Ve srovnání s evropskými zeměmi, kde dnes připadá na objekty distribuované výroby téměř 30 % veškeré produkce, v Rusku podle různých odhadů činí podíl distribuované energetiky maximálně 5-10 %. Pojďme se podívat na to, zda má ruská šanci dohnat světové trendy a zda mají spotřebitelé motivaci směřovat k nezávislému energetickému zásobování.
Kromě čísel. Najdi rozdíly
Rozdíly mezi systémem distribuované výroby elektřiny v Rusku a Evropě dnes nejsou pouhými čísly — v podstatě se jedná o zcela odlišné modely jak z hlediska struktury, tak z ekonomického pohledu. Rozvoj distribuované výroby v naší zemi měl motivy, které se od těch, jež se staly hlavní hnací silou tohoto procesu v Evropě, poněkud lišily. Evropa se snažila vyrovnat nedostatek tradičních druhů paliv zapojením alternativních zdrojů energie (včetně sekundárních energetických zdrojů) do energetické bilance. V Rusku však otázka snižování nákladů na nákup energetických zdrojů pro spotřebitele v podmínkách plánované ekonomiky a centralizovaného vytváření tarifů měla dlouhou dobu mnohem menší relevanci, a proto o své vlastní elektrické výrobě uvažovali většinou pouze v případech, kdy bylo podnikání zvlášť velkým odběratelem energie a vzhledem ke své vzdálenosti mělo potíže s připojením k sítím.
Podle měřítek distribuované energetiky měly objekty vlastní výroby poměrně vysoký výkon – od 10 do 500 MW (a dokonce i více) – v závislosti na potřebách výroby a s cílem zajistit blízkým obytným oblastem dodávky elektřiny a tepla. Vzhledem k tomu, že přenos tepla na velké vzdálenosti vždy s sebou nese značné ztráty, probíhala aktivní výstavba vodních kotelen pro vlastní potřeby podniků a měst. Kromě toho byly vlastní energetické zdroje – ať už teplárny nebo kotelny – budovány na plynu, topném oleji nebo uhlí, přičemž technologie OZE (obnovitelné zdroje energie), s výjimkou vodních elektráren, a SRES (sekundární energetické zdroje) se používaly pouze ve výjimečných případech. Nyní se situace mění: postupně se objevují objekty malé elektrické výroby a do energetického bilance se, i když v menší míře, zapojují alternativní zdroje energie.
Na Západě se pro rozvoj malé výroby dělá mnoho a v poslední době se široce prosadila koncepce virtuální elektrárny (VES). To je systém, který spojuje většinu hráčů na trhu elektrické výroby – producenty (od malých generátorů soukromých domácností po kogenerační stanice) a spotřebitele (od obytných domů po velké průmyslové podniky). VES reguluje spotřebu energie, vyhlazuje vrcholy a přerozděluje zatížení v reálném čase pomocí všech dostupných kapacit systému. Ale takováto evoluce není možná bez stimulace trhu s distribuovanou výrobou ze strany státu a bez odpovídajících změn v legislativě.
V Rusku, v podmínkách tvrdé konkurence a monopoly centralizovaného dodávek elektřiny, zrealizovat přebytek vyráběné elektřiny do vnější sítě zůstává i když řešitelným, ale daleko ne jednoduchým úkolem z pohledu organizace a nákladů. Proto mají v současné době objekty distribuované energetiky velmi malou šanci stát se plnohodnotnými účastníky trhu mezi velkých dodavatelů.
Nicméně, rozvoj vlastní výroby energie je dnes bezesporu trendem. Hlavním faktorem jejího růstu je spolehlivost dodávek energie. Závislost na výrobních a distribučních společnostech zvyšuje rizika výrobců. Většina velkých zařízení na výrobu energie v Rusku byla postavena ještě za dob SSSR a jejich solidní věk se ozývá. Pro průmyslového spotřebitele je přerušení dodávek energie kvůli havárii rizikem zastavení výroby a jasné ztráty. Pokud je snaha snížit rizika doprovázena ekonomickými motivy (určenými především tarifní politikou regionálního dodavatele) a investičními možnostmi, pak se vlastní výroba energie 100% vyplatí, a stále více průmyslových podniků je dnes připraveno (nebo zvažuje tuto možnost) jít touto cestou.
Proto má distribuovaná výroba elektřiny „pro vlastní potřebu“ v Rusku poměrně dobré vyhlídky.
Vlastní výroba energie. Kdo z toho má prospěch
Ekonomika každého projektu je striktně individuální a určuje ji mnoho faktorů. Pokud se pokusíme co nejvíce zgeneralizovat, pak ve regionech s větší koncentrací výrobních kapacit a průmyslových podniků, s vyššími tarify na elektřinu a teplo, je vlastní výroba elektřiny objektivní šancí podstatně snížit náklady na nákup energetických zdrojů.
Sem je třeba zahrnout těžko přístupné a málo obydlené oblasti se slabě rozvinutou nebo zcela absentující infrastrukturou elektrických sítí, kde jsou bezesporu nejvyšší tarify za elektřinu.
V regionech, kde je méně spotřebitelů a dodavatelů elektřiny, a také větší podíl vyráběné elektřiny tvoří vodní elektrárny, jsou tarify výrazně nižší a ekonomika takových projektů v průmyslu není vždy výhodná. Nicméně pro podniky určitých odvětví, které mají možnost využívat alternativní paliva, například výrobní odpad, může být vlastní výroba výborným řešením. Jak je znázorněno na obrázku níže – teplárna na odpadních produktech dřevozpracujícího podniku.
Pokud hovoříme o generaci pro veřejné potřeby, veřejné budovy a objekty komerční a sociální infrastruktury, do nedávné doby byla ekonomika těchto projektů do značné míry určována úrovní rozvoje energetické infrastruktury regionu a neméně důležitou cenou technologického připojení spotřebitelů elektrické energie. S rozvojem trigeneračních technologií tato omezení vlastně přestala být rozhodující a vedlejší nebo vyráběné teplo v letním období se stalo možné využít pro potřeby klimatizace, což výrazně zvýšilo efektivitu energetických center.
Trigenerace: elektřina, teplo a chlad pro objekt
Trigenerace je poměrně samostatný směr rozvoje malé energetiky. Vyniká individualismem, protože cílí na uspokojení potřeb konkrétního objektu v energetických zdrojích.
První projekt s konceptem trigenerace byl vyvinut v roce 1998 společnými silami Ministerstva energetiky USA, národní laboratoře ORNL a výrobce ABCHM (absorpčně bromid-lithium chladicí stroj) BROAD a realizován v USA v roce 2001. Trigenerace se zakládá na použití absorpčních chladicích strojů, které jako hlavní zdroj energie využívají teplo a umožňují vyrábět chlad a teplo podle potřeb objektu. Při tom použití běžných kotlů, jak tomu je v kogeneraci, v této schématu není povinnou podmínkou.
Kromě tradičního tepla a elektřiny trigenerace zajišťuje výrobu chladu v ABCHM (ve formě vychlazené vody) pro technologické potřeby nebo pro klimatizaci prostor. Proces výroby elektřiny se tak či onak děje s velkými ztrátami tepelné energie (například s výfukovými plyny generátorových strojů).
Začlenění tohoto tepla do procesu výroby chladu jednak minimalizuje ztráty a zvyšuje celkovou účinnost cyklu, a jednak umožňuje snížit spotřebu elektrické energie objektu v porovnání s tradičními technologiemi výroby chladu s použitím parokompresních chladicích strojů.
Možnost pracovat s různými zdroji tepla (horká voda, vodní pára, spalinové plyny z generátorů, kotlů a pecí, stejně jako paliva (přírodní plyn, nafta atd.) umožňuje využívat ABHM na zcela různých objektech a využívat právě ten zdroj, který má podnik k dispozici.
Například v průmyslu lze využít odpadní teplo:
A na objektech městské správy, v komerčních a veřejných budovách je možné různé kombinace zdrojů tepla:
Trigenerační energetické centrum lze navrhnout a postavit s ohledem na potřebu elektřiny, ale také se zaměřit na spotřebu chladu objektu. Závisí to na tom, co z uvedeného je rozhodujícím kritériem pro spotřebitele. V prvním případě může být využití vedlejšího tepla v ABHM neúplné, zatímco ve druhém případě může být omezeno množství vlastní generované elektřiny (doplnění se provádí nákupem elektřiny z externí sítě).
Kde je trigenerace výhodná
Rozsah aplikace technologie je velmi široký: trigenerace se může stejně dobře integrovat do konceptu nějakého veřejného prostoru (například velkého obchodního centra nebo budovy letiště) i v energetické infrastruktuře průmyslového podniku. Vhodnost zavedení takových projektů a jejich výkonnost silně závisí na místních podmínkách jak ekonomických, tak klimatických, a pro průmyslové podniky také na nákladech na vyráběné produkty.
Prvním a nejdůležitějším kritériem je potřeba chladu. Nejrozšířenějším použitím v současnosti je klimatizace veřejných budov. Mohou to být jak obchodní centra, tak administrativní budovy, nemocniční a hotelové komplexy, sportovní zařízení, obchodně-zábavní centra a aquaparky, muzea a výstavní pavilony, budovy letišť – zkrátka všechny objekty, kde se současně nachází mnoho lidí, kde k vytvoření komfortní mikroklimatu je zapotřebí systém centrální klimatizace.
Nejvíce se osvědčuje aplikace trigenerace pro podobné objekty o rozloze od 20-30 tisíc m² (středně velké obchodní centrum) a končící až u obřích objektů o několika stovkách tisíc m² a více (obchodně-zábavní komplexy a letiště).
Na takových objektech musí být poptávka nejen po chladu a elektrické energii, ale i po teplovodním vytápění. Přičemž teplovodní vytápění není jen topení prostor v zimě, ale také celoroční dodávka teplé vody pro potřeby ohřevu vody (GVS). Čím více se využívají možnosti trigeneračního energetického centra, tím vyšší je jeho efektivita.
Na celém světě existuje mnoho příkladů použití trigenerace v hotelnictví, výstavbě a modernizaci letišť, vzdělávacích institucích, obchodních a administrativních kompleksech, datových centrech, a mnoho příkladů i v průmyslu — textilním, metalurgickém, potravinářském, chemickém, celulózno-papírenském, strojírenství a dalších.
Jako příklad uvedu jeden z objektů, pro který ve společnosti „“ vyvíjeli koncept trigeneračního energetického centra.
Při potřebě elektrické energie na průmyslovém podniku okolo 4 MW (vyráběné dvěma plynovými pístovými jednotkami (GPU)) je zapotřebí chlazení na úrovni 2,1 MW.
Chlad se generuje jedním absorpčním chladicím strojem na bázi bromidu lithia, který pracuje na výfukových plynech GPU. Přičemž jedna GPU zcela pokrývá 100% potřeby trigeneračního energetického centra v teple. Takže i při provozu jedné GPU má závod vždy potřebné množství chladu. Kromě toho, i když jsou obě plynové pístové jednotky mimo provoz, trigenerační energetické centrum si zachovává schopnost generovat teplo a chlad, protože má záložní zdroj tepla — zemní plyn.
Trigenerační energetické centrum
V závislosti na potřebách spotřebitele, jeho kategorii a požadavcích na rezervaci může být schéma trigenerace (představené na obrázku níže) velmi složité a může zahrnovat energetické a vodní kotle, odpadní kotle, parní nebo plynové turbíny, plnohodnotné úpravy vody atd.
Pro relativně malé objekty obvykle slouží plynová turbína nebo pístový agregát (na plyn nebo na naftu) s relativně malým elektrickým výkonem (1-6 MW) jako hlavní generující zařízení. Produkují elektrickou energii a vedlejší teplo z výfukových plynů a teplé vody, které se využívají v A BCHM. To je minimální a dostatečný základní soubor hlavního vybavení.
Ano, bez pomocných systémů se zde neobejdeme: chladicí věž, čerpadla, stanice reagenti pro zpracování oběhové vody pro její stabilizaci, automatizační systém a elektroinstalace, umožňující využití generované elektrické energie pro vlastní potřebu.
Ve většině případů je trigenerační centrum samostatnou budovou, buď kontejnery, nebo kombinací těchto řešení, protože požadavky na umístění elektrického a teplárenského vybavení se mírně liší.
Elektrické generující zařízení je relativně standardizované, na rozdíl od A BCHM, i když technicky složitější. Doba jeho výroby může činit od 6 do 12 měsíců a více.
Průměrná doba výroby A BCHM činí 3-6 měsíců (v závislosti na chladicím výkonu, počtu a typech zdrojů tepla).
Obecně výroba pomocného vybavení nepřekročí stejné termíny, takže celková doba realizace projektu výstavby trigenerační energetického centra v průměru činí 1,5 roku.
Výsledek
Za prvé, trigenerační centrum umožní snížit počet dodavatelů energie na jednoho – dodavatele plynu. Vyloučením nákupu elektrické energie a tepla je možné předně vyloučit jakákoliv rizika spojená s přerušováním dodávek energie.
Práce na teple s využitím relativně levné 'přebytečné energie' snižuje náklady na vyprodukovanou elektrickou energii a teplo ve srovnání s jejich nákupem. A celoroční vytížení generujících kapacit na teplo (v zimě pro vytápění, v létě pro klimatizaci a technologické potřeby) zajišťuje maximální účinnost. Samozřejmě, jako u jiných projektů, je hlavním požadavkem vypracování správné koncepce a její technicko-ekonomické odůvodnění.
Mezi dalšími výhodami je ekologičnost. Využitím výfukových plynů k výrobě užitečné energie snižujeme emise do atmosféry. Navíc, na rozdíl od tradičních technologií výroby chladu, kde jsou chladivy amoniak a freony, ABHKM používá jako chladivo vodu, což také minimalizuje ekologickou zátěž.
Zdroj: habr.com
