Տրիգեներացիա՝ կենտրոնացված էներգիայի մատակարարման այլընտրանք

Համեմատած եվրոպական երկրների հետ, որտեղ բաշխված արտադրության կայանքները ներկայումս կազմում են ամբողջ արտադրության գրեթե 30%-ը, Ռուսաստանում, ըստ տարբեր գնահատականների, բաշխված էներգիայի մասնաբաժինը այսօր 5-10%-ից ոչ ավելի է: Անդրադառնանք նրան, թե արդյոք ռուսականը շանս ունի բաշխված էներգիա հասնել համաշխարհային միտումներին, և սպառողները մոտիվացված են շարժվել դեպի անկախ էներգիայի մատակարարում:  

Աղբյուր

Բացի թվերից. Գտեք տարբերությունները

Այսօր Ռուսաստանում և Եվրոպայում բաշխված էլեկտրաէներգիայի արտադրության համակարգի միջև տարբերությունները թվերով չեն սահմանափակվում. ըստ էության, դրանք բոլորովին տարբեր մոդելներ են ինչպես կառուցվածքով, այնպես էլ տնտեսական տեսանկյունից: Մեր երկրում բաշխված սերնդի զարգացումն ուներ մի փոքր տարբեր շարժառիթներ, որոնք դարձան Եվրոպայում նմանատիպ գործընթացի հիմնական շարժիչ ուժը, որը ձգտում էր փոխհատուցել վառելիքի ավանդական տեսակների պակասը էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրների (ներառյալ երկրորդային էներգիայի պաշարների) ներգրավմամբ էներգետիկ հաշվեկշռում: Ռուսաստանում, պլանային տնտեսության և կենտրոնացված սակագների համատեքստում սպառողների համար էներգիայի ռեսուրսների գնման ծախսերի նվազեցման հարցը երկար ժամանակ զգալիորեն պակաս ակտուալ էր, ուստի ներքին էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը դիտարկվում էր հիմնականում այն ​​դեպքերում, երբ ձեռնարկությունը էներգիայի առանձնապես խոշոր սպառող էր և, իր հեռավորության պատճառով, դժվարություններ ուներ ցանցին միանալու համար:

Բաշխված էներգիայի չափանիշներով սեփական արտադրության օբյեկտներն ունեին բավականին բարձր հզորություն՝ 10-ից մինչև 500 ՄՎտ (և նույնիսկ ավելի բարձր)՝ կախված արտադրության կարիքներից և մոտակա բնակավայրերին էլեկտրաէներգիայով և ջերմությամբ ապահովելու նպատակով: Քանի որ հեռավորությունների վրա ջերմության փոխանցումը միշտ կապված է զգալի կորուստների հետ, ձեռնարկությունների և քաղաքների կարիքների համար ակտիվորեն կառուցվեցին տաք ջրի կաթսայատներ: Բացի այդ, էներգիայի սեփական աղբյուրները՝ լինի ջերմային էլեկտրակայաններ, թե կաթսայատներ, կառուցվել են գազի, մազութի կամ ածուխի վրա, և վերականգնվող էներգիայի տեխնոլոգիաները, բացառությամբ հիդրոէլեկտրակայանների, իսկ երկրորդային էներգիայի ռեսուրսները (SER) օգտագործվել են առանձին դեպքերում: Այժմ պատկերը փոխվում է՝ աստիճանաբար ի հայտ են գալիս էլեկտրաէներգիայի արտադրության փոքր օբյեկտներ, իսկ էներգիայի հաշվեկշռում ներառվում են էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրներ, թեկուզ փոքր չափով։

Արևմուտքում շատ բան է արվում փոքրածավալ արտադրությունը զարգացնելու ուղղությամբ, իսկ վերջերս լայն տարածում է գտել վիրտուալ էլեկտրակայանի (VPP) գաղափարը։ Սա համակարգ է, որը միավորում է էլեկտրաէներգիայի արտադրության շուկայի խաղացողների մեծամասնությանը` արտադրողներին (փոքր մասնավոր կենցաղային գեներատորներից մինչև համակցված կայաններ) և սպառողներին (բնակելի շենքերից մինչև խոշոր արդյունաբերական ձեռնարկություններ): Հողմային էլեկտրակայանը կարգավորում է էներգիայի սպառումը՝ հարթեցնելով գագաթները և վերաբաշխելով բեռները իրական ժամանակում՝ օգտագործելով համակարգի ողջ հասանելի 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, գործընթացի կազմակերպման և արժեքի առումով պարզ խնդիր չէ: Հետևաբար, ներկայումս բաշխված էներգիայի օբյեկտների խոշոր մատակարարների շարքում շուկայի լիարժեք մասնակից դառնալու շանսերը չափազանց փոքր են:

Այնուամենայնիվ, մեր սերնդի զարգացումը, անշուշտ, այսօր միտում ունի։ Դրա աճի հիմնական գործոնը էներգիայի մատակարարման հուսալիությունն է։ Արտադրող և ցանցային ընկերություններից կախվածությունը մեծացնում է ռիսկերն արտադրողների համար: Ռուսաստանում էլեկտրաէներգիայի արտադրության խոշոր օբյեկտների մեծ մասը կառուցվել է խորհրդային տարիներին, և դրանց զգալի տարիքը իրեն զգացնել է տալիս։ Արդյունաբերական սպառողի համար վթարի հետևանքով էլեկտրաէներգիայի անջատումը 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 արտադրությունն իրեն արդարացնում է 100%-ով, և այսօր ավելի ու ավելի շատ արդյունաբերական ձեռնարկություններ պատրաստ են (կամ դիտարկում են նման հնարավորությունը) գնալ այս ճանապարհով:

Հետևաբար, Ռուսաստանում «սեփական կարիքների համար» բաշխված էլեկտրաէներգիայի արտադրության զարգացման հեռանկարները բավականին մեծ 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 էականորեն նվազեցնելու էներգառեսուրսների գնման ծախսերը։

Սա ներառում է նաև դժվարամատչելի և նոսր բնակեցված շրջանները՝ թույլ զարգացած կամ գոյություն չունեցող էլեկտրացանցային ենթակառուցվածքով, որտեղ էլեկտրաէներգիայի սակագինը, անկասկած, ամենաբարձրն է:

Այն շրջաններում, որտեղ էլեկտրաէներգիայի սպառողներն ու մատակարարներն ավելի քիչ են, և որտեղ արտադրվող էլեկտրաէներգիայի ավելի մեծ մասնաբաժինը ստացվում է հիդրոէլեկտրակայաններից, սակագները զգալիորեն ցածր են, և արդյունաբերության մեջ նման նախագծերի տնտեսությունը միշտ չէ, որ ձեռնտու է: Այնուամենայնիվ, որոշ արդյունաբերության ձեռնարկությունների համար, որոնք ունեն այլընտրանքային վառելիք օգտագործելու հնարավորություն, ինչպիսիք են արտադրական թափոնները, ներքին արտադրությունը կարող է գերազանց լուծում լինել: Այսպիսով, ստորև նկարում պատկերված է փայտամշակման գործարանի թափոններով աշխատող ՋԷԿ:

Եթե ​​մենք խոսում ենք մունիցիպալ կարիքների, հասարակական շենքերի և առևտրային և սոցիալական ենթակառուցվածքի օբյեկտների արտադրության մասին, ապա մինչև վերջերս նման նախագծերի տնտեսությունը մեծապես որոշվում էր տարածաշրջանի էներգետիկ ենթակառուցվածքների զարգացման մակարդակով և, ոչ պակաս չափով, էլեկտրաէներգիայի սպառողների տեխնոլոգիական միացման ծախսերով: Տրիգեներացիայի տեխնոլոգիաների մշակմամբ նման սահմանափակումները փաստացի դադարել են որոշիչ լինել, և ամառային ժամանակահատվածում երկրորդական կամ առաջացած ջերմությունն այժմ կարող է օգտագործվել օդորակման նպատակներով, ինչը մեծապես բարձրացրել է էներգետիկ կենտրոնների արդյունավետությունը:

Տրիգեներացիա՝ էլեկտրաէներգիա, ջերմություն և ցուրտ հաստատության համար

Տրիգեներացիան բավականին անկախ ուղղություն է փոքրածավալ էներգիայի զարգացման գործում: Այն բնութագրվում է ինդիվիդուալիզմով, քանի որ այն ուղղված է էներգետիկ ռեսուրսների համար կոնկրետ օբյեկտի կարիքների բավարարմանը:

Տրիգեներացիայի հայեցակարգով առաջին նախագիծը մշակվել է 1998 թվականին՝ ԱՄՆ էներգետիկայի նախարարության, ORNL ազգային լաբորատորիայի և լիթիումի բրոմիդի կլանման սառնարանային մեքենաների (ABRM) BROAD արտադրողի համատեղ ջանքերով և իրականացվել ԱՄՆ-ում 2001 թվականին: Տրիգեներացիան հիմնված է էներգիայի կլանման և սառնարանային էներգիայի արտադրության հիմնական աղբյուրի վրա: կախված հաստատության կարիքներից. Այնուամենայնիվ, սովորական կաթսաների օգտագործումը, ինչպես կոգեներացիայի դեպքում, նման սխեմայով պարտադիր պայման չէ:

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

Այս ջերմության ներգրավումը ցրտի ձեռքբերման գործընթացում, առաջին հերթին, նվազագույնի է հասցնում կորուստները, բարձրացնելով ցիկլի վերջնական արդյունավետությունը, և երկրորդը, թույլ է տալիս նվազեցնել օբյեկտի էներգիայի սպառումը սառը արտադրության ավանդական տեխնոլոգիաների համեմատ՝ օգտագործելով գոլորշիների սեղմման սառնարանային մեքենաներ:

Տարբեր ջերմային աղբյուրների վրա աշխատելու ունակությունը (տաք ջուր, գոլորշի, արտանետվող գազեր գեներատորներից, կաթսաներից և վառարաններից, ինչպես նաև վառելիքից (բնական գազ, դիզելային վառելիք և այլն) թույլ է տալիս օգտագործել ABHM-ը բոլորովին տարբեր վայրերում՝ օգտագործելով հենց ձեռնարկությանը հասանելի ռեսուրսը:

Այսպիսով, թափոնների ջերմությունը կարող է օգտագործվել արդյունաբերության մեջ.

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

Տրիգեներացիոն էներգիայի կենտրոնը կարող է հաշվարկվել և կառուցվել՝ ելնելով էլեկտրաէներգիայի կարիքից, կամ այն ​​կարող է հիմնվել հաստատության հովացման սպառման վրա: Դա կախված է նրանից, թե վերը նշվածներից որն է որոշիչ չափանիշ սպառողի համար: Առաջին դեպքում ABHM-ում թափոնային ջերմության օգտագործումը կարող է ամբողջական չլինել, իսկ երկրորդ դեպքում կարող է լինել ներքին արտադրվող էլեկտրաէներգիայի սահմանափակում (համալրումն իրականացվում է արտաքին ցանցից էլեկտրաէներգիա ձեռք բերելու միջոցով):

Այնտեղ, որտեղ եռագոյացումը ձեռնտու է

Տեխնոլոգիայի կիրառման շրջանակը շատ լայն է. trigeneration-ը կարող է հավասարապես լավ ինտեգրվել հանրային տարածքի հայեցակարգին (օրինակ՝ խոշոր 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 արտադրված արտադրանքի արժեքից:

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 ջրային պարկեր, թանգարաններ և ցուցահանդեսային տաղավարներ, օդանավակայանի շենքեր.

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

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

Տրիգեներացիայի կիրառման բազմաթիվ օրինակներ կան հյուրանոցային արդյունաբերության, օդանավակայանների կառուցման և արդիականացման, ուսումնական հաստատությունների, բիզնես և վարչական համալիրների, տվյալների մշակման կենտրոնների, ինչպես նաև արդյունաբերության մեջ՝ տեքստիլ, մետալուրգիա, սննդամթերք, քիմիական, թուղթ և թուղթ, մեքենաշինություն և այլն:

Որպես օրինակ բերեմ այն ​​օբյեկտներից մեկը, որի համար ընկերությունը «Առաջին ինժեներ«Մշակել է եռգեներացիոն էներգետիկ կենտրոնի հայեցակարգը։

Արդյունաբերական ձեռնարկության մոտ 4 ՄՎտ էլեկտրաէներգիայի պահանջարկի դեպքում (արտադրված երկու գազամխոցային ագրեգատներով (GPU)), պահանջվում է 2,1 ՄՎտ սառնարանային մատակարարում:

Սառը առաջանում է մեկ լիթիումի բրոմիդի կլանման սառնարանային միավորի միջոցով, որն աշխատում է գազատուրբինի արտանետվող գազերով: Միևնույն ժամանակ, մեկ գազատուրբինային բլոկը ամբողջությամբ ծածկում է ԱբՀՄ-ի ջերմային կարիքների 100%-ը: Այսպիսով, նույնիսկ այն դեպքում, երբ աշխատում է միայն մեկ GPU, կայանը միշտ ապահովված է անհրաժեշտ քանակությամբ սառնությամբ: Բացի այդ, երբ երկու գազամխոցային ագրեգատներն էլ չեն աշխատում, ABHM-ը պահպանում է ջերմություն և ցուրտ առաջացնելու ունակությունը, քանի որ այն ունի պահեստային ջերմության աղբյուր՝ բնական գազ:

Տրիգեներացիոն էլեկտրակայան

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

Բայց համեմատաբար փոքր օբյեկտների համար հիմնական արտադրող միավորը սովորաբար գազատուրբինն է կամ մխոցային բլոկը (գազ կամ դիզել), համեմատաբար ցածր էլեկտրական հզորությամբ (1-6 ՄՎտ): Նրանք արտադրում են էլեկտրաէներգիա և թափոնների ջերմություն արտանետվող գազերից և տաք ջրից, որոնք օգտագործվում են ABHM-ում: Սա հիմնական սարքավորումների նվազագույն և բավարար հավաքածու է:

Այո, մենք այստեղ չենք 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 արտադրված էլեկտրաէներգիան օգտագործել մեր սեփական կարիքների համար:

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

Էլեկտրաէներգիա արտադրող սարքավորումները բավականին ստանդարտացված են, ի տարբերություն AbHM-ի, թեև տեխնիկապես ավելի բարդ է: Դրա արտադրության ժամկետը 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 ժամկետները, ուստի եռաժանի էլեկտրակայանի կառուցման նախագծի ընդհանուր տևողությունը միջինը 1,5 տարի է։

Արդյունք

Նախ, եռգեներացիոն կենտրոնը էներգիա մատակարարողների թիվը կնվազեցնի մեկին` գազ մատակարարողին: Վերացնելով էլեկտրաէներգիայի և ջերմության գնումը, հնարավոր է առաջին հերթին վերացնել էլեկտրամատակարարման ընդհատումների հետ կապված ցանկացած ռիսկ։

Ջերմության վրա աշխատելը, օգտագործելով համեմատաբար էժան «ավելցուկ էներգիա», նվազեցնում է արտադրվող էլեկտրաէներգիայի և ջերմության արժեքը՝ համեմատած դրա գնման հետ: Իսկ ջերմության համար արտադրական հզորությունների ամբողջ տարվա բեռնումը (ձմռանը՝ ջեռուցման, 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 առավելությունն այն է, որ այն էկոլոգիապես մաքուր է: Օգտագործելով արտանետվող գազերը՝ օգտակար էներգիա ստեղծելու համար, մենք նվազեցնում ենք արտանետումները մթնոլորտ: Բացի այդ, ի տարբերություն սառը արտադրության ավանդական տեխնոլոգիաների, որտեղ ամոնիակը և ֆրեոնները գործում են որպես սառնագենտ, ABHM-ն օգտագործում է ջուրը որպես սառնագենտ, ինչը նաև նվազագույնի է հասցնում շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը:

Source: www.habr.com