Az európai országokkal összehasonlítva, ahol a megújuló energiaforrásokon alapuló létesítmények ma már a teljes termelés mintegy 30%-át teszik ki, Oroszországban a különböző becslések szerint a megújuló energiaarány ma nem haladja meg az 5-10%-ot. Beszéljünk arról, hogy van-e esélye az orosz utolérni a világ trendjeit, és a fogyasztóknak van-e motivációjuk az független energiaellátás irányába haladni.
A számokon túl. Találd meg a különbségeket
A megújuló energiaforrásokon alapuló villamosenergia-termelési rendszerek közötti különbségek Oroszországban és Európában mára nem csupán számokban mérhetők — lényegében teljesen különböző modellek, mind a struktúrájuk, mind a gazdasági szempontok tekintetében. A megújuló energiatermelés fejlődése országunkban olyan motívumokkal bírt, amelyek némiképp eltérnek attól, ami Európában a hagyományos energiahordozók hiányának kompenzálására irányuló folyamat fő mozgatórugója lett, amely a megújuló energiaforrások (beleértve a másodlagos energiahordozókat is) bevonására törekedett az energiamérlegbe. Oroszországban viszont a fogyasztók számára az energiahordozók vásárlásának költségeinek csökkentése a tervezett gazdaság és a központosított árképzés körülményei között lényegesen kisebb aktualitást jelentett, ezért a saját villamosenergia-termelésre főként csak azokban az esetekben gondoltak, amikor a vállalat különösen nagy energiafogyasztónak számított, és távolsága miatt nehézségekba ütközött a hálózatra való csatlakozás.
A megújuló energia terén, a saját generációs létesítmények viszonylag nagy teljesítménnyel rendelkeznek - 10 és 500 MW (sőt, annál is nagyobb) között - a termelési szükségletek és a közeli települések villamos energiával és hővel való ellátása céljából. Mivel a hő átadása mindig jelentős veszteségekkel jár, aktívan épültek vízmelegítő kazánok vállalatok és városok saját igényeinek kielégítésére. Ezen kívül a saját energiaforrások - legyenek azok Hőerőművek vagy kazánok - gázzal, nehézolajjal vagy szénnel készültek, míg a megújuló energiaforrások technológiai alkalmazása (kivéve a vízenergia-állomásokat) és a másodlagos energiaforrások esetében szórványosan valósult meg. Most a helyzet változik: fokozatosan megjelennek a kis elektromos generációs létesítmények, és az energetikai mérlegbe, ha kisebb mértékben is, alternatív energiaforrások is bekerülnek.
Nyugaton sokat tesznek a kis energiagenerálás fejlesztéséért, és az utóbbi időben széles körben elterjedtté vált a virtuális erőmű koncepciója (VЭС). Ez egy olyan rendszer, amely összekapcsolja a villamosenergia-termelés piacának legtöbb szereplőjét - a termelőket (a magánháztartásoktól a kombinált hő- és villamosenergia-termelő állomásokig) és a fogyasztókat (a lakóépületektől a nagy ipari létesítményekig). A VЭС regulálja az energiafogyasztást, simítva a csúcsokat és újraelosztva a terheléseket valós időben, minden rendelkezésre álló kapacitást felhasználva. De az ilyen fejlődés nem lehetséges az állam által a decentralizált generációs piac ösztönzése és a vonatkozó jogszabályi változások nélkül.
Oroszországban a centralizált villamosenergia-ellátás szigorú verseny- és monopóliumkörülményei között a megtermelt villamos energia túlsúlyának értékesítése a külső hálózatba bár megoldható, de a szervezés és a folyamat költségei szempontjából messze nem egyszerű feladat. Ezért jelenleg a decentralizált energiaforrások között a piac teljes értékű részesévé válásának esélyei rendkívül alacsonyak a nagyobb beszállítók számára.
Mindazonáltal a saját termelés fejlesztése ma kétségtelenül trendi. A növekedés fő tényezője az energiaellátás megbízhatósága. A generáló és hálózati vállalatoktól való függőség növeli a termelők kockázatait. Oroszországban a legtöbb nagyobb generáló objektum még a Szovjetunió idején épült, és koruk érezhetően hatással van a működésükre. Az ipari felhasználó számára az energiaellátás megszakadása baleset következtében a termelés leállásának kockázatát és nyilvánvaló veszteségeket jelent. Ha a kockázatok csökkentésének jószándéka mögött gazdasági indítékok állnak (amelyeket főleg a regionális szolgáltató tarifapolitikája határoz meg) és beruházási lehetőségek, akkor a saját termelés 100%-ban indokolt, és egyre több ipari vállalkozás ma már hajlandó (vagy megfontolja ennek lehetőségét) ezen az úton haladni.
Ezért a „saját igényekre” szánt elosztott áramtermelés fejlesztési lehetősége Oroszországban meglehetősen magas.
Saját termelés. Kinek éri meg?
Minden projekt gazdasági háttere szigorúan egyedi, és számos tényező határozza meg. Ha a maximális általánosítást próbáljuk megtenni, akkor olyan régiókban, ahol nagyobb a generáló kapacitások és ipari vállalatok koncentrációja, magasabb az elektromos energia és hő tarifája, a saját áramtermelés – objektív lehetőség, hogy jelentősen csökkentse az energiahordozók beszerzési költségeit.
Ide tartoznak a nehezen megközelíthető és néptelen régiók is, ahol gyengén fejlett vagy teljesen hiányzó az elektromos hálózatok infrastruktúrája, ahol kétségtelenül a legmagasabbak az elektromos tarifák.
Azokban a régiókban, ahol kevesebb az elektromos energia fogyasztó és szolgáltató, és ahol a megtermelt elektromos energia jelentős része vízerőművekből származik, a tarifák észrevehetően alacsonyabbak, és az ilyen projektek gazdasága az iparban nem mindig nyereséges. Azonban egyes iparágak számára, amelyek képesek alternatív tüzelőanyagot használni, például a termelési hulladékokat, a saját termelés kiváló megoldás lehet. Így az alábbi ábrán bemutatott áramtermelő és hőtermelő üzem a faipari hulladékokkal működik.
Ha a közszolgáltatások, középületek és kereskedelmi és szociális infrastruktúra objektumainak generálásáról beszélünk, akkor a közelmúltig az ilyen projektek gazdasága nagymértékben a régió energetikai infrastruktúrájának fejlődési szintjétől és nem kevésbé az elektromos energia felhasználóinak technológiai csatlakozásának költségeitől függött. A tri-generációs technológiák fejlődésével ezek a korlátok gyakorlatilag elvesztették meghatározó jelentőségüket, és a nyári időszakban keletkező mellék- vagy termelt hőt már lehetett használni a légkondicionálás igényeinek kielégítésére, ami jelentősen növelte az energiaszolgáltató központok hatékonyságát.
Tri-generáció: villamosenergia, hő és hideg az objektum számára
A tri-generáció egy meglehetősen önálló irányvonal a kisenergia-fejlesztés terén. Individualizmusa jellemzi, mivel a konkrét objektum energiaháztartásának igényeire orientálódik.
Az első tri-generációs koncepcióval kapcsolatos projekt 1998-ban született, az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma, az ORNL nemzeti laboratórium és a BROAD (abszorpciós bróm-lítiumnal hűtőgép gyártó) közreműködésével, és 2001-ben valósult meg az Egyesült Államokban. A tri-generáció az abszorpciós hűtőgépek alkalmazásán alapul, amelyek fő energiaforrásként hőt használnak, és lehetővé teszik a hideg és hő előállítását az objektum igényei szerint. Ezen kívül a hagyományos kazánok alkalmazása, mint a kogenerációnál, nem kötelező feltétel ebben a sémában.
A tri-generáció a hagyományos hő és villamosenergia mellett biztosítja a hideg előállítását az AHBHM-kben (lehűtött víz formájában) technológiai igényekhez vagy a helyiségek légkondicionálásához. A villamos energia előállításának folyamata ilyen vagy olyan módon nagy veszteségekkel jár a hőenergia szempontjából (például a generátor gépek kipufogógázaival).
E hő bevonása a hideg előállítási folyamatába egyrészt minimalizálja a veszteségeket, emelve a ciklus végső hatásfokát, másrészt lehetővé teszi az objektum villamosenergia-fogyasztásának csökkentését a hagyományos, gőzkompressziós hűtőgépeket alkalmazó technológiákhoz képest.
A különböző hőforrások (forró víz, vízgőz, kipufogógázok generátorokból, kazánokból és sütőkből, valamint üzemanyag (földgáz, dízel stb.) használata lehetővé teszi az ABHM alkalmazását teljesen különböző objektumokon, kihasználva azokat az erőforrásokat, amelyek a vállalat rendelkezésére állnak.
Így az iparban felhasználható a hulladékhő:
A városi szolgáltatások, kereskedelmi és középületek esetében lehetséges a különböző hőforrások kombinációja:
A hármas-generáló energia központot a villamosenergia-igény alapján lehet számítani és építeni, de támaszkodhat a létesítmény hűtési igényére is. Attól függően, hogy az említettek közül mi a meghatározó szempont a fogyasztó számára. Az első esetben a melléktermelt hő hasznosítása az ABHM-ben nem lehet teljes, míg a második esetben korlátozás léphet fel a saját generált villamosenergia mennyiségében (fedezet a külső hálózatból vásárolt elektromossággal történik).
Hol éri meg a hármas-generálás
A technológia alkalmazási területe igen széles: a hármas-generálás jól illeszkedhet akár egy közterületi koncepcióhoz (például egy nagy bevásárló központhoz vagy repülőtéri épülethez), akár egy ipari vállalat energiahálózatába. Az ilyen projektek megvalósíthatósága és hatékonysága nagymértékben függ a helyi gazdasági és éghajlati feltételektől, míg az ipari vállalatok esetében a gyártott termék költségétől is.
Az első és legfontosabb kritérium — a hűtési igény. A legelterjedtebb alkalmazása ma a középületek klímakontrollja. Ezek lehetnek üzleti központok, adminisztrációs épületek, kórházak és szállodák, sportlétesítmények, bevásárló- és szórakoztató központok, aquaparkok, múzeumok és kiállítócsarnokok, repülőterek épületei — szóval minden olyan objektum, ahol egyszerre sok ember tartózkodik, ahol a kényelmes mikroklíma megteremtéséhez központi légkondicionáló rendszerre van szükség.
A trigeneration system is most justified for objects with an area ranging from 20-30 thousand square meters (medium-sized business centers) up to massive facilities of several hundred thousand square meters or more (shopping and entertainment complexes, airports).
However, such facilities require not only cooling and electricity, but also heating. Moreover, heating refers not just to space heating in winter, but also to year-round supply of hot water for household needs. The more fully the capabilities of the trigeneration energy center are utilized, the higher its efficiency.
Worldwide, there are many examples of trigeneration applications in the hospitality sector, the construction and modernization of airports, educational institutions, business and administrative complexes, data centers, and numerous examples in industries such as textiles, metallurgy, food processing, chemicals, pulp and paper, machine engineering, etc.
As an example, I will mention one of the projects for which the company "" developed the concept of a trigeneration energy center.
When the electrical energy demand at an industrial enterprise is around 4 MW (generated by two gas piston units), cooling needs to be at a level of 2.1 MW.
The cold is generated by one absorption lithium bromide chiller operating on the exhaust gases of the gas piston units. In this case, one gas piston unit fully covers 100% of the trigeneration system's heat needs. Thus, even with just one gas piston unit running, the plant is always provided with the necessary amount of cooling. Additionally, when both gas piston units are out of operation, the trigeneration system retains its ability to generate heat and cooling since it has a backup heat source—natural gas.
Trigeneration energy center
Depending on the consumer's needs, their category, and requirements for redundancy, the trigeneration scheme (shown in the figure below) can be very complex and may include energy and water heating boilers, waste heat boilers, steam or gas turbines, full-scale water treatment, etc.
Viszonylag kisebb létesítmények esetén a fő generáló berendezés általában gáz turbina vagy dugattyús berendezés (gáz vagy dízel) viszonylag alacsony elektromos teljesítménnyel (1-6 MW) rendelkezik. Ezek villamos energiát termelnek, és a kipufogó gázokból és meleg vízből származó mellék hőenergiát hasznosítják az ABHM-ben. Ez a minimális és elegendő alapfelszerelés.
Igen, itt nem ússzuk meg segéd rendszerek nélkül: hűtőtornyok, szivattyúk, visszaforgatott víz reagensek kezelő állomása a stabilizálás érdekében, automatizálási rendszer és elektromos ellátás, amely lehetővé teszi a saját szükségletekhez generált áram használatát.
A legtöbb esetben a tri-generátor központ különálló épület, vagy konténeres blokkokból áll, vagy ezek kombinációja, mivel az elektromos és hőgeneráló berendezések elhelyezésére vonatkozó követelmények némileg eltérnek.
A villamosenergia-generáló berendezések viszonylag standardizáltak, ellentétben az ABHM-mel, bár technológiailag bonyolultabbak. A gyártási idő 6 hónaptól 12 hónapig, sőt ennél is hosszabb lehet.
Az ABHM átlagos gyártási ideje 3-6 hónap (a hűtéstechnológia teljesítményétől, illetve a fűtőforrások számától és típusaitól függően).
Általában a segédberendezések gyártási ideje nem haladja meg ezeket az időket, így a tri-generátor energia központ építésének várható teljes időtartama átlagosan 1,5 év.
Eredmény
Először is a tri-generátor központ lehetővé teszi, hogy az energiaellátók számát egyre csökkentsük – a gázszolgáltatóra. Az elektromos energia és a hő vásárlásának kiküszöbölésével elsősorban a villamos energiaellátás megszakításával kapcsolatos kockázatok zárhatók ki.
A viszonylag olcsó "többletenergia" hőenergia használata csökkenti a termelt villamos energia és hő költségeit a vásárláshoz képest. A hőtermelési kapacitások egész évben történő maximális kihasználása (télen fűtés, nyáron pedig hűtés és technológiai igények) maximalizálja a hatékonyságot. Természetesen, más projektek esetében is, az alapvető feltétel a megfelelő koncepció kidolgozása és annak technikai-gazdasági megalapozása.
A kiegészítő előnyök közé tartozik a környezetbarátság. Az üvegházhatású gázok felhasználásával hasznos energia előállítására csökkentjük a légkörbe került kibocsátásokat. Ezen kívül, a hagyományos hűtési technológiákkal szemben, ahol hűtőközegek az ammónia és a freonok, az AБХM víz formájában alkalmazza a hűtőanyagot, ami szintén minimalizálja a környezeti terhelést.
Forrás: habr.com
