U usporedbi s europskim zemljama, gdje danas skoro 30% sve proizvodnje dolazi iz objekata distribuirane proizvodnje, u Rusiji, prema različitim procjenama, udio distribuirane energije danas ne prelazi 5-10%. Razgovarajmo o tome imaju li šanse ruske da sustigne svjetske trendove, a potrošači motivaciju da krenu prema neovisnom opskrbljivanju energijom.
Osim brojeva. Pronađi razlike
Razlike između sustava distribuirane proizvodnje električne energije u Rusiji i Europi danas nisu samo u brojkama – radi se o potpuno različitim modelima, kako u strukturi, tako i s ekonomskog stajališta. Razvoj distribuirane proizvodnje u našoj zemlji imao je motive koji se razlikuju od onih koji su postali glavna pokretačka snaga sličnog procesa u Europi, koja je nastojala nadoknaditi nedostatak tradicionalnih izvora goriva uključivanjem alternativnih izvora energije u energetski sklop (uključujući sekundarne energetske resurse). U Rusiji je, međutim, pitanje smanjenja troškova kupnje energetskih resursa za potrošače u uvjetima planske ekonomije i centraliziranog oblikovanja tarifa dugo vremena imalo znatno manju važnost, pa se o vlastitoj proizvodnji struje uglavnom razmišljalo u onim slučajevima kada je poduzeće bilo osobito veliki potrošač energije i zbog svoje udaljenosti imalo poteškoća s povezivanjem na mreže.
U okviru distribuirane energetike, objekti vlastite generacije imali su prilično visoke snage — od 10 do 500 MW (pa čak i više) — ovisno o potrebama proizvodnje i radi opskrbe obližnjih naselja električnom energijom i toplinom. Kako je prijenos topline na daljinu uvijek povezan s značajnim gubicima, aktivno se gradila kotlovnica za grijanje vode za vlastite potrebe poduzeća i gradova. Osim toga, vlastiti izvori energije — bili to TET (toplane) ili kotlovnice, gradili su se na plinu, lož ulju ili ugljenu, a tehnologije OIE (obnovljivi izvori energije), osim hidroelektrana, i SEK (sekundarni energetski resursi) primjenjivale su se u pojedinačnim slučajevima. Sada se slika mijenja: postupno se pojavljuju objekti male električne generacije, a alternativni izvori energije, iako u manjoj mjeri, uključuju se u energetski balans.
Na Zapadu se mnogo toga radi na razvoju male generacije, a u posljednje vrijeme široko se proširila koncept virtualne elektrane (VEP). To je sustav koji povezuje većinu sudionika na tržištu električne generacije — proizvođače (od malih generatora privatnih kućanstava do kogeneracijskih stanica) i potrošače (od stambenih zgrada do velikih industrijskih poduzeća). VEP regulira potrošnju energije, ublažava vrhove i prebacuje opterećenja u stvarnom vremenu, koristeći sve dostupne kapacitete sustava. Međutim, takva evolucija nije moguća bez poticanja tržišta distribuirane generacije od strane države i bez odgovarajućih promjena u zakonodavstvu.
U Rusiji, u uvjetima oštre konkurencije i monopola centraliziranog elektroopskrbe, realizacija viška proizvedene električne energije u vanjsku mrežu ostaje, iako rješiva, daleko od jednostavne organizacijske i financijske zadaće. Stoga su trenutno šanse da postanu punopravni sudionici tržišta među velikim dobavljačima za objekte distribuirane energetike izuzetno male.
Ipak, razvoj vlastite proizvodnje energije danas je bez sumnje u trendu. Glavni faktor njenog rasta je pouzdanost opskrbe energijom. Ovisnost o generacijskim i mrežnim kompanijama povećava rizike proizvođača. Većina velikih objekata proizvodnje u Rusiji izgrađena je još u doba SSSR-a, a njihova solidna starost daje do znanja. Za industrijskog potrošača prekid opskrbe energijom uslijed nesreće predstavlja rizik od obustave proizvodnje i očitih gubitaka. Ako se smanjenju rizika pridruže ekonomski motivi (koji su u glavnom određeni tarifnom politikom regionalnog dobavljača) i investicijske mogućnosti, tada vlastita proizvodnja opravdava sebe 100%, a sve više industrijskih poduzeća danas je spremno (ili razmatraju tu mogućnost) krenuti tim putem.
Stoga su perspektive razvoja distribuirane električne energije "za vlastite potrebe" u Rusiji prilično visoke.
Vlastita produkcija. Kome je isplativa
Ekonomija svakog projekta strogo je individualna i određena nizom faktora. Ako se pokušamo maksimalno generalizirati, onda u regijama s većom koncentracijom proizvodnih kapaciteta i industrijskih poduzeća, višim tarifama za električnu energiju i toplinu, vlastita električna proizvodnja je objektivna prilika za značajno smanjenje troškova za kupnju energetskih resursa.
Ovdje je potrebno uključiti i teško dostupne i slabo naseljene regije s nerazvijenom ili potpuno nepostojećom infrastrukturom električnih mreža, gdje su, bez sumnje, najviše cijene električne energije.
U regijama gdje ima manje potrošača i dobavljača električne energije, a također većina proizvedene električne energije dolazi iz HEP-a, tarife su znatno niže, a ekonomija takvih projekata u industriji nije uvijek povoljna. Međutim, za poduzeća određenih sektora, koja imaju mogućnost korištenja alternativnog goriva, poput otpadnog materijala, vlastita proizvodnja može biti odlično rješenje. Tako na slici ispod - TPP na otpadima drvoprerađivačkog poduzeća.
Kada govorimo o generaciji za komunalne potrebe, javne zgrade i objekte komercijalne i socijalne infrastrukture, do nedavno je ekonomija takvih projekata u znatnoj mjeri bila određena razinom razvoja energetske infrastrukture u regiji i, u istoj mjeri, troškovima tehnološkog priključenja potrošača električne energije. Razvoj trigeneracijskih tehnologija učinio je slična ograničenja praktički neodređujućima, a otpadna ili proizvedena toplina tijekom ljeta sada se može koristiti za potrebe klimatizacije, što je značajno povećalo učinkovitost energetskih centara.
Trigeneracija: električna energija, toplina i hladnoća za objekt
Trigeneracija je prilično samostalan smjer razvoja male energetike. Odlikuje se individualizmom, budući da se usmjerava na zadovoljavanje potreba konkretnih objekata za energentima.
Prvi projekt s konceptom trigeneracije razvijen je 1998. godine zajedničkim naporima Ministarstva energetike SAD-a, nacionalne laboratorije ORNL i proizvođača ABHM (apsorpcijske bromistolitijske rashladne mašine) BROAD, a realiziran je u SAD-u 2001. godine. Trigeneracija se temelji na primjeni apsorpcijskih rashladnih mašina koje kao glavni izvor energije koriste toplinu i omogućavaju proizvodnju hladnoće i topline u zavisnosti od potreba objekta. Upotreba običnih kotlova, kao u kogeneraciji, u takvoj shemi nije obavezna.
Osim tradicionalne topline i električne energije, trigeneracija osigurava proizvodnju hladnoće u ABHM (u obliku ohlađene vode) za tehnološke potrebe ili za klimatizaciju prostora. Proces proizvodnje električne energije na ovaj ili onaj način dolazi uz velike gubitke toplotne energije (na primjer, kroz ispušne plinove generatora).
Uključivanje ove topline u proces proizvodnje hladnoće, s jedne strane, minimizira gubitke povećavajući konačni koeficijent korisnosti ciklusa, a s druge strane smanjuje potrošnju električne energije objekta u odnosu na tradicionalne tehnologije proizvodnje hladnoće s korištenjem parokompresionih rashladnih mašina.
Mogućnost rada s različitim izvorima topline (topla voda, vodena para, otpadni plinovi iz generatora, kotlova i peći, kao i gorivima (prirodni plin, dizelsko gorivo i slično) omogućava korištenje ABHM-a u potpuno različitim objektima, koristeći upravo onaj resurs koji je dostupan poduzeću.
Tako se u industriji može koristiti otpadna toplina:
A u objektima gradske infrastrukture, u komercijalnim i javnim zgradama moguća su različita kombinacija izvora topline:
Trigeneracijski energetski centar može se planirati i graditi, ovisno o potrebama za električnom energijom, a može se oslanjati i na potražnju za hladnom. Ovisno o tome što od navedenoga predstavlja odlučujući kriterij za korisnika. U prvom slučaju, iskorištavanje nusproizvoda topline u ABHM-u može biti nepotpuno, dok u drugom slučaju može doći do ograničenja vlastite generirane električne energije (dopuna se vrši kupnjom električne energije iz vanjske mreže).
Gdje je trigeneracija isplativa
Područje primjene tehnologije je široko: trigeneracija se može jednako dobro uklopiti i u koncept nekog javnog prostora (npr. velikog trgovačkog centra ili zgrade aerodroma), i u energetski sustav industrijskog poduzeća. Opravdanost implementacije takvih projekata i njihova učinkovitost uvelike ovise o lokalnim uvjetima, kako ekonomskim tako i klimatskim, a za industrijska poduzeća dodatno i o troškovima proizvedene robe.
Prvi i najvažniji kriterij — potrebna količina hladnoće. Najčešća primjena danas je — klimatizacija javnih zgrada. To mogu biti poslovni centri, administrativne zgrade, bolnički i hotelski kompleks, sportski objekti, trgovačko-zabavni centri i akvaparkovi, muzeji i izložbeni paviljoni, zgrade aerodroma — riječju, svi objekti gdje se istovremeno nalazi mnoštvo ljudi, gdje za stvaranje ugodne mikroklime potrebna je sustav centralnog klimatiziranja.
Najprikladnija je primjena trigeneracije za slične objekte površine od 20-30 tisuća kvadratnih metara (srednje veliki poslovni centri) pa do gigantskih objekata od nekoliko stotina tisuća kvadratnih metara ili čak više (trgovinsko-zabavni kompleksi i zračne luke).
Međutim, na takvim objektima mora postojati potražnja ne samo za hladnoćom i električnom energijom, već i za opskrbom toplinom. Pri tome, opskrba toplinom nije samo grijanje prostora zimi, već i cjelogodišnje opskrbljivanje objekta toplom vodom za potrebe GVS-a. Što se više koriste mogućnosti trigeneracijskog energetsko centra, to je njegova učinkovitost veća.
U cijelom svijetu postoji mnogo primjera primjene trigeneracije u hotelijerstvu, građevinarstvu i modernizaciji zračnih luka, obrazovnim institucijama, poslovnim i administrativnim kompleksima, centrima za obradu podataka, a ima i puno primjera u industriji — tekstilnoj, metalurškoj, prehrambenoj, kemijskoj, industriji celuloze i papira, strojarstvu itd.
Kao primjer ću navesti jedan od objekata za koji je u tvrtki „“ razvijena koncepcija trigeneracijskog energetsko centra.
Pri potražnji za električnom energijom u industrijskom poduzeću od približno 4 MW (proizvedenim s dvije plinsko-klipne jedinice (GKJ)), potrebna je opskrba hladnoćom na razini od 2,1 MW.
Hladnoća se generira jednom apsorpcijskom bromolitijskom rashladnom mašinom koja radi na ispušnim plinovima GKJ-a. Pritom jedna GKJ potpuno pokriva 100% potreba trigeneracijske mašine za toplinu. Tako, čak i kada radi samo jedna GKJ, tvornica je uvijek opskrbljena potrebnom količinom hladnoće. Osim toga, čak i kada su obje plinsko-klipne jedinice izvan rada, trigeneracijska mašina zadržava sposobnost generiranja topline i hladnoće jer ima rezervni izvor topline — prirodni plin.
Trigeneracijski energetski centar
Ovisno o potrebama korisnika, njegovoj kategoriji i zahtjevima za rezervacijom, shema trigeneracije (predstavljena na slici ispod) može biti vrlo složena i može uključivati energetske i vodogrijane kotlove, kotlove-utiilizatore, parne ili plinske turbine, potpunu pripremu vode itd.
Međutim, za relativno male objekte, osnovna generirajuća postrojenja najčešće su plinska turbina ili klipni stroj (na plin ili dizel) s relativno malom električnom snagom (1-6 MW). Oni proizvode električnu energiju i otpadnu toplinu ispuha i vruće vode, koja se koristi u AHBH. To je minimalni i dovoljni niz osnovne opreme.
Da, ovdje se ne može bez pomoćnih sustava: hladnjak, pumpe, postaja za obradu reagensa povratne vode radi stabilizacije, sustav automatizacije i elektroenergetski sustav koji omogućuje korištenje generirane električne energije za vlastite potrebe.
U većini slučajeva, trigeneracijski centar je samostojeća zgrada, ili blokovi u kontejnerskom izdanju, ili kombinacija ovih rješenja, budući da se zahtjevi za smještaj električnih i toplinskih generatora nešto razlikuju.
Elektrogenerirajuća oprema je dovoljno standardizirana, za razliku od AHBH, iako je tehnički složenija. Rokovi za njezinu proizvodnju mogu iznositi od 6 do 12 mjeseci, pa čak i više.
Prosječno vreme izrade AHBH je 3-6 mjeseci (ovisno o hladenju, o broju i vrstama grijaćih izvora).
Kao pravilo, izrada pomoćne opreme neće prelaziti iste rokove, stoga ukupna trajanje realizacije projekta izgradnje trigeneracijskog energetske centrale u prosjeku iznosi 1,5 godina.
Rezultat
Prvo, trigeneracijski centar omogućuje smanjenje broja dobavljača energije na jednog - dobavljača plina. Isključivanjem kupnje električne energije i topline, prvenstveno se mogu isključiti svi rizici povezani s prekidima u opskrbi energijom.
Rad na toplini korištenjem relativno jeftine "viška energije" smanjuje troškove proizvedene električne energije i topline u odnosu na njezinu kupnju. Također, cjelogodišnje opterećenje generacijskih kapaciteta po toplini (zimi za grijanje, ljeti za hlađenje i tehnološke potrebe) osigurava maksimalnu učinkovitost. Naravno, kao i kod drugih projekata, osnovni uvjet je razvoj ispravne koncepcije i njezino tehničko-ekonomsko obrazloženje.
Među dodatnim prednostima je ekološka održivost. Korištenjem ispušnih plinova za proizvodnju korisne energije, smanjujemo emisije u atmosferu. Osim toga, za razliku od tradicionalnih tehnologija hlađenja, gdje su rashladna sredstva amonijak i freoni, AŠHM koristi vodu kao rashladno sredstvo, što također minimizira ekološki utjecaj.
Izvor: habr.com
