48ELEKTRO 4/2012inovace, technologie, projektyMikrokogenerační jednotky vstupují do našich domůKombinovaná výroba elektřiny a teplaSpolečná neboli kombinovaná výroba elektřiny a tepla (KVET), zkráceně kogene-race, se v posledních několika letech prosa-dila jako velmi účinná technika šetrná k ži-votnímu prostředí, která umožňuje využít více než 90 % energie obsažené v palivu. Její rozvoj má proto všestrannou legislativní pod-poru. V Německu je to např. zákon na pod-poru společné výroby elektřiny a tepla (tzv. KWK – Gesetz) platný od 1. ledna 2009, kte-rý má za cíl zvýšit podíl výroby elektrické-ho proudu z kogeneračních zařízení ze sou-časných 12 % do roku 2020 na 25 %. Done-dávna byla kogenerace využívána především u zařízení velkých a středně velkých elektric-kých a tepelných výkonů.Teprve v poslední době se na trhu obje-vují malé kompaktní, tzv. mikrokogenerační jednotky (MKJ) s elektrickým výkonem od 1 do 10 kW, které používají jako palivo zem-ní plyn a jsou vhodné k použití v rodinných domech jako decentralizovaný zdroj elektři-ny a tepla. Nabízeny jsou ve dvou základ-ních verzích: v klasickém s rotačním gene-rátorem proudu (alternátorem) poháněným plynovým spalovacím, popř. Stirlingovým motorem, nebo s palivovými články, kte-ré přeměňují chemickou energii v palivu při oxidačně-redukční reakci přímo na elektric-kou energii a teplo. Elektrochemický proces běží nepřetržitě, dokud není přerušen přívod paliva a okysličovadla [4]. Obě verze se liší elektrickou účinností (tab. 1) a v důsledku toho i poměrem generovaného elektrického a tepelného výkonu a způsobem použití [2]. Pro hospodárný provoz jakékoliv MKJ je dů-ležitou podmínkou využití veškerého vyro-beného tepla, což může být někdy problém, protože rozdíly ve spotřebě tepla v průběhu letních a zimních měsíců jsou u běžného ro-dinného domu obvykle značné.Mikrokogenerační jednotky s motorge-nerátorem (alternátorem) vyrábějí při menší elektrické účinnosti zpravidla více tepla než elektrické energie, a proto se používají pře-devším pro vytápění a ohřev TUV, přičemž elektrický proud je jen jejich vedlejším pro-duktem, který zlepšuje využití paliva a zvyšu-je efektivitu provozu. Výkon systému je vždy řízen a regulován podle požadovaného odběru tepla. Mikrokogenerační jednotky s palivový-mi články pracují s mimořádně velkou elek-trickou účinností až 60 % a díky tomu pro-dukují při stejném elektrickém výkonu méně tepla než jiné generátory elektrického prou-du. Používají se především jako plnohodnot-né decentralizované zdroje proudu k zajiště-ní interní potřeby rodinného domu, přičemž jeho případné přebytky mohou předávat do distribuční sítě. Oproti klasickému provede-ní s motorgenerátorem mají mnoho výhod. Především je to zcela klidný, bezhlučný chod, minimální údržba, lepší účinnost a příznivý poměr mezi množstvím vyrobeného elektric-kého proudu a tepla. Další výhodou je, že při výrobě elektřiny přímo v místě spotřeby ne-vznikají žádné přenosové ztráty, které jinak činí až 10 %. Protože je v palivových člán-cích vyráběn stejnosměrný elektrický proud, musí být nezbytnou součástí MKJ střídač, po-dobně jako ve fotovoltaických elektrárnách.Mikrokogenerační jednotka BlueGEN MG 2.0Jednou z prvních komerčních mikroko-generačních jednotek s palivovými články, které přicházejí na německý trh, je model s označením BlueGEN MG 2.0 německo-australské firmy Ceramic Fuel Cells GmbH, sídlící v průmyslovém parku Oberbruch/He-insberg nedaleko Düsseldorfu. Mikrokoge-nerační jednotka používá jako palivo zem-ní plyn a v elektrochemické reakci přeměňu-je jeho energii na elektrický proud a teplo. Vyrobený elektrický proud je možné využít v budově nebo ho lze dodávat do veřejné dis-tribuční sítě. Odpadní teplo, které vzniká při výrobě proudu, je využíváno k ohřevu TUV a pro přídavné vyhřívání obytných prostor. Díky dvojitému využití paliva má MKJ cel-kovou účinnost přesahující 80 % a velmi ak-tivně přispívá ke snížení emisí CO2.Mikrokogenerační jednotka BlueGen MG 2.0 je velmi kompaktní. Ve skříni, která není o mnoho větší než běžná automatická pračka Tab. 1. Elektrický a tepelný výkon mikrokogeneračních jednotekMikrokogeneračníjednotkaElektrická účinnost (%)Elektrický výkon (kW)Tepelný výkon (kW)Poměr výkonů elektrický/tepelnýse Stirlingovým motorem1516,00,17s plynovým spalovacím motorem2812,50,40s palivovými články6010,42,50Ing. Karel KabešMít soukromou elektrárnu ve sklepě vlastního domu je jistě přáním mnoha lidí, zejména když obdrží od distribuční společnosti fakturu za odběr elektřiny. A toto přání by se moh-lo brzy splnit, protože moderní mikrokogenerační jednotky s palivovými články umožní, aby byl v budoucnu každý majitel domu výrobcem energie. Miniaturní elektrárny, umístě-né obvykle ve sklepě, změní na místě zemní plyn za přítomnosti okysličovadla čistě, eko-logicky a hospodárně na elektrický proud a teplo. Protože nejsou o mnoho větší než běž-ná automatická pračka a pracují téměř bezhlučně, předpovídají energetičtí odborníci ma-lým elektrárnám do sklepa velkou budoucnost.Obr. 1. Sestava mikrokogene-rační jednotky BlueGen MG 2.0 (foto: Cera-mic Fuel Cells Ltd.)1 – modul palivových článků GennexTM, 2 – zařízení pro úpravu vody, 3 – systém pro čištění zemního plynu, 4 – střídač s výkonovou elektronikou pro připojení k rozvodné síti