وبالمقارنة بالدول الأوروبية، حيث تمثل مرافق التوليد الموزعة اليوم ما يقرب من 30٪ من إجمالي الإنتاج، في روسيا، وفقا لتقديرات مختلفة، فإن حصة الطاقة الموزعة اليوم لا تزيد عن 5-10٪. دعونا نتحدث عن ما إذا كان الروسي اللحاق بالاتجاهات العالمية، وتحفيز المستهلكين على التحرك نحو إمدادات الطاقة المستقلة.
إلى جانب الأرقام. البحث عن الاختلافات
لا تقتصر الاختلافات بين نظام توليد الكهرباء الموزع في روسيا وأوروبا اليوم على الأرقام - في الواقع، هذه نماذج مختلفة تمامًا من حيث الهيكل ومن الناحية الاقتصادية. كان لتطوير التوليد الموزع في بلدنا دوافع تختلف إلى حد ما عن تلك التي أصبحت القوة الدافعة الرئيسية لعملية مماثلة في أوروبا، والتي سعت إلى التعويض عن النقص في الوقود التقليدي من خلال إشراك مصادر الطاقة البديلة (بما في ذلك موارد الطاقة الثانوية) في توازن الطاقة. في روسيا، كانت مسألة خفض تكلفة شراء موارد الطاقة للمستهلكين في الاقتصاد المخطط وتحديد التعريفة المركزية لفترة طويلة أقل أهمية بكثير، لذلك فكر الناس في توليد الكهرباء الخاصة بهم بشكل رئيسي في الحالات التي كانت فيها المؤسسة عبارة عن مؤسسة مستهلك كبير للطاقة بشكل خاص، وبسبب بعدها، واجه صعوبات في الاتصال بالشبكات.
وفقًا لمعايير الطاقة الموزعة، تتمتع مرافق التوليد الذاتي بقدرة عالية إلى حد ما - من 10 إلى 500 ميجاوات (وحتى أعلى) - اعتمادًا على احتياجات الإنتاج ومن أجل تزويد المستوطنات القريبة بالكهرباء والحرارة. نظرًا لأن نقل الحرارة عبر المسافات يرتبط دائمًا بخسائر كبيرة، فقد كان هناك بناء نشط لمنازل مراجل الماء الساخن لتلبية الاحتياجات الخاصة للمؤسسات والمدن. بالإضافة إلى ذلك، فإن مصادر الطاقة الخاصة بنا، سواء كانت محطات طاقة حرارية أو بيوت غلايات، مبنية على الغاز أو زيت الوقود أو الفحم، وتقنيات مصادر الطاقة المتجددة (مصادر الطاقة المتجددة)، باستثناء محطات الطاقة الكهرومائية، وموارد الطاقة الثانوية (موارد الطاقة الثانوية) تم استخدامها في حالات معزولة. الآن تغيرت الصورة: تظهر تدريجيا مرافق توليد الطاقة على نطاق صغير، وتشارك مصادر الطاقة البديلة في توازن الطاقة، وإن كان بدرجة أقل.
في الغرب، يتم بذل الكثير لتطوير توليد الطاقة على نطاق صغير، ومؤخرًا انتشر مفهوم محطة الطاقة الافتراضية (WPP) على نطاق واسع. هذا هو النظام الذي يوحد معظم اللاعبين في سوق توليد الكهرباء - المنتجين (من المولدات الخاصة الصغيرة إلى محطات التوليد المشترك) والمستهلكين (من المباني السكنية إلى المؤسسات الصناعية الكبيرة). تنظم مزرعة الرياح استهلاك الطاقة، وتنعيم القمم وإعادة توزيع الأحمال في الوقت الفعلي، باستخدام كل طاقة النظام المتاحة لهذا الغرض. لكن مثل هذا التطور مستحيل دون تحفيز الدولة لسوق التوليد الموزع ودون تغييرات مقابلة في التشريعات.
في روسيا، في ظل ظروف المنافسة الشرسة واحتكار إمدادات الطاقة المركزية، يظل بيع الكهرباء الزائدة المنتجة للشبكة الخارجية، على الرغم من إمكانية حلها، مهمة بعيدة كل البعد عن البساطة من وجهة نظر التنظيم وتكلفة العملية . لذلك، في الوقت الحاضر، فإن فرص أن تصبح منشآت الطاقة الموزعة مشاركًا كاملاً في السوق بين الموردين الكبار ضئيلة للغاية.
ومع ذلك، فإن تطوير التوليد الداخلي هو بالتأكيد اتجاه اليوم. العامل الرئيسي في نموها هو موثوقية إمدادات الطاقة. الاعتماد على شركات التوليد والشبكات يزيد من المخاطر التي يتعرض لها المنتجون. تم بناء معظم منشآت التوليد الكبيرة في روسيا خلال الحقبة السوفيتية، ويبدو عمرها الكبير واضحًا. بالنسبة للمستهلك الصناعي، فإن فقدان إمدادات الطاقة بسبب حادث يعني خطر إيقاف الإنتاج وخسائر واضحة. إذا كانت الرغبة في تقليل المخاطر مصحوبة بدوافع اقتصادية (تحددها بشكل أساسي سياسة التعريفة الجمركية للمورد الإقليمي) وفرص الاستثمار، فإن التوليد الداخلي يكون مبررًا بنسبة 100٪، والمزيد والمزيد من المؤسسات الصناعية اليوم جاهزة (أو تفكر في ذلك) مثل هذه الفرصة) لاتباع هذا الطريق.
ولذلك، فإن آفاق تطوير توليد الطاقة الموزعة "لاحتياجات الفرد" في روسيا مرتفعة للغاية.
الجيل الخاص. ومن يستفيد منه؟
إن اقتصاديات كل مشروع فردية تمامًا وتحددها عوامل عديدة. إذا حاولنا التعميم قدر الإمكان، ففي المناطق ذات التركيز الأكبر لقدرات التوليد والمؤسسات الصناعية، حيث ترتفع التعريفات الجمركية على الكهرباء والحرارة، يعد توليد الكهرباء الخاص فرصة موضوعية لتقليل تكلفة شراء موارد الطاقة بشكل كبير.
ويشمل ذلك أيضًا المناطق التي يصعب الوصول إليها وذات الكثافة السكانية المنخفضة والتي تعاني من ضعف البنية التحتية لشبكات الطاقة أو عدم وجودها، حيث تكون تعريفات الكهرباء هي الأعلى بالطبع.
وفي المناطق التي يقل فيها مستهلكو وموردو الكهرباء، وتأتي حصة أكبر من الكهرباء المولدة من محطات الطاقة الكهرومائية، تكون التعريفات أقل بشكل ملحوظ، ولا تكون اقتصاديات مثل هذه المشاريع في الصناعة مفيدة دائمًا. ومع ذلك، بالنسبة للمؤسسات في بعض الصناعات التي لديها الفرصة لاستخدام الوقود البديل، على سبيل المثال، النفايات الصناعية، يمكن أن يكون توليدها حلاً ممتازًا. لذلك، في الشكل أدناه توجد محطة للطاقة الحرارية تستخدم النفايات الناتجة عن مؤسسة معالجة الأخشاب.
إذا كنا نتحدث عن توليد الطاقة لتلبية احتياجات المرافق والمباني العامة والبنية التحتية التجارية والاجتماعية، فحتى وقت قريب كانت اقتصاديات هذه المشاريع تتحدد إلى حد كبير بمستوى تطور البنية التحتية للطاقة في المنطقة، وبدرجة لا تقل عن تكلفة الطاقة المتجددة. الاتصال التكنولوجي لمستهلكي الكهرباء. مع تطور تقنيات التوليد الثلاثي، لم تعد هذه القيود حاسمة بالفعل، وأصبح من الممكن استخدام المنتجات الثانوية أو الحرارة المتولدة في الصيف لتلبية احتياجات تكييف الهواء، مما أدى إلى زيادة كبيرة في كفاءة مراكز الطاقة.
التوليد الثلاثي: الكهرباء والحرارة والبرودة للكائن
يعد التوليد الثلاثي اتجاهًا مستقلاً إلى حد ما في تطوير الطاقة على نطاق صغير. تتميز بالفردية، لأنها تركز على تلبية احتياجات كائن معين من موارد الطاقة.
تم تطوير أول مشروع بمفهوم التوليد الثلاثي في عام 1998 من خلال جهد مشترك بين وزارة الطاقة الأمريكية والمختبر الوطني ORNL والشركة المصنعة لآلات التبريد بامتصاص بروميد الليثيوم BROAD، وتم تنفيذه في الولايات المتحدة في عام 2001. يعتمد التوليد الثلاثي على استخدام آلات التبريد بالامتصاص، والتي تستخدم الحرارة كمصدر رئيسي للطاقة وتسمح بإنتاج البرودة والحرارة حسب احتياجات المنشأة. وفي الوقت نفسه، فإن استخدام الغلايات التقليدية، كما هو الحال في التوليد المشترك للطاقة، ليس شرطا أساسيا في مثل هذا المخطط.
بالإضافة إلى الحرارة والكهرباء التقليدية، يضمن التوليد الثلاثي إنتاج البرد في ABCM (على شكل ماء مبرد) لتلبية الاحتياجات التكنولوجية أو لتكييف الهواء. تتم عملية إنتاج الكهرباء بطريقة أو بأخرى مع خسائر كبيرة في الطاقة الحرارية (على سبيل المثال، مع غازات العادم من آلات المولدات).
إن إشراك هذه الحرارة في عملية إنتاج البرد، أولاً، يقلل من الخسائر، ويزيد من الكفاءة النهائية للدورة، وثانيًا، يسمح لك بتقليل استهلاك الطاقة للمنشأة مقارنة بتقنيات إنتاج البرد التقليدية باستخدام آلات التبريد بضغط البخار.
تتيح القدرة على العمل على مصادر الحرارة المختلفة (الماء الساخن والبخار وغازات المداخن من مجموعات المولدات والغلايات والأفران، وكذلك الوقود (الغاز الطبيعي ووقود الديزل وما إلى ذلك) استخدام ABHM في منشآت مختلفة تمامًا، باستخدام بالضبط الموارد المتاحة للمؤسسة.
وبالتالي يمكن استخدام الحرارة المهدرة في الصناعة:
وفي المرافق البلدية والمباني التجارية والعامة، من الممكن استخدام مجموعات مختلفة من مصادر الحرارة:
يمكن حساب وبناء مركز طاقة ثلاثي التوليد بناءً على احتياجات الكهرباء، أو يمكن أن يعتمد على استهلاك التبريد للمنشأة. يعتمد ذلك على أي مما سبق هو المعيار المحدد للمستهلك. في الحالة الأولى، قد لا يكتمل استرداد الحرارة المهدرة في ABHM، وفي الحالة الثانية، قد يكون هناك قيود على الكهرباء المولدة الخاصة بها (يتم التجديد عن طريق شراء الكهرباء من الشبكة الخارجية).
أين هو التوليد الثلاثي مفيد؟
نطاق تطبيق التكنولوجيا واسع للغاية: يمكن دمج التوليد الثلاثي بشكل جيد على قدم المساواة في مفهوم بعض الأماكن العامة (على سبيل المثال، مركز تسوق كبير أو مبنى مطار) وفي البنية التحتية للطاقة في مؤسسة صناعية. إن جدوى تنفيذ مثل هذه المشاريع وإنتاجيتها تعتمد بشكل كبير على الظروف المحلية، الاقتصادية والمناخية، وبالنسبة للمؤسسات الصناعية أيضا على تكلفة المنتجات.
المعيار الأول والأهم هو الحاجة إلى البرد. التطبيق الأكثر شيوعًا اليوم هو تكييف الهواء في المباني العامة. يمكن أن تكون هذه المراكز التجارية والمباني الإدارية ومجمعات المستشفيات والفنادق والمرافق الرياضية ومراكز التسوق والترفيه والحدائق المائية والمتاحف وأجنحة المعارض ومباني المطارات - باختصار، جميع الأشياء التي يتواجد فيها العديد من الأشخاص في نفس الوقت، حيث لخلق مناخ محلي مريح يتطلب نظام تكييف الهواء المركزي.
الاستخدام الأكثر تبريرًا لـ ABHM هو لمثل هذه الأشياء التي تبلغ مساحتها 20-30 ألف متر مربع. م (مركز أعمال متوسط الحجم) وينتهي بأشياء عملاقة تبلغ مساحتها عدة مئات الآلاف من الأمتار المربعة وحتى أكثر (مجمعات التسوق والترفيه والمطارات).
ولكن في مثل هذه المرافق يجب أن يكون هناك طلب ليس فقط على التبريد والكهرباء، ولكن أيضًا على إمدادات الحرارة. علاوة على ذلك، فإن إمدادات الحرارة لا تقتصر على تدفئة المباني في فصل الشتاء فحسب، بل تشمل أيضًا إمداد المنشأة بالمياه الساخنة على مدار العام لتلبية احتياجات المياه الساخنة المنزلية. كلما تم استخدام قدرات مركز الطاقة ثلاثي التوليد بشكل كامل، زادت كفاءته.
يوجد في جميع أنحاء العالم العديد من الأمثلة على استخدام التوليد الثلاثي في صناعة الفنادق، وبناء وتحديث المطارات، والمؤسسات التعليمية، والمجمعات التجارية والإدارية، ومراكز البيانات، والعديد من الأمثلة في الصناعة - النسيج، والمعادن، والمواد الغذائية، والكيميائية، ولب الورق. والورق والهندسة وغيرها.
كمثال، سأقدم أحد الأشياء التي من أجلها الشركة "» تطوير مفهوم مركز الطاقة ثلاثي التوليد.
إذا كان الطلب على الطاقة الكهربائية في مؤسسة صناعية حوالي 4 ميجاوات (يتم توليدها بواسطة وحدتي مكبس غاز (GPU))، يلزم توفير تبريد بقدرة 2,1 ميجاوات.
يتم توليد البرد بواسطة آلة تبريد واحدة من بروميد الليثيوم الامتصاصية تعمل على غازات العادم الخاصة بوحدة التوربينات الغازية. وفي الوقت نفسه، تغطي وحدة معالجة الرسومات الواحدة 100% من الطلب الحراري لـ ABHM بالكامل. وبالتالي، حتى عند تشغيل وحدة معالجة الرسومات، يتم تزويد المصنع دائمًا بالكمية اللازمة من البرودة. بالإضافة إلى ذلك، عندما يتم إخراج وحدتي مكبس الغاز من الخدمة، يحتفظ ABKhM بالقدرة على توليد الحرارة والبرودة، لأنه يحتوي على مصدر حرارة احتياطي - الغاز الطبيعي.
مركز الطاقة الثلاثية
اعتمادًا على احتياجات المستهلك وفئته ومتطلبات التكرار، يمكن أن يكون مخطط التوليد الثلاثي (الموضح في الشكل أدناه) معقدًا للغاية وقد يشمل غلايات الطاقة والمياه الساخنة، وغلايات الحرارة المهدرة، وتوربينات البخار أو الغاز، والمعالجة الكاملة للمياه، إلخ.
لكن بالنسبة للمنشآت الصغيرة نسبيًا، تكون وحدة التوليد الرئيسية عادة عبارة عن توربين غازي أو وحدة مكبس (غاز أو ديزل) ذات طاقة كهربائية منخفضة نسبيًا (1-6 ميجاوات). أنها تنتج الكهرباء والحرارة المهدرة من العادم والماء الساخن، والتي يتم إعادة تدويرها في ABHM. هذه مجموعة بسيطة وكافية من المعدات الأساسية.
نعم، لا يمكنك الاستغناء عن الأنظمة المساعدة: برج التبريد، والمضخات، ومحطة معالجة كاشف لتدوير المياه لتثبيتها، ونظام التشغيل الآلي والمعدات الكهربائية التي تسمح لك باستخدام الكهرباء المولدة لتلبية احتياجاتك الخاصة.
في معظم الحالات، يكون مركز التوليد الثلاثي عبارة عن مبنى منفصل، أو وحدات في حاويات، أو مزيج من هذه الحلول، نظرًا لأن متطلبات وضع معدات توليد الكهرباء والحرارة مختلفة بعض الشيء.
معدات توليد الكهرباء موحدة تمامًا، على عكس ABHM، على الرغم من أنها أكثر تعقيدًا من الناحية الفنية. يمكن أن يتراوح وقت الإنتاج من 6 إلى 12 شهرًا أو أكثر.
متوسط وقت إنتاج ABHM هو 3-6 أشهر (اعتمادًا على قدرة التبريد وعدد وأنواع مصادر التدفئة).
كقاعدة عامة، لن يتجاوز إنتاج المعدات المساعدة نفس الإطار الزمني، وبالتالي فإن المدة الإجمالية لمشروع بناء مركز طاقة ثلاثي التوليد تبلغ في المتوسط 1,5 سنة.
نتيجة
أولا، سيعمل مركز التوليد الثلاثي على تقليل عدد موردي الطاقة إلى مورد واحد - مورد الغاز. من خلال القضاء على شراء الكهرباء والحرارة، يمكنك، أولا وقبل كل شيء، القضاء على أي مخاطر مرتبطة بانقطاع إمدادات الطاقة.
إن التشغيل بالحرارة باستخدام "طاقة فائضة" غير مكلفة نسبيًا يقلل من تكلفة توليد الكهرباء والحرارة مقارنة بشرائها. ويتيح تحميل سعة التدفئة على مدار العام (في الشتاء للتدفئة، وفي الصيف لتكييف الهواء والاحتياجات التكنولوجية) تحقيق أقصى قدر من الكفاءة. وبطبيعة الحال، كما هو الحال بالنسبة للمشاريع الأخرى، فإن الشرط الأساسي هو تطوير المفهوم الصحيح ودراسة جدواه.
ميزة إضافية هي الصداقة البيئية. ومن خلال استخدام غازات العادم لتوليد طاقة مفيدة، فإننا نقوم بتقليل الانبعاثات في الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك، على عكس التقنيات التقليدية لإنتاج التبريد، حيث تكون المبردات عبارة عن الأمونيا والفريون، تستخدم ABKhM الماء كمبرد، مما يقلل أيضًا من الحمل البيئي إلى الحد الأدنى.
المصدر: www.habr.com