Известный еще в средние века принцип совместной выработки тепловой и механической энергии сегодня с выгодой может быть использован для получения тепла и электричества.

Никакой вид энергоресурсов не обходится так дорого, как их недостаток. Проблемы, связанные с экономичностью, техническим освоением, а также способами использования разных источников энергии, как обычно были и будут значимы в деятельности человечества. А понимание методики и принципов производства, а также потребления энергии сегодня является неотъемлемой частью при ведении успешного управления предприятием и бизнесом. Сегодня в различных отраслях промышленности, где для получения основного продукта используются теплотехнологические процессы со сжиганием природного газа, затраты на энергоносители можно существенно сократить путем внедрения когенерационных технологий. Суть их — в совместной (комбинированной) выработке электроэнергии, теплоты и/или холода. Реализуются такие процессы, как бы «два в одном», надстройкой существующих теплогенераторов (котлов, печей, сушилок) тепловым двигателем, вращающим электрогенератор.

Главной особенностью большинства известных когенерационных схем (включая теплофикацию) является то, что в их основе, как и сто лет назад, лежит выработка электрической энергии. При этом теплота является вспомогательным продуктом, и ее производство улучшает экономические показатели установки. Такая организация схемы приводит к весьма важному обстоятельству, которое ограничивает применение когенерации, а именно: полной зависимости самой возможности осуществления когенерационной установки от наличия потребителя теплоты в зоне расположения электростанции. Кроме того, максимальный коэффициент использования теплоты топлива в этих схемах не превышает 0,75—0,8, вследствие чего при отнесении выигрыша от когенерации на основной продукт (электроэнергию) выработанная теплота может оказаться неконкурентоспособной с теплотой, генерируемой в котельных централизованного теплоснабжения. А что будет, если в технологической схеме процессы генерации энергии поменять местами? Ответом на этот вопрос стал способ организации когенерационных схем, разработанный Институтом технической теплофизики НАН Украины совместно с запорожским ОАО «Рассвет». Новизна предлагаемого подхода заключается в построении когенерации на основе теплотехнологических процессов, которые сами по себе не нуждаются в улучшении. Например, в системе коммунального теплоснабжения коэффициент полезного действия водогрейного котла достигает 90—92 %. Поэтому идея состоит в том, чтобы не нарушая экономическую эффективность производства основного продукта (теплоты), снизить за счет когенерации себестоимость производства вспомогательного продукта (электроэнергии), что условно эквивалентно увеличению КПД электрогенерирующей установки, входящей в состав когенерационной. Эффект экономии топлива в когенерационной установке, по сравнению с раздельной выработкой того же количества теплоты и электроэнергии, достигается за счет замещения части топлива, сжигавшегося в котле, теплотой выхлопных газов двигателя. Выхлопные газы газотурбинной установки, содержащие 15 % кислорода, выполняют роль окислителя топлива, регулированием расхода которого, как и прежде, обеспечивают необходимую тепловую мощность котла. Ясно, что минимальную тепловую мощность он будет иметь при чисто утилизационном режиме работы, когда топливо в его топке не сжигается.

Принципиально возможно надстраивать энергетическими тепловыми двигателями теплогенераторы, которые работают на различных видах топлива, однако для экономически выгодной эксплуатации когенерационной установки лучше всего зарекомендовали себя приводные двигатели, работающие на газе. Отметим, что когенерационные установки для теплотехнологических процессов в промышленности не имеют стандартных решений по тепловой схеме и типу применяемого энергетического двигателя. Поэтому, учитывая разнообразные условия и требования к количеству и качеству энергии, которая будет вырабатываться на установке, каждый технологический процесс требует разработки индивидуальной концепции, включающей оптимизацию тепловой схемы и тщательное согласование рабочих параметров всех ее компонентов. На предприятиях, имеющих большое количество сбросного тепла, когенерационные установки строятся на базе энергетических паровых турбин (противодавленческих или конденсационных). Огромный потенциал сбросной теплоты имеют также компрессорные станции магистральных газопроводов.