Яка потужність КГУ потрібна вашому підприємству? Практичний алгоритм розрахунку

Найчастіше запитання, яке ставлять власники бізнесу перед впровадженням когенерації, звучить просто: «Яку КГУ мені поставити?». Фактично це запитання зводиться до двох інших: як обрати когенерацію саме для свого підприємства та скільки кВт КГУ потрібно, щоб установка працювала економічно й окупилася в запланований термін. 

Але відповідь на нього непроста. Занадто мала установка не дасть очікуваного економічного ефекту, а занадто велика — просто не окупиться, працюючи з неповним завантаженням. 

У цій статті ми описали алгоритм із 5 кроків, який допоможе визначити оптимальну потужність когенераційної установки. Матеріал буде корисним власникам підприємств, головним енергетикам і фінансовим директорам, які розглядають когенерацію як інструмент енергетичної незалежності. 

Чому важливо правильно обрати потужність

Вибір потужності когенераційної установки — це один із ключових факторів, який безпосередньо визначає економіку всього проєкту. Помилка в будь-який бік коштує грошей.

Що буде, якщо КГУ занадто мала

Якщо потужність обрано у меншу сторону, установка не покриває базове навантаження підприємства. Частина електрики все одно купується з мережі, а економія виявляється значно нижчою, ніж могла б бути. До того ж тепла від такої КГУ часто не вистачає навіть на базові потреби — гаряче водопостачання чи технологічні процеси.

Що буде, якщо КГУ занадто велика

Зворотна ситуація не краща. Надто потужна установка, із запасом «на всякий випадок», більшість часу працює на 30–50% від номінальної потужності, а це означає низький ККД під час часткового навантаження. Надлишкове тепло просто нікуди подіти — воно втрачається. Як наслідок — довша окупність і вища вартість обслуговування, адже витрати на сервіс великого двигуна не залежать від того, наскільки повно він завантажений.

Золоте правило

Максимальне використання виробленого тепла суттєво покращує економічну ефективність когенераційної установки. Частковий скид тепла технічно можливий, однак його необхідно враховувати під час розрахунку економічної моделі проєкту.

Оптимально, коли КГУ більшість часу працює з навантаженням 70–90% від номінальної потужності, а вироблене тепло максимально використовується для потреб підприємства. Саме такий підхід дає змогу досягти найкращої економічної ефективності та є основою грамотного проєктування когенераційної системи.

Алгоритм розрахунку потужності КГУ

Розрахунок потужності КГУ складається з п’яти послідовних кроків — від аналізу споживання до перевірки економіки проєкту.

Крок 1. Аналіз електроспоживання

Для початку потрібно зібрати вихідні дані: рахунки за електрику за останні 12 місяців, погодинний графік споживання (якщо він є) і максимальну потужність із договору з обленерго.

На основі цих даних рахуємо:

• середньомісячне погодинне споживання в кВт·год; 
• середнє навантаження (споживання поділене на години роботи); 
• базове навантаження — оптимум, який споживається завжди, і пікове навантаження — максимум. 

Окремо варто подивитися на розподіл за годинами: день / ніч, будні / вихідні.

Приклад: споживання 150 000 кВт·год/місяць, робота 16 годин/день × 25 днів = 400 годин. Середнє навантаження: 150 000 / 400 = 375 кВт. Базове навантаження (нічний мінімум) — 250 кВт, пікове — 500 кВт.

Крок 2. Аналіз теплоспоживання

Далі збираємо рахунки за газ на опалення, гарячу воду й технологію, дані про споживання тепла за місяцями й температурний графік для опалювального сезону.

Рахуємо річне споживання тепла в Гкал або кВт·год, базове теплове навантаження (ГВП, технологія — те, що потрібно цілий рік), сезонне навантаження на опалення та оцінюємо можливість утилізації тепла влітку.

Важливий технічний нюанс. Більшість сучасних газових КГУ виробляють приблизно 0,9–1,2 кВт теплової енергії на 1 кВт електричної потужності залежно від моделі та режиму роботи. Для попередніх розрахунків зазвичай використовують співвідношення 1:1. 

Приклад: опалення — 800 кВт узимку, 0 кВт улітку; ГВП — 100 кВт цілий рік; технологічні потреби — 200 кВт цілий рік. Базове тепло — 300 кВт, максимум тепла — 1100 кВт.

Крок 3. Визначення режиму роботи

Тут потрібно відповісти на три запитання: скільки годин на рік реально працюватиме установка, чи потрібен острівний режим і чи планується продаж надлишків електрики.

Правило просте. КГУ окупається під час роботи понад 4000 годин на рік, а оптимальний діапазон — 6000–8000 годин на рік. Детальніше про специфіку експлуатації в українських реаліях читайте в нашій статті про когенерацію в Україні у 2026 році.

Крок 4. Вибір потужності за лімітуючим фактором

Існує два підходи. Перший — за електрикою: КГУ = 70–90% базового електричного навантаження, решта покривається мережею (піки, резерв). Другий — за теплом: КГУ = базове теплове навантаження, а надлишок електрики продається в мережу.

Який підхід обрати, залежить від співвідношення потреб: якщо тепла потрібно менше, ніж електрики, — рахуємо за теплом, щоб не було надлишку; якщо тепла потрібно більше — рахуємо за електрикою, а нестачу тепла компенсує котел.

Приклад: базова електрика — 250 кВт, базове тепло — 300 кВт. Оскільки теплова потреба перевищує електричну, розрахунок виконуємо за електричним навантаженням. Рекомендована КГУ — 200–250 кВт, тепло від установки покриває 65–85% базової потреби.

Крок 5. Перевірка економіки

Фінальний крок — розрахунок окупності. Потрібно врахувати вартість КГУ (CAPEX), економію на електриці й теплі, витрати на газ і обслуговування за рік.

Чиста економія = (електрика + тепло) – (газ + обслуговування). Окупність = CAPEX / чиста економія. Нормальним показником вважається окупність 3–5 років. Актуальні орієнтири щодо вартості обладнання можна подивитися в матеріалі «Скільки коштує когенераційна установка в Україні».

Якщо розрахункова окупність перевищує 6 років, варто зменшити потужність КГУ, збільшити години роботи або перевірити, чи повністю утилізується тепло.

Формула розрахунку потужності КГУ

На етапі попередньої оцінки рекомендовану електричну потужність когенераційної установки визначають як мінімальне значення з двох параметрів:

• допустимої частки базового електричного навантаження;
• базового корисного теплового навантаження, приведеного до електричної потужності з урахуванням характеристик конкретної моделі КГУ.

Приклад

Базове електричне навантаження підприємства становить 300 кВт, базове теплове навантаження — 240 кВт. Для обраної моделі КГУ співвідношення rₜ/ₑ = 1,0, а коефіцієнт покриття k = 0,8.

Розрахунок:

• за електричним навантаженням: 0,8 × 300 = 240 кВт;
• за тепловим навантаженням: 240 / 1,0 = 240 кВт.

Отже, рекомендована електрична потужність КГУ становить 240 кВт.

Важливо: ця формула використовується лише для попередньої оцінки. Остаточний підбір когенераційної установки виконується на основі погодинних графіків споживання електроенергії та тепла, режимів роботи підприємства, сезонних коливань навантаження та технічних характеристик обраної моделі обладнання.

Типові потужності КГУ для різних підприємств

Наведена нижче таблиця допоможе швидко оцінити, скільки кВт КГУ потрібно підприємствам різних типів. Остаточний вибір потужності когенераційної установки завжди виконується після аналізу електричних і теплових навантажень. 

Для малого й середнього бізнесу існують окремі рішення, які дають змогу впровадити когенерацію без надлишкових інвестицій — детальніше про це в статті «Когенерація для малого та середнього бізнесу».

Приклади розрахунку

Приклад 1: Молокозавод

Електроспоживання — 120 000 кВт·год/місяць, робота 24/7. Середнє навантаження — 165 кВт, базове — 140 кВт. Теплоспоживання (гаряча вода й пастеризація) — 180 кВт постійно.

За електрикою: 140 × 0,8 = 112 кВт. За теплом: 180 кВт. Завжди лімітуючий фактор — електрика. Рекомендована КГУ — 100–120 кВт, тепло від установки покриває 55–65% потреби, решту дає котел.

Приклад 2: Готель із басейном

80 номерів, електрика — 80 000 кВт·год/місяць. Середнє навантаження — 110 кВт, базове — 70 кВт. Тепло: ГВП 50 кВт + басейн 80 кВт + опалення 150 кВт узимку. Базове тепло — 130 кВт.

За електрикою: 70 × 0,8 = 56 кВт. За теплом: 130 кВт. Лімітуючий фактор — електрика. Рекомендована КГУ — 50–70 кВт, або більше (до 100 кВт), якщо планується продаж надлишків.

Приклад 3: ТРЦ

Площа — 20 000 м², електроспоживання — 198 000 кВт·год/місяць. Торговий центр працює 12 годин на добу. Середнє електричне навантаження під час роботи ТРЦ становить 550 кВт, а базове (нічне) — 350 кВт. Теплове навантаження: опалення — 400 кВт узимку, гаряче водопостачання — 30 кВт; потреба в холоді для кондиціонування влітку — орієнтовно 500 кВт холоду.

Розрахунок:

• За електрикою: 350 × 0,8 = 280 кВт.
• За теплом влітку: лише 30 кВт, що недостатньо для повної утилізації тепла.

Рішення: застосування тригенерації, коли тепло від когенераційної установки використовується для виробництва холоду за допомогою абсорбційного чилера. Рекомендована потужність КГУ: приблизно 300 кВт у поєднанні з абсорбційним чилером.

Схожий підхід детально розглянули в кейсі когенераційної установки для торгового центру та в матеріалі про надійне енергопостачання торгових центрів.

Врахування острівного режиму

Якщо потрібен острівний режим

Коли підприємству критично важлива робота без мережі, КГУ має покривати критичне навантаження з додатковим запасом 20–30% на пускові струми. Також варто передбачити систему пріоритетів для некритичного навантаження.

Приклад

Критичне навантаження — 200 кВт. З урахуванням пускових струмів: 200 × 1,3 = 260 кВт. Мінімальна потужність КГУ для острівного режиму — 260–300 кВт.

Одна велика КГУ чи кілька менших?

Одна КГУ

Простіша система, менші капітальні витрати, але без резервування — у разі поломки підприємство залишається без власної генерації.

Каскад (2–3 КГУ)

Кілька менших установок дають резервування. Якщо одна виходить із ладу, інші продовжують працювати. Каскад краще відпрацьовує змінне навантаження, хоча капітальні витрати вищі, а керування — складніше.

Коли обирати каскад

Каскадну схему доцільно розглядати, коли важливі резервування обладнання, гнучка робота зі змінним навантаженням або поетапне нарощування генеруючої потужності. Такий підхід особливо актуальний для великих підприємств і об’єктів, де навіть короткочасна зупинка власної генерації може призвести до значних фінансових втрат. Також каскадну схему варто обирати, якщо однією установкою неможливо покрити щонайменше 50% споживання електроенергії від її номінальної потужності.

Типові помилки під час вибору потужності

За роки реалізації проєктів команда Pro-Energy проаналізувала десятки сценаріїв підбору когенераційних установок. Більшість проблем виникає ще до початку будівництва — на етапі визначення потужності. Нижче наведені найпоширеніші помилки.

• Орієнтація лише на пікове навантаження. Якщо підбирати КГУ за максимальним споживанням, більшу частину часу вона працюватиме лише на 30–50% потужності. Це знижує ККД, збільшує витрати на паливо та подовжує термін окупності.
• Ігнорування теплового балансу. Когенерація ефективна лише тоді, коли вироблене тепло використовується повністю.
• Неврахована сезонність споживання. Взимку теплова енергія потрібна для опалення, а влітку попит може суттєво знижуватися. Якщо це не врахувати на етапі проєктування, установка працюватиме менш ефективно. Для таких об’єктів варто розглянути тригенерацію або інші способи утилізації тепла.
• Занадто оптимістичний прогноз розвитку підприємства. Іноді КГУ підбирають із розрахунком на майбутнє розширення виробництва, яке може не відбутися. Як наслідок, обладнання працює з постійним недовантаженням, а окупність проєкту збільшується.
• Не враховані пускові струми під час роботи в острівному режимі. Якщо КГУ має забезпечувати автономне електропостачання, необхідно передбачити запас потужності для запуску насосів, компресорів, холодильного та іншого обладнання. Без такого запасу система може працювати нестабільно.
• Відсутність погодинного аналізу навантаження. Середньомісячне споживання не показує реальної картини. Саме погодинні графіки дають змогу визначити базове навантаження, правильно підібрати потужність КГУ та уникнути перевитрат на обладнання.

Про інші практичні складнощі впровадження читайте в статті про виклики когенерації в Україні.

Коротко про головне

Оптимальна потужність КГУ — це 70–90% базового навантаження, визначеного за лімітуючим фактором: електрикою або теплом, залежно від того, якого ресурсу підприємству потрібно менше. Розрахунок потужності КГУ складається з п’яти кроків: аналіз електрики, аналіз тепла, визначення режиму роботи, вибір потужності та перевірка економіки.

Нормальна окупність — 3–5 років за умови роботи понад 4000 годин на рік. Для острівного режиму додайте запас 20–30%, а для великих потужностей розгляньте каскадну схему.

Щоб отримати точний калькулятор потужності КГУ під ваше підприємство, зверніться до інженерів Pro-Energy — вони проведуть повний аналіз енергопрофілю та підберуть оптимальне рішення.