Í samanburði við Evrópulönd, þar sem dreifðar orkuframleiðslustöðvar standa nú undir næstum 30% af allri framleiðslu, er hlutur dreifðrar orku í Rússlandi, samkvæmt ýmsum áætlunum, ekki meira en 5-10%. Við skulum ræða hvort Rússar... ná í takt við alþjóðlegar þróunarstefnur og neytendur eru hvattir til að færa sig í átt að sjálfstæðri orkuframleiðslu.
Handan við tölur. Finndu muninn.
Munurinn á dreifðum orkuframleiðslukerfum í Rússlandi og Evrópu í dag nær lengra en bara tölur – þau eru í raun gjörólíkar gerðir, bæði byggingarlega og efnahagslega. Þróun dreifðrar orkuframleiðslu í okkar landi var knúin áfram af nokkuð öðrum hvötum en þeim sem urðu aðal drifkraftur svipaðrar þróunar í Evrópu, sem leitast við að bæta upp skort á hefðbundnu eldsneyti með því að fella aðra orkugjafa (þar á meðal úrgangsorku) inn í orkublönduna. Í Rússlandi var málið um að lækka orkukostnað fyrir neytendur samkvæmt skipulagshagkerfi og miðstýrðri gjaldskrársetningu hins vegar mun minna áríðandi í langan tíma. Því var innanhúss orkuframleiðsla fyrst og fremst tekin til greina í tilvikum þar sem fyrirtæki var sérstaklega stór orkunotandi og átti, vegna fjarlægðar sinnar, erfitt með að tengjast raforkukerfinu.
Samkvæmt stöðlum um dreifða orku höfðu orkuframleiðsluver á staðnum tiltölulega mikla afkastagetu — frá 10 til 500 MW (og jafnvel hærri) — allt eftir framleiðsluþörfum og tilgangi að útvega nálæg samfélög rafmagn og hita. Þar sem varmaflutningur yfir langar vegalengdir fylgir alltaf verulegu tapi voru katlahús fyrir heitavatn virkt byggð til að mæta þörfum fyrirtækja og borga á staðnum. Ennfremur voru orkugjafar á staðnum — hvort sem um er að ræða samþættar varma- og raforkuver eða katlahús — byggðir með gasi, brennsluolíu eða kolum, en endurnýjanleg orkutækni (að undanskildum vatnsaflsvirkjunum) og aukaorkulindir (SER) voru notaðar í einstökum tilfellum. Nú er myndin að breytast: smáar orkuframleiðsluver eru smám saman að koma fram og aðrar orkugjafar eru að verða hluti af orkujöfnuðinum, þó í minna mæli.
Á Vesturlöndum er mikið gert til að þróa smáframleiðslu og nýlega hefur hugmyndin um sýndarorkuver (e. Virtual Power Plant, VPP) notið mikilla vinsælda. Þetta kerfi sameinar flesta aðila á raforkuframleiðslumarkaðinum - framleiðendur (allt frá litlum einkaframleiðendum til samvinnsluvera) og neytendur (allt frá íbúðarhúsnæði til stórra iðnaðarmannvirkja). VPP stjórnar orkunotkun með því að jafna út toppa og endurdreifa álagi í rauntíma og nota alla tiltæka kerfisgetu. Hins vegar er slík þróun ómöguleg án hvata frá stjórnvöldum fyrir dreifða orkuframleiðslumarkaðinn og samsvarandi lagabreytinga.
Í Rússlandi, þar sem samkeppni ríkir og miðstýrð raforkuframleiðsla ríkir, er það mögulegt að selja umframframleidda raforku til raforkukerfisins, en það er samt krefjandi verkefni hvað varðar skipulag og kostnað. Því eru líkurnar á að dreifðar orkuver verði fullgildur markaðsþátttakandi meðal helstu birgja afar litlar um þessar mundir.
Engu að síður er þróun innanhússframleiðslu án efa mjög vinsæl í dag. Helsta drifkrafturinn að baki vaxtar hennar er áreiðanleiki raforkuframboðs. Háð framleiðslu- og raforkufyrirtækjum eykur áhættu framleiðenda. Flestar stórar framleiðslustöðvar í Rússlandi voru byggðar á Sovéttímanum og mikill aldur þeirra er augljós. Fyrir iðnaðarnotendur felur rafmagnsleysi vegna slyss í sér hættu á framleiðslustöðvun og augljósu tapi. Ef löngunin til að draga úr áhættu er studd af efnahagslegum hvötum (aðallega ákvarðaðir af gjaldskrárstefnu svæðisins) og fjárfestingartækifærum, þá er innanhússframleiðsla 100% réttlætanleg og fleiri og fleiri iðnfyrirtæki eru nú tilbúin (eða íhuga) að feta þessa leið.
Þess vegna eru horfur á þróun dreifðrar raforkuframleiðslu „til eigin þarfa“ í Rússlandi nokkuð miklar.
Innri framleiðsla. Hverjir njóta góðs af því?
Hagfræði hvers verkefnis er einstök og ræðst af fjölmörgum þáttum. Almennt séð, á svæðum með meiri þéttni framleiðslugetu og iðnaðarmannvirkja og hærri rafmagns- og hitagjöld, býður raforkuframleiðsla á staðnum upp á hlutlægt tækifæri til að lækka orkukostnað verulega.
Þetta á einnig við um erfið aðgengileg og strjálbýl svæði með illa þróaða eða enga raforkuinnviði, þar sem rafmagnsgjöld eru án efa hæst.
Á svæðum með færri rafmagnsnotendur og birgja, og þar sem vatnsafl er stærri hluti raforkuframleiðslunnar, eru gjaldskrár verulega lægri og hagkvæmni slíkra iðnaðarverkefna ekki alltaf hagstæð. Hins vegar, fyrir fyrirtæki í ákveðnum atvinnugreinum sem geta notað aðra orkugjafa, svo sem iðnaðarúrgang, getur innanhússframleiðsla verið frábær lausn. Til dæmis sýnir myndin hér að neðan samþætta varma- og raforkuver (CHP) sem notar úrgang frá viðarvinnslustöð.
Þangað til nýlega var hagkvæmni slíkra verkefna, hvort sem um var að ræða veitur, opinberar byggingar eða viðskipta- og félagslega innviði, að miklu leyti ákvörðuð af þróunarstigi orkuinnviða svæðisins og, í minna mæli, af kostnaði við að tengja rafmagnsnotendur við raforkunetið. Með þróun þríhyrningsorkuframleiðslutækni hafa slíkar takmarkanir í raun hætt að vera ákvarðandi þáttur og nú er hægt að nota úrgangshita eða hita sem myndast á sumrin til loftkælingar, sem eykur verulega skilvirkni orkuvera.
Þríframleiðsla: rafmagn, hiti og kuldi fyrir aðstöðuna
Þríhyrningsframleiðsla er frekar sjálfstætt svið lítillar orkuþróunar. Hún einkennist af einstaklingsbundinni nálgun þar sem hún leggur áherslu á að uppfylla orkuþarfir tiltekinnar mannvirkis.
Fyrsta verkefnið sem notaði þríorkuframleiðsluhugtakið var þróað árið 1998 í samstarfi bandaríska orkumálaráðuneytisins, ORNL og BROAD, framleiðanda litíumbrómíð-upptökukælivéla (ABRM). Það var hrint í framkvæmd í Bandaríkjunum árið 2001. Þríorkuframleiðsla byggist á notkun upptökukælivéla, sem nota hita sem aðalorkugjafa og framleiða hita og kulda eftir þörfum aðstöðunnar. Notkun hefðbundinna katla, eins og í samvinnslu raf- og varmaorku, er ekki skilyrði fyrir þetta kerfi.
Auk hefðbundins hita og rafmagns, þá framleiðir þríhyrningsframleiðsla kæli í frásogskælieiningum (í formi kæls vatns) fyrir iðnaðarferli eða loftkælingu. Rafmagnsframleiðsla felur óhjákvæmilega í sér umtalsvert tap á varmaorku (til dæmis með útblásturslofttegundum frá rafstöðvum).
Með því að nota þennan hita í kuldaframleiðslu er í fyrsta lagi hægt að lágmarka tap, auka heildarnýtni hringrásarinnar og í öðru lagi er hægt að draga úr orkunotkun aðstöðunnar samanborið við hefðbundna kuldaframleiðslutækni sem notar gufuþjöppunarkælivélar.
Hæfni kælisins til að starfa með ýmsum hitagjöfum (heitu vatni, gufu, útblásturslofttegundum frá rafstöðvum, katlum og ofnum, sem og eldsneyti (jarðgasi, dísilolíu o.s.frv.) gerir kleift að nota frásogskælinn á fjölbreyttum stöðum og nýta þá sérstöku auðlind sem fyrirtækið hefur til ráðstöfunar.
Þannig er hægt að nota úrgangshita í iðnaði:
Og í borgarbyggingum, atvinnuhúsnæði og opinberum byggingum eru ýmsar samsetningar hitagjafa mögulegar:
Þríþátta virkjun getur verið hönnuð og byggð út frá rafmagnsþörf eða út frá kælikerfi virkjunarinnar. Þetta fer eftir því hvor þessara tveggja er ákvarðandi þáttur fyrir neytandann. Í fyrra tilvikinu gæti nýting úrgangshita í frásogskælinum ekki verið fullkomin, en í seinna tilvikinu gæti afkastageta eigin rafmagnsframleiðslu virkjunarinnar verið takmörkuð (bætist við með því að kaupa rafmagn frá utanaðkomandi raforkukerfi).
Þar sem þríkynslóð er gagnleg
Notkunarsvið tækninnar er nokkuð breitt: þríorkuframleiðsla getur verið jafn vel samþætt hönnun almenningsrýma (til dæmis stórrar verslunarmiðstöðvar eða flugvallar) og orkuinnviða iðnaðarfyrirtækja. Hagkvæmni þess að framkvæma slík verkefni og árangur þeirra er mjög háð efnahagslegum og loftslagslegum aðstæðum á staðnum og fyrir iðnaðarfyrirtæki einnig kostnaði við framleiðslu þeirra.
Fyrsta og mikilvægasta viðmiðið er þörfin fyrir kælingu. Algengasta notkun þess í dag er loftkæling í opinberum byggingum. Þar á meðal eru viðskiptamiðstöðvar, stjórnsýslubyggingar, sjúkrahús og hótelbyggingar, íþróttamannvirki, verslunar- og skemmtistaðir og vatnagarðar, söfn og sýningarskálar, flugstöðvar — í stuttu máli, allar byggingar þar sem fjöldi fólks kemur saman og þar sem miðlægt loftkælingarkerfi er nauðsynlegt til að skapa þægilegt örloftslag.
Notkun ABHM er réttlætanlegust fyrir slíkar aðstöðu sem eru á bilinu 20-30 þúsund fermetrar (meðalstórar viðskiptamiðstöðvar) til risavaxinna aðstöðu sem eru nokkur hundruð þúsund fermetrar eða jafnvel stærri (verslunar- og afþreyingarmiðstöðvar og flugvellir).
En slíkar mannvirki þurfa ekki aðeins kælingu og rafmagn, heldur einnig hita. Hitaveita sér ekki aðeins um húshitun á veturna heldur einnig um heitt vatn til heimilisnota allt árið um kring. Því betur sem þríorkuver nýtir afkastagetu sína, því meiri er skilvirkni þess.
Fjölmörg dæmi eru um notkun þríorkuframleiðslu um allan heim, þar á meðal í ferðaþjónustu, byggingu og nútímavæðingu flugvalla, menntastofnunum, viðskipta- og stjórnsýsluhúsnæði og gagnaverum. Einnig eru fjölmörg dæmi í iðnaði, þar á meðal vefnaðarvöru, málmvinnslu, matvælum, efnum, pappírsframleiðslu, vélaverkfræði og fleiru.
Sem dæmi mun ég nefna eitt af þeim markmiðum sem fyrirtækið „„þróaði hugmyndina um þríorkuver.“
Þar sem eftirspurn eftir raforku í iðnaðarfyrirtæki er um 4 MW (framleidd af tveimur gasstimpileiningum (GPU)), þarf kæliframboð upp á 2,1 MW.
Kuldi myndast í einni litíumbrómíð frásogskælieiningu sem knúin er af útblásturslofttegundum frá gasstimpileiningunni. Þessi eina gasstimpileining nær að fullu til 100% af hitaþörfum frásogskælivélarinnar. Þannig, jafnvel þótt aðeins ein gasstimpileining sé í gangi, er virkjunin alltaf með nauðsynlegt magn af kulda. Ennfremur, jafnvel þótt báðar gasstimpileiningarnar séu stöðvaðar, heldur frásogskælivélin getu sinni til að framleiða hita og kulda, þar sem hún hefur varahitagjafa - jarðgas.
Þríframleiðsluvirkjun
Þríhyrningsorkuframleiðslukerfi (sýnt á myndinni hér að neðan) getur verið mjög flókið, allt eftir þörfum viðskiptavinarins, flokki og kröfum um afritun, og getur innihaldið raforku- og heitavatnskatla, úrgangsvarmakatla, gufu- eða gastúrbínur, alhliða vatnshreinsun o.s.frv.
Hins vegar, fyrir tiltölulega litlar verksmiðjur, er aðalframleiðslueiningin yfirleitt gastúrbína eða stimpileining (knúin gasi eða dísilolíu) með tiltölulega lága raforku (1-6 MW). Þessar einingar framleiða rafmagn og úrgangsvarma úr útblásturslofttegundum og heitu vatni, sem er notaður í frásogskælinum. Þetta er lágmarks- og nægjanlegur grunnbúnaður.
Já, við getum ekki verið án hjálparkerfa hér: kæliturns, dælna, hvarfefnameðferðarstöðvar fyrir vatnsrás til að stöðuga það, sjálfvirknikerfis og rafbúnaðar sem gerir kleift að nota rafmagn sem framleitt er til eigin þarfa.
Í flestum tilfellum er þríorkuver sjálfstæð bygging, gámaeining eða samsetning þessara lausna, þar sem kröfur um staðsetningu rafmagns- og varmaframleiðslubúnaðar eru nokkuð mismunandi.
Rafmagnsframleiðslubúnaður er nokkuð staðlaður, ólíkt frásogskælivélum, þótt hann sé tæknilega flóknari. Framleiðslutími hans getur verið frá 6 til 12 mánuðum eða jafnvel lengur.
Meðalframleiðslutími fyrir sjálfvirkan hitastýrðan ...
Að jafnaði mun framleiðsla hjálparbúnaðar ekki taka lengri tíma en sama tíma, þannig að heildartími byggingarverkefnisins við þríframleiðsluorkuverið er að meðaltali 1,5 ár.
Niðurstaðan
Í fyrsta lagi mun þríorkuver fækka orkugjöfum niður í einn – gasveituna. Með því að útrýma þörfinni á að kaupa rafmagn og hita mun það einnig útrýma allri áhættu sem tengist rafmagnsleysi.
Að nota tiltölulega ódýra „umframorku“ til að nota hita lækkar kostnað við rafmagn og hita samanborið við kaup á þeim. Og nýting hitaframleiðslugetu allt árið (til hitunar á veturna og til loftræstingar og vinnsluþarfa á sumrin) tryggir hámarksnýtingu. Eins og með önnur verkefni er lykilatriðið auðvitað þróun traustrar hugmyndar og hagkvæmnisathugun á henni.
Aukinn kostur er umhverfisvænni þess. Með því að nota útblásturslofttegundir til að framleiða gagnlega orku drögum við úr losun í andrúmsloftið. Ennfremur, ólíkt hefðbundnum kælitækni, sem notar ammoníak og freon sem kælimiðil, notar frásogskælivélin vatn sem kælimiðil, sem einnig lágmarkar umhverfisáhrif.
Heimild: www.habr.com
