ტრიგენერაცია: ცენტრალიზებული ენერგიის მიწოდების ალტერნატივა

ევროპულ ქვეყნებთან შედარებით, სადაც დღეს განაწილებული გენერაციის ობიექტები შეადგენს მთლიანი პროდუქციის თითქმის 30%-ს, რუსეთში, სხვადასხვა შეფასებით, დღეს განაწილებული ენერგიის წილი არ აღემატება 5-10%-ს. ვისაუბროთ თუ არა რუსი განაწილებული ენერგია დაეწიოს გლობალურ ტენდენციებს და მომხმარებლები მოტივირებულნი არიან გადავიდნენ დამოუკიდებელი ენერგომომარაგებისკენ.  

წყარო

გარდა ნომრებისა. იპოვნეთ განსხვავებები

დღეს რუსეთსა და ევროპაში განაწილებული ელექტროენერგიის წარმოების სისტემას შორის განსხვავებები არ შემოიფარგლება რიცხვებით - სინამდვილეში, ეს არის სრულიად განსხვავებული მოდელები, როგორც სტრუქტურაში, ასევე ეკონომიკური თვალსაზრისით. ჩვენს ქვეყანაში განაწილებული თაობის განვითარებას ჰქონდა მოტივები, რომლებიც გარკვეულწილად განსხვავებული იყო იმ მოტივებისგან, რომლებიც გახდა ევროპაში მსგავსი პროცესის მთავარი მამოძრავებელი ძალა, რომელიც ცდილობდა კომპენსირებას ტრადიციული საწვავის ნაკლებობისთვის ალტერნატიული ენერგიის წყაროების (მათ შორის მეორადი ენერგიის რესურსების) ჩართვით. ენერგეტიკული ბალანსი. რუსეთში, გეგმურ ეკონომიკაში მომხმარებლებისთვის ენერგორესურსების შეძენის ღირებულების შემცირების საკითხი და ცენტრალიზებული ტარიფების დაწესება დიდი ხნის განმავლობაში გაცილებით ნაკლებად აქტუალური იყო, ამიტომ ხალხი ფიქრობდა საკუთარი ელექტროენერგიის გამომუშავებაზე ძირითადად იმ შემთხვევებში, როდესაც საწარმო იყო ენერგიის განსაკუთრებით დიდი მომხმარებელი და დისტანციურობის გამო უჭირდა ქსელებთან დაკავშირება.

განაწილებული ენერგიის სტანდარტებით, თვითწარმოქმნის ობიექტებს ჰქონდათ საკმაოდ მაღალი სიმძლავრე - 10-დან 500 მგვტ-მდე (და კიდევ უფრო მაღალი) - დამოკიდებულია წარმოების საჭიროებებზე და მიმდებარე დასახლებების ელექტროენერგიითა და სითბოთი უზრუნველყოფის მიზნით. ვინაიდან დისტანციებზე სითბოს გადაცემა ყოველთვის დაკავშირებულია მნიშვნელოვან დანაკარგებთან, საწარმოებისა და ქალაქების საკუთარი საჭიროებისთვის ცხელი წყლის საქვაბე სახლების აქტიური მშენებლობა დაიწყო. გარდა ამისა, ჩვენი საკუთარი ენერგიის წყაროები, იქნება ეს თბოელექტროსადგურები თუ საქვაბე სახლები, აშენდა გაზზე, მაზუთზე თუ ქვანახშირზე და განახლებადი ენერგიის წყაროების (განახლებადი ენერგიის წყაროები) ტექნოლოგიებზე, გარდა ჰიდროელექტროსადგურებისა და მეორადი ენერგიის რესურსებისა. (მეორადი ენერგიის რესურსები) გამოიყენებოდა იზოლირებულ შემთხვევებში. ახლა სურათი იცვლება: ნელ-ნელა ჩნდება ელექტროენერგიის გამომუშავების მცირე ობიექტები და ენერგეტიკულ ბალანსში ჩართულია ენერგიის ალტერნატიული წყაროები, თუმცა ნაკლებად.

დასავლეთში ბევრი რამ კეთდება მცირე პროდუქციის განვითარებისთვის და ბოლო დროს ფართოდ გავრცელდა ვირტუალური ელექტროსადგურის (WPP) კონცეფცია. ეს არის სისტემა, რომელიც აერთიანებს ელექტროენერგიის წარმოების ბაზარზე მოთამაშეთა უმეტესობას - მწარმოებლებს (მცირე კერძო გენერატორებიდან კოგენერაციულ სადგურებამდე) და მომხმარებლებს (საცხოვრებელი კორპუსებიდან მსხვილ სამრეწველო საწარმოებამდე). ქარის ელექტროსადგური არეგულირებს ენერგიის მოხმარებას, ასწორებს მწვერვალებს და გადაანაწილებს დატვირთვებს რეალურ დროში, ამისთვის ხელმისაწვდომი სისტემის მთელი სიმძლავრის გამოყენებით. მაგრამ ასეთი ევოლუცია შეუძლებელია სახელმწიფოს მიერ განაწილებული გენერაციის ბაზრის სტიმულირებისა და კანონმდებლობის შესაბამისი ცვლილებების გარეშე. 

რუსეთში, სასტიკი კონკურენციის პირობებში და ცენტრალიზებული ელექტრომომარაგების მონოპოლიის პირობებში, გარე ქსელში წარმოებული ჭარბი ელექტროენერგიის გაყიდვა რჩება, თუმცა გადაჭრად, ამოცანა, რომელიც შორს არის მარტივი პროცესის ორგანიზაციისა და ღირებულების თვალსაზრისით. . ამიტომ, დღეისათვის, შანსები, რომ განაწილებული ენერგეტიკული ობიექტები გახდეს ბაზრის სრულფასოვანი მონაწილე მსხვილ მომწოდებლებს შორის, უკიდურესად მცირეა.

მიუხედავად ამისა, შიდა თაობის განვითარება დღეს, რა თქმა უნდა, ტენდენციაა. მისი ზრდის მთავარი ფაქტორი ენერგომომარაგების საიმედოობაა. მწარმოებელ და ქსელურ კომპანიებზე დამოკიდებულება ზრდის მწარმოებლების რისკებს. რუსეთში მსხვილი თაობის ობიექტების უმეტესობა საბჭოთა პერიოდში აშენდა და მათი მნიშვნელოვანი ასაკი თავს იგრძნობს. სამრეწველო მომხმარებლისთვის ელექტრომომარაგების დაკარგვა უბედური შემთხვევის გამო ნიშნავს წარმოების გათიშვის რისკს და აშკარა დანაკარგებს. თუ რისკების შემცირების სურვილს თან ახლავს ეკონომიკური მოტივები (განისაზღვრება ძირითადად რეგიონული მიმწოდებლის სატარიფო პოლიტიკით) და საინვესტიციო შესაძლებლობები, მაშინ შიდა გენერაცია 100%-ით გამართლებულია და დღეს უფრო და უფრო მეტი ინდუსტრიული საწარმო მზად არის (ან განიხილავს ასეთი შესაძლებლობა) გაჰყვეს ამ გზას.

აქედან გამომდინარე, რუსეთში "საკუთარი საჭიროებისთვის" განაწილებული ენერგიის წარმოების განვითარების პერსპექტივები საკმაოდ მაღალია.

საკუთარი თაობა. ვინ სარგებლობს ამით?

თითოეული პროექტის ეკონომიკა მკაცრად ინდივიდუალურია და განისაზღვრება მრავალი ფაქტორით. თუ შევეცდებით მაქსიმალურად განვაზოგადოთ, მაშინ რეგიონებში, სადაც წარმოქმნილი სიმძლავრეების უფრო დიდი კონცენტრაციაა და სამრეწველო საწარმოები, ელექტროენერგიისა და სითბოს უფრო მაღალი ტარიფები, საკუთარი ელექტროენერგიის გამომუშავება არის ობიექტური შანსი, მნიშვნელოვნად შემცირდეს ენერგორესურსების შესყიდვის ღირებულება.

ეს ასევე მოიცავს ძნელად მისადგომ და იშვიათად დასახლებულ რეგიონებს სუსტად განვითარებული ან არარსებული ელექტრო ქსელის ინფრასტრუქტურით, სადაც, რა თქმა უნდა, ელექტროენერგიის ტარიფი ყველაზე მაღალია.

რეგიონებში, სადაც ნაკლები მომხმარებელი და ელექტროენერგიის მიმწოდებელია, და წარმოებული ელექტროენერგიის უფრო დიდი წილი მოდის ჰიდროელექტროსადგურებზე, ტარიფები შესამჩნევად დაბალია და ინდუსტრიაში ასეთი პროექტების ეკონომიკა ყოველთვის არ არის ხელსაყრელი. თუმცა, გარკვეული ინდუსტრიების საწარმოებისთვის, რომლებსაც აქვთ შესაძლებლობა გამოიყენონ ალტერნატიული საწვავი, მაგალითად, სამრეწველო ნარჩენები, საკუთარი თაობა შეიძლება იყოს შესანიშნავი გამოსავალი. ასე რომ, ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში არის თბოელექტროსადგური, რომელიც იყენებს ხის გადამამუშავებელი საწარმოს ნარჩენებს.

თუ ვსაუბრობთ გენერაციაზე კომუნალური საჭიროებებისთვის, საზოგადოებრივი შენობებისა და კომერციული და სოციალური ინფრასტრუქტურისთვის, მაშინ ბოლო დრომდე ასეთი პროექტების ეკონომიკა დიდწილად განპირობებული იყო რეგიონის ენერგეტიკული ინფრასტრუქტურის განვითარების დონით და, არანაკლებ ზომით, ხარჯებით. ელექტროენერგიის მომხმარებელთა ტექნოლოგიური კავშირი. ტრიგენერაციული ტექნოლოგიების განვითარებით, ამგვარმა შეზღუდვებმა ფაქტობრივად შეწყვიტა გადამწყვეტი მოქმედება და ზაფხულში გვერდითი პროდუქტის ან წარმოქმნილი სითბოს გამოყენება შესაძლებელი გახდა კონდიცირების საჭიროებისთვის, რამაც მნიშვნელოვნად გაზარდა ენერგეტიკული ცენტრების ეფექტურობა.

ტრიგენერაცია: ელექტროენერგია, სითბო და სიცივე ობიექტისთვის

ტრიგენერაცია საკმაოდ დამოუკიდებელი მიმართულებაა მცირე ზომის ენერგიის განვითარებაში. იგი გამოირჩევა ინდივიდუალიზმით, ვინაიდან ორიენტირებულია ენერგორესურსებზე კონკრეტული ობიექტის მოთხოვნილებების დაკმაყოფილებაზე.

პირველი პროექტი ტრიგენერაციის კონცეფციით შემუშავდა 1998 წელს აშშ-ს ენერგეტიკის დეპარტამენტის, ეროვნული ლაბორატორიის ORNL-ისა და ლითიუმ ბრომიდის შთანთქმის სამაცივრო მანქანების მწარმოებლის BROAD-ის ერთობლივი ძალისხმევით და განხორციელდა შეერთებულ შტატებში 2001 წელს. ტრიგენერაცია დაფუძნებულია შთანთქმის სამაცივრო მანქანების გამოყენებაზე, რომლებიც იყენებენ სითბოს, როგორც ენერგიის ძირითად წყაროს და საშუალებას აძლევს წარმოქმნას სიცივე და სითბო, რაც დამოკიდებულია ობიექტის საჭიროებებზე. ამავდროულად, ჩვეულებრივი ქვაბების გამოყენება, როგორც კოგენერაციაში, არ არის წინაპირობა ამ სქემისთვის.

ტრადიციული სითბოსა და ელექტროენერგიის გარდა, ტრიგენერაცია უზრუნველყოფს სიცივის წარმოებას ABCM-ში (გაციებული წყლის სახით) ტექნოლოგიური საჭიროებების ან კონდიცირების მიზნით. ელექტროენერგიის წარმოების პროცესი ასე თუ ისე ხდება თერმული ენერგიის დიდი დანაკარგებით (მაგალითად, გენერატორი მანქანების გამონაბოლქვი აირებით).

ამ სითბოს ჩართვა სიცივის წარმოების პროცესში, პირველ რიგში, ამცირებს დანაკარგებს, ზრდის ციკლის საბოლოო ეფექტურობას და მეორეც, საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ ობიექტის ენერგიის მოხმარება ტრადიციულ ცივი წარმოების ტექნოლოგიებთან შედარებით, ორთქლის შეკუმშვის სამაცივრო მანქანების გამოყენებით.

სითბოს სხვადასხვა წყაროზე მუშაობის უნარი (ცხელი წყალი, ორთქლი, გამონაბოლქვი აირები გენერატორიდან, ქვაბებიდან და ღუმელებიდან, აგრეთვე საწვავი (ბუნებრივი აირი, დიზელის საწვავი და ა. რესურსი, რომელიც ხელმისაწვდომია საწარმოსთვის.

ამრიგად, ნარჩენი სითბო შეიძლება გამოყენებულ იქნას ინდუსტრიაში:

ხოლო მუნიციპალურ ობიექტებში, კომერციულ და საზოგადოებრივ შენობებში შესაძლებელია სითბოს წყაროების სხვადასხვა კომბინაცია:

ტრიგენერაციის ენერგეტიკული ცენტრი შეიძლება გამოითვალოს და აშენდეს ელექტროენერგიის საჭიროებიდან გამომდინარე, ან შეიძლება დაფუძნდეს ობიექტის გაგრილების მოხმარებაზე. ეს დამოკიდებულია ზემოთ ჩამოთვლილთაგან რომელია მომხმარებლისთვის განმსაზღვრელი კრიტერიუმი. პირველ შემთხვევაში, ABHM-ში ნარჩენი სითბოს აღდგენა შეიძლება არ იყოს სრული, ხოლო მეორე შემთხვევაში შეიძლება იყოს შეზღუდვა მისივე გამომუშავებული ელექტროენერგიის შესახებ (შევსება ხდება გარე ქსელიდან ელექტროენერგიის შეძენით).

სად არის სასარგებლო ტრიგენერაცია?

ტექნოლოგიის გამოყენების სპექტრი ძალიან ფართოა: ტრიგენერაცია შეიძლება ერთნაირად კარგად იყოს ინტეგრირებული ზოგიერთი საჯარო სივრცის კონცეფციაში (მაგალითად, დიდი სავაჭრო ცენტრი ან აეროპორტის შენობა) და სამრეწველო საწარმოს ენერგეტიკულ ინფრასტრუქტურაში. ასეთი პროექტების განხორციელების მიზანშეწონილობა და მათი პროდუქტიულობა ძლიერ არის დამოკიდებული ადგილობრივ პირობებზე, როგორც ეკონომიკურ, ისე კლიმატურ პირობებზე და სამრეწველო საწარმოებისთვის ასევე პროდუქციის თვითღირებულებაზე.

პირველი და ყველაზე მნიშვნელოვანი კრიტერიუმი სიცივის მოთხოვნილებაა. მისი ყველაზე გავრცელებული გამოყენება დღეს არის საზოგადოებრივი შენობების კონდიცირება. ეს შეიძლება იყოს ბიზნეს ცენტრები, ადმინისტრაციული შენობები, საავადმყოფო და სასტუმრო კომპლექსები, სპორტული ობიექტები, სავაჭრო და გასართობი ცენტრები და წყლის პარკები, მუზეუმები და საგამოფენო პავილიონები, აეროპორტის შენობები - ერთი სიტყვით, ყველა ობიექტი, სადაც ერთდროულად ბევრი ადამიანი იმყოფება. კომფორტული მიკროკლიმატის შესაქმნელად საჭიროა ცენტრალური კონდიცირების სისტემა.

ABHM-ის ყველაზე გამართლებული გამოყენება არის 20-30 ათასი კვადრატული მეტრი ფართობის ასეთი ობიექტებისთვის. მ (საშუალო ზომის ბიზნეს ცენტრი) და დამთავრებული გიგანტური ობიექტებით რამდენიმე ასეული ათასი კვადრატული მეტრით და კიდევ უფრო მეტი (სავაჭრო და გასართობი კომპლექსები და აეროპორტები).

მაგრამ ასეთ ობიექტებზე უნდა იყოს მოთხოვნა არა მხოლოდ სიცივეზე და ელექტროენერგიაზე, არამედ სითბოს მიწოდებაზეც. უფრო მეტიც, სითბოს მიწოდება არის არა მხოლოდ შენობების გათბობა ზამთარში, არამედ მთელი წლის განმავლობაში ცხელი წყლის მიწოდება ობიექტში საყოფაცხოვრებო ცხელი წყლის საჭიროებისთვის. რაც უფრო სრულად იქნება გამოყენებული ტრიგენერაციის ენერგეტიკული ცენტრის შესაძლებლობები, მით უფრო მაღალია მისი ეფექტურობა.

მთელ მსოფლიოში არსებობს ტრიგენერაციის გამოყენების მრავალი მაგალითი სასტუმრო ინდუსტრიაში, აეროპორტების მშენებლობასა და მოდერნიზაციაში, საგანმანათლებლო დაწესებულებების, ბიზნეს და ადმინისტრაციული კომპლექსების, მონაცემთა ცენტრების და მრავალი მაგალითი მრეწველობაში - ტექსტილის, მეტალურგიის, კვების, ქიმიური, რბილობი. და ქაღალდი, საინჟინრო და ა.შ. .P.

მაგალითად, მე მივცემ ერთ-ერთ ობიექტს, რომლისთვისაც კომპანია ”პირველი ინჟინერი» შეიმუშავა ტრიგენერაციული ენერგეტიკული ცენტრის კონცეფცია.

თუ ელექტროენერგიის მოთხოვნა სამრეწველო საწარმოში არის დაახლოებით 4 მეგავატი (გამომუშავებული ორი გაზის დგუშის ერთეულით (GPU)), საჭიროა გაგრილების მიწოდება 2,1 მეგავატი.

სიცივე წარმოიქმნება ერთი შთანთქმის ლითიუმის ბრომიდის სამაცივრო მანქანით, რომელიც მუშაობს გაზის ტურბინის ერთეულის გამონაბოლქვი აირებზე. ამავდროულად, ერთი GPU სრულად ფარავს ABHM-ის სითბოს მოთხოვნის 100%-ს. ამრიგად, მაშინაც კი, როდესაც ერთი GPU მუშაობს, ქარხანა ყოველთვის უზრუნველყოფილია საჭირო რაოდენობის სიცივით. გარდა ამისა, როდესაც ორივე გაზის დგუშის ბლოკი გამოდის ექსპლუატაციიდან, ABKhM ინარჩუნებს სითბოს და სიცივის გამომუშავების უნარს, ვინაიდან მას აქვს სარეზერვო სითბოს წყარო - ბუნებრივი აირი.

Trigeneration Energy Center

მომხმარებლის მოთხოვნილებებიდან, მისი კატეგორიიდან და ჭარბი მოთხოვნილებებიდან გამომდინარე, ტრიგენერაციის სქემა (ქვემოთ სურათზე ნაჩვენები) შეიძლება იყოს ძალიან რთული და შეიძლება მოიცავდეს ენერგიისა და ცხელი წყლის ქვაბებს, ნარჩენი სითბოს ქვაბებს, ორთქლის ან გაზის ტურბინებს, წყლის სრულ დამუშავებას. და ა.შ.

მაგრამ შედარებით მცირე ობიექტებისთვის, მთავარი გენერატორი, როგორც წესი, არის გაზის ტურბინის ან დგუშის ბლოკი (გაზი ან დიზელი) შედარებით დაბალი ელექტრული სიმძლავრით (1-6 მეგავატი). ისინი აწარმოებენ ელექტროენერგიას და ხარჯავენ სითბოს გამონაბოლქვიდან და ცხელი წყლით, რომელიც გადამუშავდება ABHM-ში. ეს არის ძირითადი აღჭურვილობის მინიმალური და საკმარისი ნაკრები.

დიახ, თქვენ არ შეგიძლიათ გააკეთოთ დამხმარე სისტემების გარეშე: გაგრილების კოშკი, ტუმბოები, რეაგენტის გამწმენდი სადგური წყლის მიმოქცევისთვის მის სტაბილიზაციისთვის, ავტომატიზაციის სისტემა და ელექტრო მოწყობილობა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ გამომუშავებული ელექტროენერგია საკუთარი საჭიროებისთვის.

უმეტეს შემთხვევაში, ტრიგენერაციის ცენტრი არის ცალკეული შენობა, ან კონტეინერირებული ერთეული, ან ამ გადაწყვეტილებების ერთობლიობა, რადგან მოთხოვნები ელექტრო და სითბოს წარმოქმნის აღჭურვილობის განთავსებისთვის გარკვეულწილად განსხვავებულია.

ელექტროენერგიის გამომუშავების მოწყობილობა საკმაოდ სტანდარტიზებულია, განსხვავებით ABHM-ისგან, თუმცა ტექნიკურად უფრო რთული. მისი წარმოების დრო შეიძლება იყოს 6-დან 12 თვემდე ან უფრო მეტიც.

ABHM-ის წარმოების საშუალო დრო 3-6 თვეა (დამოკიდებულია გაგრილების სიმძლავრეზე, გათბობის წყაროების რაოდენობასა და ტიპებზე).

როგორც წესი, დამხმარე აღჭურვილობის წარმოება არ აღემატება იმავე ვადას, ამიტომ ტრიგენერაციული ენერგეტიკული ცენტრის მშენებლობის პროექტის ჯამური ხანგრძლივობა საშუალოდ 1,5 წელია.

შედეგი

პირველ რიგში, ტრიგენერაციული ცენტრი შეამცირებს ენერგიის მიმწოდებელთა რაოდენობას ერთ – გაზის მიმწოდებელამდე. ელექტროენერგიის და სითბოს შეძენის გამორიცხვით, თქვენ შეგიძლიათ, პირველ რიგში, აღმოფხვრათ ენერგომომარაგების შეფერხებასთან დაკავშირებული ნებისმიერი რისკი.

შედარებით იაფფასიანი „ჭარბი ენერგიის“ გამოყენებით თერმობრიობის ოპერაცია ამცირებს გამომუშავებული ელექტროენერგიის და სითბოს ღირებულებას მის შეძენასთან შედარებით. და მთელი წლის განმავლობაში გათბობის სიმძლავრის დატვირთვა (ზამთარში გათბობისთვის, ზაფხულში კონდიცირებისა და ტექნოლოგიური საჭიროებისთვის) იძლევა მაქსიმალური ეფექტურობის საშუალებას. რა თქმა უნდა, რაც შეეხება სხვა პროექტებს, მთავარი პირობაა სწორი კონცეფციის შემუშავება და მისი ტექნიკურ-ეკონომიკური შესწავლა.

დამატებითი უპირატესობა არის გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა. გამონაბოლქვი აირების გამოყენებით სასარგებლო ენერგიის გამომუშავებისთვის, ჩვენ ვამცირებთ ემისიას ატმოსფეროში. გარდა ამისა, ცივი წარმოების ტრადიციული ტექნოლოგიებისგან განსხვავებით, სადაც მაცივრები არის ამიაკი და ფრეონი, ABKhM იყენებს წყალს, როგორც გამაგრილებელს, რაც ასევე ამცირებს გარემოს დატვირთვას მინიმუმამდე.

წყარო: www.habr.com