Kolmikenerge: alternatiiv keskse energiatootmisele

Võrreldes Euroopa riikidega, kus jaotatud tootmise osakaal moodustab täna peaaegu 30% kogu tootmisest, on Venemaal eri hinnangute kohaselt jaotatud energia osakaal täna mitte rohkem kui 5-10%. Räägime sellest, kas Venemaa jaotatud energial on võimalusi jõuda globaalsele tasemele. jaotatud energia jõuda globaalsele trendile, ja kas tarbijatel on motivatsiooni liikuda sõltumatuma energia varustamise suunas.  

Allikas

Numbrite kõrval. Leia erinevused

Praegu ei piirdu Venemaa ja Euroopa jaotatud elektritootmise süsteemide erinevused ainult numbritega — põhimõtteliselt on need täiesti erinevad mudelid nii struktuuri kui ka majandusliku aspekti poolest. Jaotatud tootmise areng meie riigis oli motiveeritud argumentidest, mis erinevad nendest, mis said peamiseks jõudmiseks samalaadsetes protsessides Euroopas, kes püüdis tasakaalustada traditsiooniliste kütuste puudujääki, kaasates energiatootmisprotsessi alternatiivseid energiaallikaid (sealhulgas sekundaarseid energiaressursse). Venemaal aga olid probleemid energiaressursside ostu kulude vähendamisel tarbijatele plaanimajanduse ja tsentraliseeritud hinnakujunduse tingimustes pikka aega oluliselt vähem aktuaalsed, seega mõeldi enda elektritootmisele peamiselt juhtudel, kui ettevõte oli eriti suur energiatootja ja seetõttu, et selle kaugus tegi võrku ühendamise raskeks.

Jaotatud energia ala mõõtmete järgi olid oma võimsuse objektid üsna kõrged — vahemikus 10 kuni 500 MW (ja isegi rohkem) — tootmise vajadustest ja kohalike asulate varustamisest elektri ja soojusega sõltuvalt. Kuna sooja edastamine pikemate vahemaade kaudu kaasneb alati märkimisväärsete kaotustega, ehitati aktiivselt kohalikke veekatlamaju ettevõtete ja linnade vajaduste rahuldamiseks. Lisaks sellele ehitati oma energiaallikad — olgu need siis soojuselektrijaamad või katlamajad, mis töötasid gaasi, kütteõli või kivisöega, ja taastuvenergia (REI) tehnoloogiad, välja arvatud hüdroelektrijaamad, ning sekundaarsete energiaallikate (VER) kasutamine oli üksikute juhtumitega piiratud. Praegu muutub olukord: vähese elektri genereerimise objektid hakkavad vaikselt ilmuma ja energiabalanzi kaasatakse, kuigi vähemal määral, alternatiivseid energiaallikaid.

Läänes tehakse palju väike genereerimise arendamiseks, ning viimastel aegadel on laialdaselt levinud virtuaalse elektrijaama (VEJ) kontseptsioon. See on süsteem, mis ühendab suures osas elektri genereerimise turu mängijaid — tootjad (alates väikestest generaatoritest eraomandis majades kuni koostootmisjaamadeni) ja tarbijad (alates elumajadest kuni suurte tööstusettevõteteni). VEJ reguleerib energiatarbimist, siludes koormustippe ja jaotades koormusi reaalajas, kasutades süsteemi kõiki sellele kergesti kergesti kergesti saadaval olevaid ressursse. Kuid selline evolutsioon on võimatu ilma riigi toetavast ajendist ja vastavatest seadusandlikest muudatustest. 

Venemaal, kus on ranged konkurentsitingimused ja monopoliseeritud tsentraliseeritud elektrivarustus, jääb toodetud elektrienergia üleminek ülejäänud võrku, kuigi lahendatav, kuid kaugel lihtsast ülesandest nii korraldamise kui ka kulude osas. Seetõttu on praegu jaotatud energia objektidel väga vähe võimalusi saada turu täisväärtuslikeks osalejateks suurte tarnijate seas.

Kuid omalaadse elektri genereerimise areng on täna kindlasti trendikas. Peamine tegur selle kasvuks on usaldusväärne energiatarnimine. Sõltuvus tootmisest ja võrguettevõtetest suurendab tootjate riske. Enamik suuri tootmisobjekte Venemaal on ehitatud veel Nõukogude Liidu ajal, ja nende muljetavaldav vanus annab end tunda. Tööstusliku tarbija jaoks tähendab energiatarnimise katkestamine avarii tõttu tootmise seiskumise riski ja selgeid kahjusid. Kui soov riske vähendada on seotud majanduslike motiividega (mida määravad peamiselt piirkondliku teenusepakkuja tariifipoliitika) ja investeerimisvõimalustega, siis omalaadne genereerimine õigustab end 100%, ja üha rohkem tööstusettevõtteid on valmis (või kaaluvad selle võimaluse) selle tee valima.

Seega on Venemaal jaotatud elektrienergia „oma vajaduste jaoks” arenguperspektiivid üsna kõrged.

Omaloodud genereerimine. Kellele see on kasulik

Iga projekti majandus on rangelt individuaalne ja määratakse paljude teguritega. Kui proovida maksimaalselt üldistada, siis piirkondades, kus on rohkem genereerimisseadmeid ja tööstusettevõtteid, kus elektri- ja soojusenergiate tariifid on kõrgemad, on omalaadne elektrigeneratsioon objektiivne võimalus oluliselt vähendada energiate ostmiskulusid.

Siia juurde tuleks liita raskesti ligipääsetavad ja harvaasustatud piirkonnad, kus elektrivõrkude infrastruktuur on nõrk või täiesti puudub, kus on kindlasti kõrgeimad elektritariifid.

Piirkondades, kus on vähem elektri tarbijaid ja teenusepakkujaid, samuti kus suurem osa toodetavast elektrienergiast on hüdropatareid, on tariifid märgatavalt madalamad, ja selliste projektide majandus tööstuses ei pruugi alati kasulik olla. Siiski võib teatud valdkondade ettevõtted, kellel on võimalus kasutada alternatiivset kütust, näiteks tootmisjäätmeid, omalaadne genereerimine olla suurepärane lahendus. Nii et alloleval pildil - soojuselektrijaam puidutöötlemise ettevõtte tootmisjäätmetest.

Kui me räägime kommunaalteenuste, avalike hoonete ja äri- ning sotsiaalinffrastruktuuri objektide genereerimisest, siis kuni hiljuti määras sarnaste projektide ekonomikate suurel määral piirkonna energiatootmisinfrastruktuuri arengu tase ja mitte vähem hind, millega tarbijad said elektrienergiale tehniliselt liituda. Kolmikgeneratsioonitehnoloogiate arenguga on sarnased piirangud tegelikult lakkanud olemast määravad ning suveperioodil saadud kõrval- või genereeritud soojust on nüüd võimalik kasutada kliimaseadmete vajaduste rahuldamiseks, mis on oluliselt suurendanud energiakeskuste efektiivsust.

Kolmikgeneratsioon: elektrienergia, soojus ja külm objektile

Kolmikgeneratsioon on üsna iseseisev suund väikeenergeetika arengus. See erineb individualismist, kuna keskendub konkreetse objekti energiatoodangut kätkestamise rahuldamisele.

Esimene projekt kolmikgeneratsiooni kontseptsiooniga töötati välja 1998. aastal USA Energiaministeeriumi, rahvuslabori ORNL ja ettevõtte BROAD (absorptsioon-bromistiit-jahutustootjad) ühiselt ning viidi ellu Ameerika Ühendriikides 2001. aastal. Kolmikgeneratsioon põhineb absorptsioonjahutusseadmete kasutamisel, mis kasutavad peamise energiaallikana soojust ja võimaldavad genereerida soojust ning külma objekti vajaduste järgi. Tavaliste katelde kasutamine, nagu ko-generatsiooni puhul, ei ole sellises skeemis vajalik nõue.

Lisaks traditsioonilistele soojusele ja elektrile pakub kolmikgeneratsioon AБHXM-i (külma veena) tootmist tehniliste vajaduste või ruumide jahutamiseks. Elektrienergia tootmise protsess toimub paratamatult suurte soojusenergia kadudega (näiteks generaatorite heitgaaside kaudu).

Selle sooja kaasamine külma saamise protsessi minimeerib kaotusi, suurendades tsükli lõpp-kasutuse efektiivsust, ning võimaldab vähendada objekti elektrienergia tarbimist võrreldes traditsiooniliste jahutustehnoloogiate, nagu aurukompresjonide jahutusmasinate, kasutamisega.

Võime töötada erinevate soojusallikate pealt (kuum vesi, veepaar, heitgaasid generaatorite, katelde ja ahjude süsteemidest ning kütused (looduslik gaas, diisel jne) võimaldab kasutada ABHM-i täiesti erinevates objektides, kaasates just selle ressursi, mis on ettevõtte käsutuses.

Nii saab tööstuses kasutada jääksoojust:

Ja linnainfrastruktuuri objektidel, kaubanduse ja avalikes hoonetes on võimalikud erinevad soojusallikate kombinatsioonid:

Trigeeneratsioonikeskust saab arvutada ja ehitada, lähtudes elektrienergia vajadustest, või tuginedes objekti külmakasutusele. Olenevalt sellest, mis neist on tarbija jaoks määrav kriteerium. Esimesel juhul võib kõrvalsaadava sooja kasutamine ABHM-is olla mittetäielik, teisel juhul võib esineda piirang enda genereeritud elektrienergia osas (täiendamine toimub ostetud elektrienergia kaudu välisest võrku).

Kus on kolmekordse genereerimise eelised

Tehnoloogia rakendamisvõimalused on väga laiad: kolmekordne genereerimine võib sama hästi sobituda nii mõnegi avaliku ruumi kontseptsiooniga (näiteks suure kaubanduskeskuse või lennujaama hoonega), kui ka tööstusettevõtte energiainfrastruktuuri. Selliste projektide ajaline otstarve ja tootlikkus sõltuvad tugevalt kohalikest tingimustest, nii majanduslikest kui ka kliimatingimustest, ning tööstusettevõtete puhul ka toote tootmiskuludest.

Esimene ja kõige olulisem kriteerium on külma vajadus. Praegu on kõige levinum kasutusvaldkond – avalike hoonete konditsioneerimine. Need võivad olla nii ärihooned kui ka administratiivhooned, haiglad ja hotellikompleksid, sporditegevused, kaubandus- ja meelelahutuskeskused ning veesõidukid, muuseumid ja näitusepaviljonid, lennujaamade hooned – sõnaga kõik objektid, kus viibib korraga palju inimesi, kus mugava mikroklimaadi loomiseks on vajalik keskkondlik konditsioneerimisseade.

ABHM-i rakendamine on kõige õigustatum sarnaste objektide puhul, mille pindala on alates 20-30 tuhandest ruutmeetrist (keskmise suurusega ärihoone) ja ulatudes hiiglaslike objektideni, mille pindala on mitu sada tuhat ruutmeetrit või rohkem (kaubandus- ja meelelahutuskeskused ning lennujaamad).

Kuid sellistes objektides peab olema nõudlust mitte ainult külma ja elektri, vaid ka soojusenergia järele. Lisaks ei tähenda soojustamine mitte ainult ruumide kütmist talveperioodil, vaid ka aastaringset objekti kuuma vee pakkumist tarbimise vajadustele. Mida täielikumalt kasutatakse kolmikenergia keskuse võimalusi, seda kõrgem on selle efektiivsus.

Kogu maailmas on arvukalt näiteid kolmikenergia rakendamisest hotellinduses, lennujaamade ehituses ja moderniseerimises, haridussektoris, ärikeskustes ja administratiivkompleksides, andmekeskustes, samuti mitmesugustes tööstusharudes — sealhulgas tekstiilse, metallurgia, toiduainete, keemilise, tselluloosi ja paberitehnoloogia, masinatööstuse jne.

Kuna näitena toome esile ühe objekti, mille jaoks töötati ettevõttes "Esimene insener" välja kolmikenergia keskuse kontseptsioon.

Tööstusettevõtte elektrienergia vajadus on umbes 4 MW (kahest gaasipõlemisseadmest (GPU) toodetud), samas nõutakse jahutusvõimet 2,1 MW.

Jahutust toodab üks absorptsiooniline broomliitiumhüdrauliline jahutusseade, mis töötab GPU heitgaaside peal. Sel juhul katab üks GPU täielikult ABHM-i soojuse vajaduse. Seega on ka ühe GPU töötamisel tehas alati varustatud vajaliku külmaga. Lisaks, kui mõlemad gaasipõlemisseadmed on välja lülitatud, säilitab ABHM soojuse ja külma genereerimise võime, kuna tal on reserveeritud soojuse allikas — maagaas.

Kolmikenergia keskus

Sõltuvalt tarbija vajadustest, tema kategooriast ja reserveerimise nõuetest võib kolmikenergia skeem (mis on esitatud alloleval joonisel) olla väga keeruline ja see võib sisaldada energiatootmis- ja veeküttekatlaid, gaasiliste või auruturbiine, täielikku veetöötlemist jms.

Kuid suhteliselt väikeste objektide jaoks on peamine energiatootmise süsteem tavaliselt gaasiturbine või sisepõlemismootor (kas gaasi või diisel) suhteliselt madala elektrivõimsusega (1-6 MW). Need toodavad elektrit ja kõrvalsoojuse heitgaase ja sooja vett, mis utiliseeritakse AÜHM-is. See on minimaalne ja piisav põhivarustuse komplekt.

Jah, siin ei saa hakkama ilma abisüsteemideta: jahutus torn, pumbad, reaktiivse töötlemise jaama korduvvee stabiliseerimiseks, automatiseerimissüsteem ja elektri varustus, mis võimaldavad genereeritud elektrit enda vajaduste rahuldamiseks kasutada.

Enamikul juhtudel on trigeneratsiooni keskus eraldi hoone, kas konteinerlahenduses või nende kombinatsioon, kuna nõuded elektri- ja soojuse genereerimise seadmete paigutamisele erinevad mõnevõrra.

Elektrigeneratsiooniseadmed on piisavalt standardiseeritud, erinevalt AÜHM-st, kuigi tehniliselt keerukamad. Nende valmimisaeg võib olla 6 kuni 12 kuud ja isegi kauem.

Keskmine AÜHM-i valmimisaeg on 3-6 kuud (sõltuvalt külma tootmisvõimsusest, soojuse allikate arvust ja tüüpide arvust).

Reeglina ei ületa abiseadmete valmistamine samu tähtaegu, seega on trigeneratsiooni energiasüsteemi ehitusprojekti üldine teostusaeg keskmiselt 1,5 aastat.

Tulemus

Esiteks võimaldab trigeneratsiooni keskus vähendada energiatarnijate arvu üheks – gaasitarnijaks. Elektri ja soojuse ostmise kõrvaldamine võimaldab esmajärjekorras välistada kõik riskid, mis on seotud energiavarustuse katkemisega.

Töö soojusel, kasutades suhteliselt odavat "üleliigset energiat", alandab toodetud elektri ja soojustootmise kulusid võrreldes selle ostmisega. Ja aastaringne genereerivate võimsuste koormamine soojuse osas (talvel küttes, suvel – konditsioneerimiseks ja tehniliste vajaduste jaoks) võimaldab tagada maksimaalse efektiivsuse. Loomulikult, nagu teiste projektide puhul, on peamine tingimus õige kontseptsiooni väljatöötamine ja selle tehnilis-majanduslik põhjendus.

Lisa plussidena on keskkonnasõbralikkus. Kasutades heitgaase kasulikku energiatootmiseks, vähendame õhusaaste taset. Lisaks, erinevalt traditsioonilistest kütte- ja jahutustehnoloogiatest, kus jahutusagensiteks on ammoniaak ja freoonid, kasutab ABHKM jahutusagensina vett, mis vähendab samuti keskkonnakoormust.

Allikas: habr.com