Տրիգեներացիա՝ կենտրոնացված էներգիայի մատակարարման այլընտրանք

Համեմատած եվրոպական երկրների հետ, որտեղ բաշխված արտադրական օբյեկտներն այսօր կազմում են ամբողջ արտադրանքի գրեթե 30%-ը, Ռուսաստանում, ըստ տարբեր գնահատականների, բաշխված էներգիայի մասնաբաժինը այսօր կազմում է ոչ ավելի, քան 5-10%: Եկեք խոսենք այն մասին, թե արդյոք ռուս բաշխված էներգիա հասնել համաշխարհային միտումներին, և սպառողները մոտիվացված են շարժվել դեպի էներգիայի անկախ մատակարարում:  

Աղբյուր

Բացի թվերից. Գտեք տարբերություններ

Այսօր Ռուսաստանում և Եվրոպայում բաշխված էլեկտրաէներգիայի արտադրության համակարգի տարբերությունները թվերով չեն սահմանափակվում. իրականում դրանք բոլորովին տարբեր մոդելներ են ինչպես կառուցվածքով, այնպես էլ տնտեսական տեսանկյունից: Մեր երկրում բաշխված սերնդի զարգացումն ուներ մի փոքր տարբեր շարժառիթներ, որոնք դարձան Եվրոպայում համանման գործընթացի հիմնական շարժիչ ուժը, որը ձգտում էր փոխհատուցել ավանդական վառելիքի պակասը՝ էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրների (այդ թվում՝ երկրորդային էներգիայի) աղբյուրների ներգրավմամբ։ էներգետիկ հաշվեկշիռը. Ռուսաստանում պլանային տնտեսության մեջ սպառողների համար էներգիայի ռեսուրսների գնման ծախսերի կրճատման և երկար ժամանակ կենտրոնացված սակագների սահմանման հարցը շատ ավելի քիչ արդիական էր, հետևաբար մարդիկ մտածում էին սեփական էլեկտրաէներգիայի արտադրության մասին հիմնականում այն ​​դեպքերում, երբ ձեռնարկությունը էներգիայի հատկապես մեծ սպառող և իր հեռավորության պատճառով դժվարություններ ուներ ցանցերին միանալու հարցում։

Բաշխված էներգիայի չափանիշներով, ինքնագեներացնող օբյեկտներն ունեին բավականին բարձր հզորություն՝ 10-ից մինչև 500 ՄՎտ (և նույնիսկ ավելի բարձր), կախված արտադրության կարիքներից և մոտակա բնակավայրերին էլեկտրաէներգիայով և ջերմությամբ ապահովելու համար: Քանի որ հեռավորությունների վրա ջերմության փոխանցումը միշտ կապված է զգալի կորուստների հետ, ձեռնարկությունների և քաղաքների սեփական կարիքների համար տեղի է ունեցել տաք ջրի կաթսաների ակտիվ կառուցում: Բացի այդ, մեր սեփական էներգիայի աղբյուրները, լինի դա ջերմաէլեկտրակայաններ կամ կաթսայատներ, կառուցվել են գազի, մազութի կամ ածուխի և վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների (վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների) տեխնոլոգիաների վրա, բացառությամբ հիդրոէլեկտրակայանների և երկրորդային էներգիայի ռեսուրսների։ (երկրորդային էներգիայի պաշարներ) օգտագործվել են առանձին դեպքերում։ Այժմ պատկերը փոխվում է՝ աստիճանաբար ի հայտ են գալիս էլեկտրաէներգիայի արտադրության փոքր օբյեկտներ, և էներգիայի հաշվեկշռում ներգրավվում են էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրներ, թեկուզ փոքր չափով։

Արևմուտքում շատ բան է արվում փոքր արտադրությունը զարգացնելու ուղղությամբ, իսկ վերջերս լայն տարածում է գտել վիրտուալ էլեկտրակայանի (ՎԷԿ) գաղափարը։ Սա համակարգ է, որը միավորում է էլեկտրաէներգիայի արտադրության շուկայի խաղացողների մեծ մասին՝ արտադրողներին (փոքր մասնավոր գեներատորներից մինչև համակցված կայաններ) և սպառողներին (բնակելի շենքերից մինչև խոշոր արդյունաբերական ձեռնարկություններ): Հողմակայանը կարգավորում է էներգիայի սպառումը, հարթեցնում է գագաթնակետերը և վերաբաշխում բեռները իրական ժամանակում՝ օգտագործելով դրա համար հասանելի համակարգի ողջ հզորությունը: Սակայն նման էվոլյուցիան անհնար է առանց պետության կողմից բաշխված արտադրության շուկայի խթանման և առանց օրենսդրության համապատասխան փոփոխությունների։ 

Ռուսաստանում, կատաղի մրցակցության և կենտրոնացված էլեկտրամատակարարման մենաշնորհի պայմաններում, արտադրված ավելցուկային էլեկտրաէներգիայի վաճառքը արտաքին ցանցին մնում է, թեև լուծելի, խնդիր, որը հեռու է գործընթացի կազմակերպման և արժեքի տեսակետից պարզ լինելուց: . Հետևաբար, ներկայումս բաշխված էներգիայի օբյեկտները խոշոր մատակարարների շրջանում շուկայի լիարժեք մասնակից դառնալու հնարավորությունները չափազանց փոքր են։

Այնուամենայնիվ, ներքին սերնդի զարգացումը, անշուշտ, այսօր միտում ունի: Դրա աճի հիմնական գործոնը էներգիայի մատակարարման հուսալիությունն է։ Արտադրող և ցանցային ընկերություններից կախվածությունը մեծացնում է արտադրողների ռիսկերը։ Ռուսաստանում խոշոր արտադրական օբյեկտների մեծ մասը կառուցվել է խորհրդային տարիներին, և դրանց զգալի տարիքը իրեն զգացնել է տալիս։ Արդյունաբերական սպառողի համար վթարի հետևանքով էլեկտրամատակարարման կորուստը նշանակում է արտադրության դադարեցման և ակնհայտ կորուստների վտանգ: Եթե ​​ռիսկերը նվազեցնելու ցանկությունը ուղեկցվում է տնտեսական դրդապատճառներով (հիմնականում որոշվում է տարածաշրջանային մատակարարի սակագնային քաղաքականությամբ) և ներդրումային հնարավորություններով, ապա ներքին արտադրությունը 100%-ով արդարացված է, և այսօր ավելի ու ավելի շատ արդյունաբերական ձեռնարկություններ պատրաստ են (կամ մտածում են. այդպիսի հնարավորություն) գնալ այս ճանապարհով։

Հետևաբար, Ռուսաստանում «սեփական կարիքների համար» բաշխված էլեկտրաէներգիայի արտադրության զարգացման հեռանկարները բավականին բարձր են։

Սեփական սերունդ. Ո՞ւմ է դա ձեռնտու:

Յուրաքանչյուր նախագծի տնտեսագիտությունը խիստ անհատական ​​է և որոշվում է բազմաթիվ գործոններով: Եթե ​​փորձենք հնարավորինս ընդհանրացնել, ապա արտադրող հզորությունների ավելի մեծ կենտրոնացվածություն ունեցող մարզերում և արդյունաբերական ձեռնարկություններում էլեկտրաէներգիայի և ջերմության ավելի բարձր սակագները, սեփական էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը օբյեկտիվ հնարավորություն է զգալիորեն նվազեցնելու էներգառեսուրսների գնման ծախսերը։

Սա ներառում է նաև դժվարամատչելի և սակավ բնակեցված շրջանները՝ թույլ զարգացած կամ գոյություն չունեցող էլեկտրացանցային ենթակառուցվածքով, որտեղ, իհարկե, էլեկտրաէներգիայի սակագինը ամենաբարձրն է։

Այն շրջաններում, որտեղ էլեկտրաէներգիայի սպառողներն ու մատակարարներն ավելի քիչ են, և արտադրվող էլեկտրաէներգիայի ավելի մեծ մասնաբաժինը ստացվում է հիդրոէլեկտրակայաններից, սակագները նկատելիորեն ցածր են, և արդյունաբերության մեջ նման նախագծերի տնտեսությունը միշտ չէ, որ ձեռնտու է: Այնուամենայնիվ, որոշ արդյունաբերության ձեռնարկությունների համար, որոնք ունեն այլընտրանքային վառելիք օգտագործելու հնարավորություն, օրինակ՝ արդյունաբերական թափոնները, իրենց սեփական արտադրությունը կարող է գերազանց լուծում լինել։ Այսպիսով, ստորև բերված նկարում կա ջերմաէլեկտրակայան, որն օգտագործում է փայտամշակման ձեռնարկության թափոնները:

Եթե ​​մենք խոսում ենք կոմունալ կարիքների, հասարակական շենքերի և առևտրային և սոցիալական ենթակառուցվածքների արտադրության մասին, ապա մինչև վերջերս նման նախագծերի տնտեսությունը մեծապես որոշվում էր տարածաշրջանի էներգետիկ ենթակառուցվածքների զարգացման մակարդակով և, ոչ պակաս չափով, ծախսերով: էլեկտրաէներգիայի սպառողների տեխնոլոգիական միացում. Տրիգեներացիայի տեխնոլոգիաների մշակմամբ նման սահմանափակումները փաստացի դադարեցին լինել որոշիչ, և ամռանը կողմնակի արտադրանքը կամ առաջացած ջերմությունը հնարավոր դարձավ օգտագործել օդորակման կարիքների համար, ինչը մեծապես բարձրացրեց էներգետիկ կենտրոնների արդյունավետությունը:

Տրիգեներացիա՝ էլեկտրաէներգիա, ջերմություն և ցուրտ օբյեկտի համար

Տրիգեներացիան բավականին անկախ ուղղություն է փոքրածավալ էներգիայի զարգացման գործում: Այն առանձնանում է անհատականությամբ, քանի որ կենտրոնացած է էներգետիկ ռեսուրսների համար կոնկրետ օբյեկտի կարիքների բավարարման վրա։

Տրիգեներացիայի հայեցակարգով առաջին նախագիծը մշակվել է 1998 թվականին ԱՄՆ էներգետիկայի նախարարության, ORNL ազգային լաբորատորիայի և լիթիում բրոմիդի կլանման սառնարանային մեքենաների արտադրողի համատեղ ջանքերով և իրականացվել Միացյալ Նահանգներում 2001 թվականին: Տրիգեներացիան հիմնված է կլանող սառնարանային մեքենաների օգտագործման վրա, որոնք օգտագործում են ջերմությունը որպես էներգիայի հիմնական աղբյուր և թույլ են տալիս արտադրել ցուրտ և ջերմություն՝ կախված հաստատության կարիքներից: Միևնույն ժամանակ, սովորական կաթսաների օգտագործումը, ինչպես համակցված արտադրության դեպքում, նախապայման չէ նման սխեմայի համար:

Ի լրումն ավանդական ջերմության և էլեկտրաէներգիայի, trigeneration-ը ապահովում է ցրտի արտադրություն ABCM-ում (սառեցված ջրի տեսքով) տեխնոլոգիական կարիքների կամ օդորակման համար: Էլեկտրաէներգիայի արտադրության գործընթացը այսպես թե այնպես տեղի է ունենում ջերմային էներգիայի մեծ կորուստներով (օրինակ՝ գեներատոր մեքենաների արտանետվող գազերով)։

Այս ջերմության ներգրավումը ցրտի առաջացման գործընթացում, նախ, նվազագույնի է հասցնում կորուստները, բարձրացնելով ցիկլի վերջնական արդյունավետությունը, և երկրորդը, թույլ է տալիս նվազեցնել օբյեկտի էներգիայի սպառումը, համեմատած գոլորշու սեղմման սառնարանային մեքենաների օգտագործմամբ սառը արտադրության ավանդական տեխնոլոգիաների հետ:

Ջերմային տարբեր աղբյուրների վրա աշխատելու ունակությունը (տաք ջուր, գոլորշի, գեներատորի սարքերից, կաթսաներից և վառարաններից այրվող գազեր, ինչպես նաև վառելիք (բնական գազ, դիզելային վառելիք և այլն) թույլ է տալիս օգտագործել ABHM-ը բոլորովին այլ օբյեկտներում՝ ճիշտ օգտագործելով։ ռեսուրս, որը հասանելի է ձեռնարկությանը:

Այսպիսով, թափոնների ջերմությունը կարող է օգտագործվել արդյունաբերության մեջ.

Իսկ քաղաքային օբյեկտներում, առևտրային և հասարակական շենքերում հնարավոր են ջերմության աղբյուրների տարբեր համակցություններ.

Եռգեներացիոն էներգիայի կենտրոնը կարող է հաշվարկվել և կառուցվել՝ ելնելով էլեկտրաէներգիայի կարիքներից, կամ այն ​​կարող է հիմնվել հաստատության հովացման սպառման վրա: Կախված է, թե վերը նշվածներից որն է սպառողի համար որոշիչ չափանիշը: Առաջին դեպքում ABHM-ում թափոնների ջերմության վերականգնումը կարող է ամբողջական չլինել, իսկ երկրորդ դեպքում կարող է լինել սեփական արտադրած էլեկտրաէներգիայի սահմանափակում (համալրումը կատարվում է արտաքին ցանցից էլեկտրաէներգիա ձեռք բերելու միջոցով):

Որտե՞ղ է օգտակար trigeneration-ը:

Տեխնոլոգիայի կիրառման շրջանակը շատ լայն է. եռգեներացիան կարող է հավասարապես ինտեգրվել որոշ հանրային տարածքի հայեցակարգին (օրինակ՝ մեծ առևտրի կենտրոն կամ օդանավակայանի շենք) և արդյունաբերական ձեռնարկության էներգետիկ ենթակառուցվածքում: Նման նախագծերի իրականացման իրագործելիությունը և դրանց արտադրողականությունը մեծապես կախված են տեղական պայմաններից, ինչպես տնտեսական, այնպես էլ կլիմայական, ինչպես նաև արդյունաբերական ձեռնարկությունների համար նաև արտադրանքի ինքնարժեքից:

Առաջին և ամենակարևոր չափանիշը ցրտի անհրաժեշտությունն է։ Այսօր դրա ամենատարածված կիրառումը հասարակական շենքերի օդորակումն է: Դրանք կարող են լինել բիզնես կենտրոններ, վարչական շենքեր, հիվանդանոցային և հյուրանոցային համալիրներ, սպորտային օբյեկտներ, առևտրի և զվարճանքի կենտրոններ և ջրաշխարհներ, թանգարաններ և ցուցահանդեսային տաղավարներ, օդանավակայանի շենքեր. մի խոսքով բոլոր այն օբյեկտները, որտեղ միաժամանակ շատ մարդիկ են ներկա հարմարավետ միկրոկլիմա ստեղծելու համար անհրաժեշտ է կենտրոնական օդորակման համակարգ:

ABHM-ի առավել արդարացված օգտագործումը 20-30 հազար քառակուսի մետր տարածք ունեցող նման օբյեկտների համար է: մ (միջին բիզնես կենտրոն) և վերջացրած մի քանի հարյուր հազար քառակուսի մետր և նույնիսկ ավելի հսկա օբյեկտներով (առևտրի և զվարճանքի համալիրներ և օդանավակայաններ):

Բայց նման օբյեկտներում պետք է պահանջարկ լինի ոչ միայն ցուրտ ու էլեկտրաէներգիա, այլև ջերմամատակարարում։ Ավելին, ջերմամատակարարումը ոչ միայն տարածքների ջեռուցումն է ձմռանը, այլև կենցաղային տաք ջրի կարիքների համար օբյեկտին տաք ջրի մատակարարումը ամբողջ տարվա ընթացքում: Որքան ավելի լիարժեք օգտագործվեն եռագնդային էներգետիկ կենտրոնի հնարավորությունները, այնքան բարձր է դրա արդյունավետությունը:

Ամբողջ աշխարհում կան եռգեներացիայի կիրառման բազմաթիվ օրինակներ հյուրանոցային արդյունաբերության, օդանավակայանների, ուսումնական հաստատությունների, բիզնես և վարչական համալիրների, տվյալների կենտրոնների կառուցման և արդիականացման, ինչպես նաև արդյունաբերության բազմաթիվ օրինակներ՝ տեքստիլ, մետալուրգիական, սննդի, քիմիական, ցելյուլոզ: և թուղթ, ճարտարագիտություն և այլն: Պ.

Որպես օրինակ բերեմ այն ​​օբյեկտներից մեկը, որի համար ընկերությունը «Առաջին ինժեներ» մշակել է եռգեներացիոն էներգետիկ կենտրոնի հայեցակարգը:

Եթե ​​արդյունաբերական ձեռնարկությունում էլեկտրաէներգիայի պահանջարկը մոտ 4 ՄՎտ է (ստեղծվում է երկու գազամխոցային ագրեգատներով (GPU)), ապա պահանջվում է 2,1 ՄՎտ հովացման մատակարարում:

Սառը առաջանում է մեկ կլանող լիթիումի բրոմիդի սառնարանային մեքենայի միջոցով, որն աշխատում է գազատուրբինային միավորի արտանետվող գազերի վրա: Միևնույն ժամանակ, մեկ GPU-ն ամբողջությամբ ծածկում է ABHM-ի ջերմային պահանջարկի 100%-ը: Այսպիսով, նույնիսկ այն դեպքում, երբ մեկ GPU աշխատում է, կայանը միշտ ապահովված է անհրաժեշտ քանակությամբ սառնությամբ: Բացի այդ, երբ երկու գազամխոցային ագրեգատները հանվում են շահագործումից, ABKhM-ը պահպանում է ջերմություն և սառնություն առաջացնելու ունակությունը, քանի որ այն ունի պահեստային ջերմության աղբյուր՝ բնական գազ:

Trigeneration էներգետիկ կենտրոն

Կախված սպառողի կարիքներից, նրա կատեգորիայից և ավելորդության պահանջներից, եռգեներացիայի սխեման (ցուցված է ստորև նկարում) կարող է լինել շատ բարդ և կարող է ներառել էներգիայի և տաք ջրի կաթսաներ, թափոնների ջերմության կաթսաներ, գոլորշու կամ գազի տուրբիններ, ջրի ամբողջական մաքրում, և այլն:

Բայց համեմատաբար փոքր օբյեկտների համար հիմնական արտադրող միավորը սովորաբար գազատուրբինային կամ մխոցային բլոկն է (գազ կամ դիզել), համեմատաբար ցածր էլեկտրական հզորությամբ (1-6 ՄՎտ): Նրանք արտադրում են էլեկտրաէներգիա և վատնում ջերմություն արտանետումների և տաք ջրից, որը վերամշակվում է ABHM-ում: Սա հիմնական սարքավորումների նվազագույն և բավարար հավաքածու է:

Այո, դուք չեք կարող անել առանց օժանդակ համակարգերի. հովացման աշտարակ, պոմպեր, ռեագենտների մաքրման կայան ջրի շրջանառության համար այն կայունացնելու համար, ավտոմատացման համակարգ և էլեկտրական սարքավորումներ, որոնք թույլ են տալիս օգտագործել արտադրված էլեկտրաէներգիան ձեր սեփական կարիքների համար:

Շատ դեպքերում, տրիգեներացիոն կենտրոնը առանձին շենք է, կամ կոնտեյներային միավորներ, կամ այս լուծումների համակցությունը, քանի որ էլեկտրական և ջերմային արտադրող սարքավորումների տեղադրման պահանջները փոքր-ինչ տարբեր են:

Էլեկտրաէներգիա արտադրող սարքավորումները բավականին ստանդարտացված են, ի տարբերություն ABHM-ի, թեև տեխնիկապես ավելի բարդ են: Դրա արտադրության ժամանակը կարող է տատանվել 6-ից 12 ամիս կամ նույնիսկ ավելի:

ABHM-ի արտադրության միջին ժամանակը 3-6 ամիս է (կախված հովացման հզորությունից, ջեռուցման աղբյուրների քանակից և տեսակներից):

Որպես կանոն, օժանդակ սարքավորումների արտադրությունը չի գերազանցի նույն ժամկետը, ուստի եռագնդային էներգետիկ կենտրոնի կառուցման ծրագրի ընդհանուր տևողությունը միջինը 1,5 տարի է։

Արդյունք

Նախ, եռգեներացիոն կենտրոնը կնվազեցնի էներգակիրների թիվը մեկի՝ գազի մատակարարի։ Վերացնելով էլեկտրաէներգիայի և ջերմության գնումը, դուք կարող եք առաջին հերթին վերացնել էներգիայի մատակարարման ընդհատումների հետ կապված ցանկացած ռիսկ։

Համեմատաբար էժան «ավելցուկ էներգիայի» օգտագործմամբ ջերմային աշխատանքով շահագործումը նվազեցնում է արտադրվող էլեկտրաէներգիայի և ջերմության արժեքը՝ համեմատած դրա գնման հետ: Եվ ամբողջ տարվա ընթացքում ջեռուցման հզորության բեռնումը (ձմռանը ջեռուցման համար, ամռանը օդորակման և տեխնոլոգիական կարիքների համար) թույլ է տալիս առավելագույն արդյունավետություն: Իհարկե, ինչպես մյուս նախագծերում, հիմնական պայմանը ճիշտ հայեցակարգի մշակումն է և դրա տեխնիկատնտեսական հիմնավորումը։

Լրացուցիչ առավելությունը շրջակա միջավայրի բարեկեցությունն է: Օգտագործելով արտանետվող գազերը՝ օգտակար էներգիա ստեղծելու համար, մենք նվազեցնում ենք արտանետումները մթնոլորտ: Բացի այդ, ի տարբերություն ցուրտ արտադրելու ավանդական տեխնոլոգիաների, որտեղ սառնագենտները ամոնիակ և ֆրեոններ են, ABKhM-ն օգտագործում է ջուրը որպես սառնագենտ, ինչը նաև նվազեցնում է շրջակա միջավայրի բեռը նվազագույնի:

Source: www.habr.com