Εφαρμογή Της Συμπαραγωγής Στο Γενικο Νοσοκομείο Αθηνών «σισμανογλειο»

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία διαπραγματεύεται το αντικείμενο της συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας. Περιέχει τις βασικές αρχές που διέπουν τη συμπαραγωγή και παρέχει τη βάση για την κατανόηση των επιλογών που σχετίζονται με αυτή. Κύριος στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι η οικονομοτεχνική μελέτη εγκατάστασης ενός συστήματος συμπαραγωγής στο Γενικό Νοσοκομείο Αθηνών «Σισμανόγλειο». Πιο συγκεκριμένα εξετάζεται η οικονομική βιωσιμότητα ενός συστήματος συμπαραγωγής, βάσει συγκεκριμένων οικονομικών παραμέτρων, με παράλληλη εγκατάσταση ψύκτη απορρόφησης. Αναλυτικότερα, το πρώτο κεφάλαιο παραθέτει τον ορισμό της συμπαραγωγής και της τριπαραγωγής, καθώς και τις ευρύτερες επιπτώσεις της συγκεκριμένης τεχνολογίας , επιπτώσεις οι οποίες σχετίζονται με την κατανάλωση καυσίμων, το σύστημα ηλεκτρισμού της χώρας, την οικονομία και το περιβάλλον. Τέλος αναφέρονται οι τομείς στους οποίους μπορεί να βρει εφαρμογή η συγκεκριμένη τεχνολογία. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται εκτενής αναφορά στα διάφορα συστήματα συμπαραγωγής, παρουσιάζεται η βασική λειτουργία τους και γίνεται σύγκριση αυτών ως προς τα λειτουργικά και τεχνικά χαρακτηριστικά τους. Τέλος παρουσιάζονται οι ψύκτες απορρόφησης, οι οποίοι σε συνδυασμό με τα διάφορα συστήματα συμπαραγωγής αποτελούν την βασική διάταξη για τριπαραγωγή. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύεται το κόστος ενός συστήματος συμπαραγωγής. Το συνολικό κόστος μιας μονάδας συμπαραγωγής αφορά το κόστος της επένδυσης, τις δαπάνες λειτουργίας και συντήρησης, καθώς και κάποια απρόβλεπτα έξοδα. Το τέταρτο κεφάλαιο ασχολείται με την οικονομική βιωσιμότητα ενός συστήματος συμπαραγωγής. Πιο συγκεκριμένα, παρατίθενται οι ορισμοί βασικών οικονομικών παραμέτρων, οι οποίες θα χρησιμοποιηθούν στη συνέχεια προκειμένου να διαπιστωθεί αν η επένδυση είναι οικονομικά συμφέρουσα. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύεται ο βέλτιστος σχεδιασμός και λειτουργία των συστημάτων συμπαραγωγής. Συγκεκριμένα αναλύεται η διαδικασία επιλογής ενός συστήματος συμπαραγωγής και επισημαίνονται οι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη ώστε να αποφασιστεί το είδος και η λειτουργία του συστήματος, δηλαδή το ποσοστό κάλυψης του θερμικού και ηλεκτρικού φορτίου από το σύστημα. Το έκτο κεφάλαιο ασχολείται με την κατανάλωση ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας στα νοσοκομεία και παρατίθενται οι λόγοι που ενθαρρύνουν την εγκατάσταση μονάδων συμπαραγωγής σε αυτόν τον τομέα. Τέλος αναλύεται ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να ενταχθεί ένα σύστημα συμπαραγωγής στα υπάρχοντα συστήματα και δίκτυα. Στο έβδομο κεφάλαιο γίνεται μια εκτενής παρουσίαση του Γενικού Νοσοκομείου Αθηνών «Σισμανόγλειο». Πιο συγκεκριμένα, επισημαίνονται στοιχεία σχετικά με την οργανική και λειτουργική δομή του νοσοκομείου, καθώς και ο υπάρχων ενεργειακός εξοπλισμός. Στο όγδοο κεφάλαιο καταγράφονται οι ενεργειακές καταναλώσεις του νοσοκομείου και υπολογίζεται το κόστος για την κάλυψη των ηλεκτρικών, θερμικών και ψυκτικών φορτίων. Τέλος αναφέρονται μερικοί πιθανοί τρόποι εξοικονόμησης ενέργειας, πριν την εφαρμογή ενός συστήματος συμπαραγωγής. Στο ένατο κεφάλαιο εξετάζεται η οικονομική βιωσιμότητα και δυνατότητα επένδυσης μονάδας συμπαραγωγής με καύση φυσικού αερίου στο Γενικό Νοσοκομείο Αθηνών «Σισμανόγλειο». Αναλύεται το ενεργειακό και περιβαλλοντικό κόστος των συστημάτων αεριομηχανών που επιλέχθηκαν για την κάλυψη των θερμικών και ηλεκτρικών αναγκών του νοσοκομείου και υπολογίζεται η περίοδος αποπληρωμής σε κάθε περίπτωση. The present dissertation treats the subject of combined heat and power. It includes the basic principles of the cogeneration and provides the base in order to understand the options that are related to that. The main goal of this dissertation is the techno-economical design of the installation of a cogeneration plant in General Hospital of Athens 'Sismanogleio'. Specifically, the economical viability of a cogeneration plant, along with an absorption-cooling machine, is examined according to specific economical parameters. The first chapter presents the definition of cogeneration and trigeneration, as well as the various impacts of the particular technology on fuel consumption, on the electricity system of the country, on the economy and on the surrounding environment. Finally the fields, in which cogeneration can be applied, are presented. In the second chapter, there is an extent reference to co-generation systems and to their performance indices, their structure and their basic principles are presented and there is a comparison among their operational and technical characteristics. At the end of the chapter there is a reference to absorption-cooling machines, which in combination with the cogeneration systems, compose the principle construction for trigeneration. In the third chapter there is an economic analysis of the cogeneration systems. Their overall cost includes investment costs, installation costs and operation and maintenance costs, as well as any unexpected expenses. The fourth chapter deals with the economical viability of a cogeneration plant. More specifically, there are definitions of certain economic parameters and measures of economic performance, which are going to be used afterwards in order to conclude whether the investment is worth, as far as the economical factor is concerned. The fifth chapter analyses the optimal design and operation of cogeneration systems. The procedure for system selection is analyzed thoroughly and the factors that have to be taken into account in order to decide the type and the operation of a system are described. The sixth chapter describes the electrical and thermal consumption in hospitals and presents the reasons that promote the installation of combined heat and power plants in this specific field. Finally the chapter deals with the way a cogeneration plant can be integrated into the hospital system. In the seventh chapter an extent presentation of the General Hospital of Athens 'Sismanogleio' takes place. It provides data relative to the organic and functional structure of the hospital and the existing equipment, in order to satisfy the thermal and electrical requirements of the hospital, is being described. The eighth chapter provides data of the hospital's energy consumption and calculates the cost of this consumption. Finally various ways of saving energy are being presented, before the application of any cogeneration system. The ninth chapter examines the economical viability and the potential of investment of a cogeneration plant using natural gas in the General Hospital of Athens 'Sismanogleio'. There is also the analysis of the operation and maintenance costs of the gas engines, that were chosen to satisfy the thermal and electrical requirements of the hospital, and the payback period is estimated for each case. Finally their environmental impact, as far as exhaust gas emissions are concerned, is calculated.