłej współpracy między inwestorem, a firmą wykonawczą. Dodatkowo należy wziąć pod uwagę fakt, że efektywność energetyczna firmy, to zespół naczyń połączonych – zmiany w jednym obszarze pociągają za sobą modyfikacje w kolejnym. Wybór wykonawcy powinien zatem uwzględniać jego interdyscyplinarną wiedzę i jak najbardziej wszechstronne doświadczenie.

Comments