Rispetto ai paesi europei, dove gli impianti di generazione distribuita rappresentano oggi quasi il 30% della produzione totale, in Russia, secondo varie stime, la quota di energia distribuita oggi non supera il 5-10%. Parliamo se il russo al passo con le tendenze globali e i consumatori sono motivati a muoversi verso un approvvigionamento energetico indipendente.
Oltre ai numeri. Trova le differenze
Le differenze tra il sistema di generazione elettrica distribuita in Russia e in Europa oggi non si limitano ai numeri: si tratta infatti di modelli completamente diversi sia nella struttura che dal punto di vista economico. Lo sviluppo della generazione distribuita nel nostro Paese ha avuto motivazioni alquanto diverse da quelle che sono diventate il principale motore di un processo simile in Europa, che ha cercato di compensare la carenza di combustibili tradizionali coinvolgendo fonti energetiche alternative (comprese le risorse energetiche secondarie) nel bilancio energetico. In Russia, la questione della riduzione del costo di acquisto delle risorse energetiche per i consumatori in un'economia pianificata e con una fissazione tariffaria centralizzata per lungo tempo è stata molto meno rilevante, quindi le persone hanno pensato alla propria produzione di elettricità principalmente nei casi in cui l'impresa era un'impresa consumatore particolarmente grande di energia e, a causa della sua lontananza, aveva difficoltà di connessione alle reti.
Per gli standard dell'energia distribuita, gli impianti di autogenerazione avevano una capacità abbastanza elevata - da 10 a 500 MW (e anche superiore) - a seconda delle esigenze di produzione e per fornire elettricità e calore agli insediamenti vicini. Poiché il trasferimento di calore a distanza è sempre associato a perdite significative, è stata avviata la costruzione di caldaie per acqua calda per le esigenze delle imprese e delle città. Inoltre, le nostre fonti energetiche, siano esse centrali termiche o caldaie, sono state costruite utilizzando gas, olio combustibile o carbone e tecnologie di fonti energetiche rinnovabili (fonti energetiche rinnovabili), ad eccezione delle centrali idroelettriche, e risorse energetiche secondarie (risorse energetiche secondarie) sono state utilizzate in casi isolati. Ora il quadro sta cambiando: stanno gradualmente comparendo impianti di produzione di energia su piccola scala e le fonti energetiche alternative sono coinvolte nel bilancio energetico, anche se in misura minore.
In Occidente si sta facendo molto per sviluppare la generazione su piccola scala e recentemente si è diffuso il concetto di centrale elettrica virtuale (WPP). Si tratta di un sistema che unisce la maggior parte degli attori del mercato della generazione di energia elettrica: produttori (dai piccoli generatori privati alle centrali di cogenerazione) e consumatori (dagli edifici residenziali alle grandi imprese industriali). Il parco eolico regola il consumo energetico, attenuando i picchi e ridistribuendo i carichi in tempo reale, utilizzando a questo scopo tutta la potenza disponibile del sistema. Ma una tale evoluzione è impossibile senza la stimolazione del mercato della generazione distribuita da parte dello Stato e senza corrispondenti cambiamenti nella legislazione.
In Russia, in condizioni di forte concorrenza e di monopolio della fornitura elettrica centralizzata, la vendita alla rete esterna dell’elettricità prodotta in eccesso resta, seppur risolvibile, un compito tutt’altro che semplice dal punto di vista organizzativo e di costo del processo. . Pertanto, al momento, le possibilità che gli impianti energetici distribuiti diventino un partecipante a pieno titolo al mercato tra i grandi fornitori sono estremamente ridotte.
Tuttavia, lo sviluppo della produzione interna è sicuramente di tendenza oggi. Il fattore principale della sua crescita è l’affidabilità dell’approvvigionamento energetico. La dipendenza dalle società di produzione e di rete aumenta i rischi dei produttori. La maggior parte dei grandi impianti di produzione in Russia furono costruiti durante l'era sovietica e la loro notevole età si fa sentire. Per un consumatore industriale, una perdita di energia elettrica a causa di un incidente significa un rischio di arresto della produzione e perdite evidenti. Se il desiderio di ridurre i rischi è accompagnato da motivazioni economiche (determinate principalmente dalla politica tariffaria del fornitore regionale) e da opportunità di investimento, allora la produzione interna è giustificata al 100%, e sempre più imprese industriali oggi sono pronte (o stanno prendendo in considerazione tale opportunità) di seguire questa strada.
Pertanto, le prospettive di sviluppo della produzione di energia distribuita “per i propri bisogni” in Russia sono piuttosto elevate.
Propria generazione. Chi ne trae beneficio?
L’economia di ogni progetto è strettamente individuale e determinata da molti fattori. Se proviamo a generalizzare il più possibile, nelle regioni con una maggiore concentrazione di capacità di generazione e imprese industriali, tariffe più elevate per elettricità e calore, la propria produzione di elettricità rappresenta un'opportunità oggettiva per ridurre significativamente i costi di acquisto delle risorse energetiche.
Ciò include anche regioni difficili da raggiungere e scarsamente popolate con infrastrutture di rete elettrica poco sviluppate o inesistenti, dove, ovviamente, le tariffe elettriche sono le più alte.
Nelle regioni in cui ci sono meno consumatori e fornitori di elettricità e una quota maggiore dell’elettricità generata proviene da centrali idroelettriche, le tariffe sono notevolmente più basse e l’economia di tali progetti nell’industria non è sempre vantaggiosa. Tuttavia, per le imprese di determinati settori che hanno l'opportunità di utilizzare combustibili alternativi, ad esempio i rifiuti industriali, la propria produzione può essere un'ottima soluzione. Quindi, nella figura seguente c'è una centrale termica che utilizza i rifiuti di un'impresa di lavorazione del legno.
Se parliamo di generazione per esigenze di servizi pubblici, edifici pubblici e infrastrutture commerciali e sociali, fino a poco tempo fa l'economia di tali progetti era in gran parte determinata dal livello di sviluppo delle infrastrutture energetiche della regione e, in misura non minore, dal costo di connessione tecnologica dei consumatori di energia elettrica. Con lo sviluppo delle tecnologie di trigenerazione, tali restrizioni in realtà hanno smesso di essere decisive, ed è diventato possibile utilizzare il calore sottoprodotto o generato in estate per le esigenze di climatizzazione, aumentando notevolmente l'efficienza dei centri energetici.
Trigenerazione: elettricità, caldo e freddo per l'oggetto
La trigenerazione è una direzione abbastanza indipendente nello sviluppo dell'energia su piccola scala. Si distingue per l'individualismo, poiché si concentra sulla soddisfazione dei bisogni di un oggetto specifico per le risorse energetiche.
Il primissimo progetto con il concetto di trigenerazione è stato sviluppato nel 1998 da uno sforzo congiunto del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, del laboratorio nazionale ORNL e del produttore di macchine frigorifere ad assorbimento al bromuro di litio BROAD e implementato negli Stati Uniti nel 2001. La trigenerazione si basa sull'utilizzo di macchine frigorifere ad assorbimento, che utilizzano il calore come principale fonte di energia e consentono la produzione di freddo e caldo a seconda delle esigenze della struttura. Allo stesso tempo, l'uso di caldaie convenzionali, come nella cogenerazione, non è un prerequisito in tale schema.
Oltre al tradizionale calore ed energia elettrica, la trigenerazione garantisce la produzione di freddo in ABCM (sotto forma di acqua refrigerata) per esigenze tecnologiche o per la climatizzazione. Il processo di produzione di elettricità in un modo o nell'altro avviene con grandi perdite di energia termica (ad esempio con i gas di scarico dei generatori).
Coinvolgere questo calore nel processo di produzione del freddo, in primo luogo, minimizza le perdite, aumentando l'efficienza finale del ciclo e, in secondo luogo, consente di ridurre il consumo energetico dell'impianto rispetto alle tradizionali tecnologie di produzione del freddo che utilizzano macchine frigorifere a compressione di vapore.
La capacità di lavorare su varie fonti di calore (acqua calda, vapore, gas di scarico di gruppi elettrogeni, caldaie e forni, nonché carburante (gas naturale, gasolio, ecc.) consente l'utilizzo dell'ABHM in strutture completamente diverse, utilizzando esattamente la risorsa a disposizione dell’impresa.
Pertanto, il calore di scarto può essere utilizzato nell’industria:
E negli edifici comunali, commerciali e pubblici sono possibili varie combinazioni di fonti di calore:
Una centrale energetica di trigenerazione può essere calcolata e realizzata in base al fabbisogno elettrico, oppure in base al consumo di raffrescamento dell'impianto. Dipende quale dei precedenti è il criterio determinante per il consumatore. Nel primo caso, il recupero del calore di scarto nell'ABHM potrebbe non essere completo e nel secondo caso potrebbe esserci una limitazione dell'elettricità prodotta in proprio (il rifornimento viene effettuato acquistando elettricità dalla rete esterna).
Dove è utile la trigenerazione?
Il campo di applicazione della tecnologia è molto ampio: la trigenerazione può essere integrata altrettanto bene nel concetto di uno spazio pubblico (ad esempio, un grande centro commerciale o un edificio aeroportuale) sia nell’infrastruttura energetica di un’impresa industriale. La fattibilità della realizzazione di tali progetti e la loro produttività dipendono fortemente dalle condizioni locali, sia economiche che climatiche, e per le imprese industriali anche dal costo dei prodotti.
Il primo e più importante criterio è la necessità di freddo. La sua applicazione più comune oggi è la climatizzazione degli edifici pubblici. Questi possono essere centri direzionali, edifici amministrativi, complessi ospedalieri e alberghieri, impianti sportivi, centri commerciali e di intrattenimento e parchi acquatici, musei e padiglioni espositivi, edifici aeroportuali - in una parola, tutti gli oggetti in cui sono presenti molte persone contemporaneamente, dove per creare un microclima confortevole è necessario un sistema di climatizzazione centralizzato.
L'uso più giustificato dell'ABHM è per tali oggetti con una superficie di 20-30 mila metri quadrati. m (centro direzionale di medie dimensioni) e termina con oggetti giganteschi di diverse centinaia di migliaia di metri quadrati e anche di più (complessi commerciali e di intrattenimento e aeroporti).
Ma in tali strutture deve esserci richiesta non solo di freddo ed elettricità, ma anche di fornitura di calore. Inoltre, la fornitura di calore non è solo il riscaldamento dei locali in inverno, ma anche la fornitura di acqua calda all'edificio tutto l'anno per il fabbisogno di acqua calda sanitaria. Quanto più pienamente vengono utilizzate le capacità di un centro energetico di trigenerazione, tanto maggiore è la sua efficienza.
In tutto il mondo ci sono molti esempi di utilizzo della trigenerazione nel settore alberghiero, costruzione e ammodernamento di aeroporti, istituti scolastici, complessi aziendali e amministrativi, data center e molti esempi nell'industria: tessile, metallurgica, alimentare, chimica, pasta di legno e carta, ingegneria, ecc. .P.
Come esempio cito uno degli oggetti per i quali l’azienda “» sviluppato il concetto di centro energetico di trigenerazione.
Se il fabbisogno di energia elettrica di un'impresa industriale è di circa 4 MW (generati da due unità a pistoni a gas (GPU)), è necessaria una fornitura di raffreddamento di 2,1 MW.
Il freddo è generato da una macchina frigorifera ad assorbimento al bromuro di litio che funziona sui gas di scarico della turbina a gas. Allo stesso tempo, una GPU copre completamente il 100% della richiesta di calore dell'ABHM. In questo modo, anche quando è in funzione una GPU, all'impianto viene sempre fornita la quantità di freddo necessaria. Inoltre, quando entrambe le unità a pistoni a gas vengono messe fuori servizio, l'ABKhM conserva la capacità di generare caldo e freddo, poiché dispone di una fonte di calore di riserva: il gas naturale.
Centro Energetico di Trigenerazione
A seconda delle esigenze del consumatore, della sua categoria e dei requisiti di ridondanza, lo schema di trigenerazione (mostrato nella figura seguente) può essere molto complesso e può includere caldaie per energia e acqua calda, caldaie a calore di recupero, turbine a vapore o a gas, trattamento completo dell'acqua, eccetera.
Ma per gli impianti relativamente piccoli, l'unità di generazione principale è solitamente una turbina a gas o un'unità a pistoni (gas o diesel) con una potenza elettrica relativamente bassa (1-6 MW). Producono elettricità e calore di scarto dai gas di scarico e dall'acqua calda, che viene riciclata nell'ABHM. Questo è un set minimo e sufficiente di attrezzatura di base.
Sì, non puoi fare a meno dei sistemi ausiliari: una torre di raffreddamento, pompe, una stazione di trattamento dei reagenti per la circolazione dell'acqua per stabilizzarla, un sistema di automazione e apparecchiature elettriche che ti consentono di utilizzare l'elettricità generata per le tue esigenze.
Nella maggior parte dei casi, un centro di trigenerazione è un edificio separato, unità containerizzate o una combinazione di queste soluzioni, poiché i requisiti per il posizionamento delle apparecchiature elettriche e di generazione del calore sono leggermente diversi.
Le apparecchiature per la generazione di elettricità sono piuttosto standardizzate, a differenza dell'ABHM, sebbene tecnicamente più complesse. Il suo tempo di produzione può variare da 6 a 12 mesi o anche di più.
Il tempo medio di produzione di ABHM è di 3-6 mesi (a seconda della capacità di raffreddamento, del numero e della tipologia delle fonti di riscaldamento).
Di norma, la produzione di apparecchiature ausiliarie non supererà lo stesso periodo di tempo, quindi la durata totale del progetto per la costruzione di un centro energetico di trigenerazione è in media di 1,5 anni.
risultato
In primo luogo, il centro di trigenerazione ridurrà il numero dei fornitori di energia a uno solo: il fornitore di gas. Eliminando l'acquisto di energia elettrica e calore si eliminano innanzitutto i rischi legati alle interruzioni della fornitura energetica.
Il funzionamento con combustione termica utilizzando "energia in eccesso" relativamente poco costosa riduce il costo dell'elettricità e del calore generati rispetto al loro acquisto. E il caricamento della capacità termica durante tutto l'anno (in inverno per il riscaldamento, in estate per il condizionamento e le esigenze tecnologiche) consente la massima efficienza. Naturalmente, come per altri progetti, la condizione principale è lo sviluppo del concept corretto e il suo studio di fattibilità.
Un ulteriore vantaggio è il rispetto dell’ambiente. Utilizzando i gas di scarico per generare energia utile, riduciamo le emissioni nell'atmosfera. Inoltre, a differenza delle tecnologie tradizionali per la produzione di freddo, dove i refrigeranti sono ammoniaca e freon, ABKhM utilizza l'acqua come refrigerante, riducendo al minimo anche il carico ambientale.
Fonte: habr.com