Verrattuna Euroopan maihin, joissa hajautetun energiantuotannon osuus on tällä hetkellä lähes 30 % kaikesta tuotannosta, Venäjällä hajautetun energian osuus on eri arvioiden mukaan nykyään enintään 5–10 %. Keskustellaanpa siitä, onko Venäjän... pysyä mukana globaaleissa trendeissä, ja kuluttajat ovat motivoituneita siirtymään kohti itsenäistä energiantoimitusta.
Numeroiden tuolla puolen. Etsi eroavaisuudet.
Venäjän ja Euroopan hajautettujen sähköntuotantojärjestelmien erot ulottuvat nykyään pelkkien numeroiden ulkopuolelle – ne ovat pohjimmiltaan täysin erilaisia malleja, sekä rakenteellisesti että taloudellisesti. Hajautetun sähköntuotannon kehitystä maassamme ohjasivat jonkin verran erilaiset motiivit kuin ne, jotka tulivat vastaavan kehityksen ensisijaiseksi ajuriksi Euroopassa, jossa pyrittiin kompensoimaan perinteisten polttoaineiden pulaa sisällyttämällä vaihtoehtoisia energialähteitä (mukaan lukien hukkaenergia) energialähteiden yhdistelmään. Venäjällä kuluttajien energiakustannusten alentaminen suunnitelmatalouden ja keskitetyn hinnoittelun puitteissa oli kuitenkin pitkään huomattavasti vähemmän ajankohtainen kysymys. Siksi omaa sähköntuotantoa harkittiin ensisijaisesti tapauksissa, joissa yritys oli erityisen suuri energiankuluttaja ja syrjäisen sijaintinsa vuoksi sillä oli vaikeuksia liittyä verkkoon.
Hajautetun energian standardien mukaan paikallisilla tuotantolaitoksilla oli suhteellisen suuri kapasiteetti – 10–500 MW (ja jopa enemmän) – riippuen tuotantotarpeista ja lähialueiden asukkaiden sähkön ja lämmön toimitustarkoituksesta. Koska lämmönsiirtoon pitkillä etäisyyksillä liittyy aina merkittäviä häviöitä, lämminvesivaraajia rakennettiin aktiivisesti vastaamaan yritysten ja kaupunkien paikallisiin tarpeisiin. Lisäksi paikallisia energialähteitä – olipa kyseessä sitten sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitokset tai kattilalaitokset – rakennettiin kaasulla, polttoöljyllä tai hiilellä, kun taas uusiutuvan energian teknologioita (vesivoimalaitoksia lukuun ottamatta) ja sekundäärisiä energialähteitä (SER) käytettiin yksittäistapauksissa. Nyt tilanne on muuttumassa: pienimuotoiset sähköntuotantolaitokset ovat vähitellen syntymässä, ja vaihtoehtoisia energialähteitä integroidaan energiataseeseen, vaikkakin vähäisemmässä määrin.
Länsimaissa tehdään paljon pientuotannon kehittämiseksi, ja viime aikoina virtuaalivoimalaitoksen (VPP) käsite on yleistynyt. Tämä järjestelmä yhdistää useimmat sähköntuotantomarkkinoiden toimijat – tuottajat (pienistä yksityisistä tuottajista yhteistuotantolaitoksiin) ja kuluttajat (asuinrakennuksista suuriin teollisuuslaitoksiin). VPP säätelee energiankulutusta tasoittamalla huippuja ja jakamalla kuormia uudelleen reaaliajassa käyttäen kaikkea käytettävissä olevaa järjestelmäkapasiteettia. Tällainen kehitys on kuitenkin mahdotonta ilman hallituksen kannustimia hajautetun tuotannon markkinoille ja vastaavia lainsäädäntömuutoksia.
Venäjällä kovan kilpailun ja keskitetyn sähkönjakelun monopolin olosuhteissa ylijäämäsähkön myyminen ulkoiseen verkkoon on mahdollista, mutta se on edelleen organisatorisesti ja kustannuksiltaan haastavaa. Siksi hajautettujen energialaitosten mahdollisuudet tulla täysivaltaisiksi markkinaosapuoliksi suurten toimittajien joukossa ovat tällä hetkellä erittäin pienet.
Oman tuotannon kehitys on kuitenkin epäilemättä tänä päivänä trendikästä. Sen kasvun tärkein ajuri on sähkönjakelun luotettavuus. Riippuvuus sähköntuotanto- ja verkkoyhtiöistä lisää tuottajien riskejä. Useimmat Venäjän suuret sähköntuotantolaitokset rakennettiin Neuvostoliiton aikana, ja niiden huomattava ikä on ilmiselvä. Teollisuuskuluttajille onnettomuudesta johtuva sähkökatko tuo mukanaan tuotannon pysähtymisen ja ilmeisten tappioiden riskin. Jos riskien vähentämistä tukevat taloudelliset kannustimet (jotka määräytyvät ensisijaisesti alueellisen toimittajan tariffipolitiikan perusteella) ja investointimahdollisuudet, oma tuotanto on 100-prosenttisesti perusteltua, ja yhä useammat teollisuusyritykset ovat nyt halukkaita (tai harkitsevat) tämän tien seuraamista.
Siksi hajautetun sähköntuotannon "omiin tarpeisiin" kehitysnäkymät Venäjällä ovat melko korkeat.
Oma tuotanto. Kuka siitä hyötyy?
Kunkin projektin taloudelliset vaikutukset ovat täysin yksilöllisiä ja määräytyvät useiden tekijöiden perusteella. Yleisesti ottaen alueilla, joilla on enemmän sähköntuotantokapasiteettia ja teollisuuslaitoksia sekä korkeammat sähkön ja lämmön hinnat, paikan päällä tapahtuva sähköntuotanto tarjoaa objektiivisen mahdollisuuden vähentää merkittävästi energiakustannuksia.
Tämä koskee myös vaikeasti saavutettavia ja harvaan asuttuja alueita, joilla on heikosti kehittynyt tai olematon sähköverkkoinfrastruktuuri ja joissa sähkön hinnat ovat epäilemättä korkeimmat.
Alueilla, joilla on vähemmän sähkön kuluttajia ja toimittajia ja joissa vesivoiman osuus sähköntuotannosta on suurempi, tariffit ovat huomattavasti alhaisemmat, eivätkä tällaisten teollisuushankkeiden taloudelliset vaikutukset ole aina edullisia. Tietyillä toimialoilla toimiville yrityksille, jotka voivat käyttää vaihtoehtoisia polttoaineita, kuten teollisuusjätettä, oma sähköntuotanto voi kuitenkin olla erinomainen ratkaisu. Esimerkiksi alla olevassa kuvassa on sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitos (CHP), joka käyttää puunjalostuslaitoksen jätettä.
Vielä äskettäin tällaisten hankkeiden taloudellisuus, olipa kyseessä sitten yleishyödylliset tarpeet, julkiset rakennukset tai kaupallinen ja sosiaalinen infrastruktuuri, määräytyi pitkälti alueen energiainfrastruktuurin kehitystason ja vähäisemmässä määrin sähkönkuluttajien verkkoon liittämisen kustannusten perusteella. Kolmoistuotantoteknologioiden kehittyessä tällaiset rajoitukset ovat käytännössä lakanneet olemasta ratkaiseva tekijä, ja hukkalämpöä tai kesällä tuotettua lämpöä voidaan nyt käyttää ilmastoinnissa, mikä lisää merkittävästi energiakeskusten tehokkuutta.
Kolmoistuotanto: sähköä, lämpöä ja kylmää laitokselle
Kolmoistuotanto on melko itsenäinen pienimuotoisen energiantuotannon alue. Sille on ominaista yksilöllinen lähestymistapa, koska se keskittyy tietyn laitoksen energiantarpeiden tyydyttämiseen.
Ensimmäinen kolmoistuotantoon perustuva projekti kehitettiin vuonna 1998 Yhdysvaltain energiaministeriön, ORNL:n ja litiumbromidi-absorptiojäähdytyskoneiden (ABRM) valmistajan BROADin yhteistyönä. Se otettiin käyttöön Yhdysvalloissa vuonna 2001. Kolmoistuotanto perustuu absorptiojäähdytyskoneiden käyttöön, jotka käyttävät lämpöä ensisijaisena energialähteenä ja tuottavat lämpöä ja kylmää laitoksen tarpeiden mukaan. Perinteisten kattiloiden käyttö, kuten yhteistuotannossa, ei ole tämän järjestelmän edellytys.
Perinteisen lämmön ja sähkön lisäksi kolmoistuotanto tarjoaa kylmän tuotantoa absorptiojäähdytysyksiköissä (jäähdytetyn veden muodossa) teollisiin prosesseihin tai ilmastointiin. Sähköntuotantoprosessiin liittyy väistämättä merkittäviä lämpöenergiahäviöitä (esimerkiksi generaattoreiden pakokaasujen kautta).
Tämän lämmön sisällyttäminen kylmän tuotantoprosessiin ensinnäkin minimoi häviöitä, mikä lisää kierron kokonaistehokkuutta, ja toiseksi se mahdollistaa laitoksen energiankulutuksen vähentämisen verrattuna perinteisiin kylmäntuotantoteknologioihin, joissa käytetään höyrypuristusjäähdytyskoneita.
Mahdollisuus toimia erilaisilla lämmönlähteillä (kuuma vesi, höyry, generaattoreiden, kattiloiden ja uunien pakokaasut sekä polttoaine (maakaasu, dieselpolttoaine jne.) mahdollistaa absorptiojäähdyttimen käytön monenlaisissa kohteissa hyödyntäen yrityksen käytettävissä olevia resursseja.
Näin ollen hukkalämpöä voidaan hyödyntää teollisuudessa:
Ja kunnallisissa tiloissa, kaupallisissa ja julkisissa rakennuksissa, on mahdollista käyttää erilaisia lämmönlähteiden yhdistelmiä:
Kolmoistuotantovoimalaitos voidaan suunnitella ja rakentaa sähköntarpeen tai laitoksen jäähdytyskulutuksen perusteella. Tämä riippuu siitä, kumpi näistä on kuluttajalle määräävä tekijä. Ensimmäisessä tapauksessa absorptiojäähdyttimen hukkalämmön hyödyntäminen ei välttämättä ole täydellistä, kun taas toisessa tapauksessa laitoksen oman sähköntuotannon kapasiteetti voi olla rajallinen (täydennetään ostamalla sähköä ulkoisesta verkosta).
Missä kolmoistuotanto on hyödyllistä
Teknologian sovellusalue on varsin laaja: kolmoistuotanto voidaan integroida yhtä hyvin julkisen tilan (esimerkiksi suuren ostoskeskuksen tai lentokentän terminaalin) suunnitteluun kuin teollisuusyrityksen energiainfrastruktuuriin. Tällaisten hankkeiden toteuttamiskelpoisuus ja niiden suorituskyky riippuvat vahvasti paikallisista taloudellisista ja ilmastollisista olosuhteista ja teollisuusyritysten osalta myös niiden tuotantokustannuksista.
Ensimmäinen ja tärkein kriteeri on jäähdytyksen tarve. Yleisin käyttökohde nykyään on julkisten rakennusten ilmastointi. Näitä ovat liikekeskukset, hallintorakennukset, sairaalat ja hotellikompleksit, urheilutilat, ostos- ja viihdekeskukset sekä vesipuistot, museot ja näyttelypaviljongit, lentokenttäterminaalit – lyhyesti sanottuna kaikki tilat, joissa kokoontuu suuri määrä ihmisiä ja joissa tarvitaan keskitettyä ilmastointijärjestelmää mukavan mikroilmaston luomiseksi.
ABHM:n käyttö on perusteltuinta sellaisissa tiloissa, joiden pinta-ala vaihtelee 20–30 tuhannesta neliömetristä (keskikokoiset liikekeskukset) jättimäisiin, useiden satojen tuhansien neliömetrien tai jopa suurempiin tiloihin (ostos- ja viihdekeskukset ja lentokentät).
Tällaisten laitosten on kuitenkin vaadittava paitsi jäähdytystä ja sähköä myös lämpöä. Lämmöntuotanto ei ainoastaan tarjoa tilojen lämmitystä talvella, vaan myös ympärivuotista lämmintä vettä kotitalouksien lämmintä vettä varten. Mitä paremmin kolmoistuotantolaitos hyödyntää kapasiteettiaan, sitä suurempi on sen hyötysuhde.
Kolmoistuotannon sovelluksista on lukuisia esimerkkejä maailmanlaajuisesti, mukaan lukien hotelli- ja ravintola-ala, lentokenttien rakentaminen ja modernisointi, oppilaitokset, liike- ja hallintokeskukset sekä datakeskukset. Esimerkkejä on myös teollisuudessa, kuten tekstiili-, metallurgia-, elintarvike-, kemikaali-, sellu- ja paperiteollisuudessa, koneenrakennuksessa ja muualla.
Esimerkkinä annan yhden niistä kohteista, joita varten yritys ”"kehitti kolmoistuotantoenergiakeskuksen konseptin.
Koska teollisuusyrityksen sähköenergian kysyntä on noin 4 MW (kahden kaasumäntäyksikön (GPU) tuottama), tarvitaan 2,1 MW:n jäähdytysteho.
Kylmyys tuotetaan yhdellä litiumbromidi-absorptiojäähdytysyksiköllä, jota käyttävät kaasumäntäyksikön pakokaasut. Tämä yksi kaasumäntäyksikkö kattaa täysin absorptiojäähdytyskoneen lämmöntarpeen. Näin ollen, vaikka vain yksi kaasumäntäyksikkö olisi toiminnassa, laitos saa aina tarvittavan määrän kylmää. Lisäksi, vaikka molemmat kaasumäntäyksiköt olisivat sammutettuina, absorptiojäähdytyskone säilyttää kyvyn tuottaa lämpöä ja kylmää, koska sillä on varalämmönlähde – maakaasu.
Kolmoistuotantovoimalaitos
Kuluttajan tarpeista, luokasta ja redundanssivaatimuksista riippuen kolmoistuotantojärjestelmä (alla olevassa kuvassa) voi olla hyvin monimutkainen ja se voi sisältää sähkö- ja lämminvesikattiloita, hukkalämpökattiloita, höyry- tai kaasuturbiineja, kattavan vedenkäsittelyn jne.
Suhteellisen pienissä laitoksissa ensisijainen tuotantoyksikkö on kuitenkin tyypillisesti kaasuturbiini- tai mäntäyksikkö (kaasulla tai dieselillä toimiva), jonka sähköteho on suhteellisen alhainen (1–6 MW). Nämä yksiköt tuottavat sähköä ja hukkalämpöä pakokaasusta ja kuumasta vedestä, joita hyödynnetään absorptiojäähdyttimessä. Tämä on vähimmäis- ja riittävä ensisijainen laitekokonaisuus.
Kyllä, emme voi tehdä ilman apujärjestelmiä täällä: jäähdytystornia, pumppuja, reagenssikäsittelyasemaa veden kierrättämiseksi sen vakauttamiseksi, automaatiojärjestelmää ja sähkölaitteita, jotka mahdollistavat tuotetun sähkön käytön omiin tarpeisiimme.
Useimmissa tapauksissa kolmoistuotantokeskus on erillinen rakennus, konttiyksikkö tai näiden ratkaisujen yhdistelmä, koska sähkö- ja lämpöä tuottavien laitteiden sijoitteluvaatimukset vaihtelevat jonkin verran.
Sähköntuotantolaitteet ovat melko standardoituja, toisin kuin absorptiojäähdytyskoneet, vaikkakin teknisesti monimutkaisempia. Niiden valmistuksen läpimenoajat voivat vaihdella 6–12 kuukaudesta tai jopa pidempään.
ABHM-laitteen keskimääräinen tuotantoaika on 3–6 kuukautta (riippuen jäähdytystehosta, lämmönlähteiden lukumäärästä ja tyypistä).
Apulaitteiden tuotanto ei pääsääntöisesti ylitä samaa aikaväliä, joten kolmoistuotantolaitoksen rakennusprojektin kokonaiskesto on keskimäärin 1,5 vuotta.
Tulos
Ensinnäkin kolmoistuotantokeskus vähentää energiantoimittajien määrän yhteen – kaasuntoimittajaan. Poistamalla sähkön ja lämmön ostamisen tarpeen se poistaa myös sähkökatkoihin liittyvät riskit.
Lämmön tuottaminen suhteellisen edullisella "ylijäämäenergialla" alentaa tuotetun sähkön ja lämmön kustannuksia verrattuna sen ostamiseen. Ja lämmöntuotantokapasiteetin ympärivuotinen käyttö (lämmitykseen talvella ja ilmastoinnin ja prosessien tarpeisiin kesällä) varmistaa maksimaalisen hyötysuhteen. Kuten muissakin hankkeissa, keskeinen vaatimus on tietenkin järkevän konseptin kehittäminen ja sen toteutettavuustutkimus.
Lisäetuna on sen ympäristöystävällisyys. Käyttämällä pakokaasuja hyödyllisen energian tuottamiseen vähennämme ilmakehään joutuvia päästöjä. Lisäksi, toisin kuin perinteiset jäähdytystekniikat, joissa käytetään kylmäaineina ammoniakkia ja freoneja, absorptiojäähdytyskone käyttää kylmäaineena vettä, mikä myös minimoi ympäristövaikutukset.
Lähde: will.com
