Kogenerasie – ook genoem Hitte en Drywing Kombinering (Engels: Combined Heat and Power – CHP) is nie werklik ‘n nuwe bron van energie nie, maar eerder ‘n manier om opgewekte energie meer optimaal te benut. Volgens die Amerikaanse EPA (Enviromental Protection Agency) is Kogenerasie nie ‘n enkelvoudige tegnologie nie, maar eerder ‘n geïntegreerde energieopwekkingstelsel wat beide elektrisiteit (elektriese energie)  – of selfs net meganiese arbeid – tesame met hitte (termiese energie) verskaf. Hitte word gewoonlik in die vorm van warm water of stoom voorsien. Wanneer die proses verder uitgebrei word om ook verkoeling te doen dan word daar van Trigenerasie gepraat. Hitte is ‘n noodwendige neweproduk wanneer elektriese krag opgewek word deur hitte enjins, hetsy deur gasturbines, stoomturbines, rotasie-enjins of suier-/verplaserenjins wat ten minste alle gas- steenkool-, olie- of kernkragstasies omvat en insluit. Kragstasies wek behalwe vir elektrisiteit ook ‘n groot hoeveelheid hitte op.

Die probleem is dat ongeveer twee-derdes van die insetenergie wat gebruik word om elektrisiteit op te wek verlore gaan in die vorm van hitte, wat in die atmosfeer vrygestel word. Dan is daar verder ook ander energieverliese, wanneer hierdie elektrisiteit na vergeleë eindgebruikers versprei word, as gevolg van lang transmissielyne. Hierteenoor is Kogenerasie elektrisiteitsopwekking wat op-perseel plaasvind. Vrygestelde hitte, wat andersinds verlore sou gegaan het, word dan sinvol as termiese energie benut in die vorm van warm water en stoom wat aangewend word om lewensruimte te verhit of te verkoel en om warm water te voorsien vir huishoudelike gebruik of vir industriële prosesse. Eerder as om meer energie van steenkool, gas of kernbrandstof te tap, maak dit sin om die energie wat weens verliese verlore gaan, te probeer benut.

Die ingenieursuitdaging van die verlede het daarop gekonsentreer hoe om van hitte-energie ontslae te raak. Ons kan ons herinner aan die ouer kragstasies wat almal koeltorings gehad het ten einde van die opgewekte hitte ontslae te raak. Met die steeds stygende koste van energie het dit vir ingenieurs duidelik geword dat hierdie hitte inderdaad ‘n benutbare kommoditeit kan wees indien daar ‘n volhoubare vraag na termiese energie is. Kogenerasie fokus op die benutting van hitte. Die vraag kan nou gevra word in watter mate is kogenerasieopwekking meer effektief as normale elektrisiteitsopwekking sonder kogenerasie?

Elke hitte-enjin, of dit ‘n turbine, rotasie-enjin of suierenjin is, het ‘n beperking as gevolg van fisikawette wat rendement genoem word. Rendement is die effektiwiteit van ‘n stelsel wat in terme van die verhouding van die uitset van die stelsel tot die inset van dieselfde stelsel uitgedruk word. Ons kan ook sê rendement is die verhouding van ‘n grootheid (soos energie) wat benut kan word tot die grootheid wat toegevoeg is om die benutte grootheid te verkry.  ‘n Energiestelsel met ‘n hoë rendement of effektiwiteit is ‘n stelsel wat ‘n groot hoeveelheid van sy insetbrandstof se energie-inhoud omsit in benutbare elektriese energie. ‘n Stelsel wat oneffektief is, is ‘n stelsel wat ‘n groot hoeveelheid van sy insetbrandsof vermors. Hierdie vermorsing vind plaas by wyse van hitteverliese, alhoewel ander vermorsing soos diefstal en onoordeelkundige aanwending van bronne ook effektiwiteit sal verminder.

Die inherente rendement van ‘n hitte-enjin word deur die sogenaamde Carnotreël bepaal. ‘n Tipiese hitte-enjin se maksimum rendement is ongeveer 33%. Verliese vanweë hitte is ongeveer 67%. Hierdie hitteverliese word nou gebruik om warm water en stoom aan ‘n gebruiker te lewer. Waar die gebruiker elektrisiteit sou gebruik het om water te verhit of hitte op te wek, het die gebruiker nou direkte toegang tot die opgewekte hitte.  Berekenings en metings dui aan dat waar ‘n opwekkingstelsel sonder kogenerasie 33% effektief is, is die rendement van ‘n kogenerasieaanleg tussen 60% en 80%. In sommige bronne word selfs ‘n rendement so hoog as 90% genoem!

Kogenerasieopwekkingstelsels word gewoonlik by groot verbruikers van hitte-energie geïnstalleer soos fabrieke, groot kommersiële geboue, hospitale, ens. So ‘n fasiliteit verkry dan, behalwe sy elektrisiteit, ook die warm water of stoom wat benodig word. Kogenerasie het, soos gesien, voor-die-hand-liggende voordele. Weens verhoogde effektiwiteit word ‘n besparing op energie en finansies verkry. Verder het dit tot gevolg dat die koolstofvoetspoor met tot 30% verklein word. Nog ‘n voordeel is dat elektriese kragopwekking met hierdie benadering gedesentraliseer word. Daar is egter ook beperkings ten aansien van kogenerasie.  Kogenerasie is net sinvol as daar ‘n behoefte vir elektristeit en warm water of stoom op, of baie naby, die opwekkingsperseel is. Die vraag na die verskillende kogenerasiekommoditeite moet ook in balans en konstant wees.

Indien ‘n persoon aangewese is op ‘n kragopwekker om krag vir sy huis of besigheid op te wek is die integrasie van die opwekker met die warmwater stelsel(s) beslis ‘n opsie. Deur die water na die warmwatergeiser deur die kragopwekker se verkoelingstelsel te sirkuleer word die water verhit, wat die nodigheid van waterverhitting met elektriese krag oorbodig maak. As mens so ‘n opwekker met biogas sou aandryf, en ook van batterye gebruik maak om energie tydens dal-energieaanvraag op te gaar, kan so ‘n stelsel ‘n sinvolle alternatief vir ‘n sonenergiestelsel wees.

Erkennings:

• https://www.epa.gov/chp
• https://en.wikipedia.org/wiki/Cogeneration
• http://www.triplepundit.com/special/energy-options-pros-and-cons/combined-heat-power-pros-cons/