ट्रायजनरेशन: केंद्रीकृत ऊर्जा पुरवठ्याचा पर्याय

युरोपियन देशांच्या तुलनेत, जिथे वितरित उत्पादन सुविधा सध्या एकूण उत्पादनाच्या जवळजवळ ३०% आहेत, रशियामध्ये, विविध अंदाजांनुसार, आज वितरित ऊर्जेचा वाटा ५-१०% पेक्षा जास्त नाही. चला चर्चा करूया की रशियन वितरित ऊर्जा जागतिक ट्रेंडशी जुळवून घेतात आणि ग्राहकांना स्वतंत्र ऊर्जा पुरवठ्याकडे वाटचाल करण्यास प्रेरित करतात.  

स्त्रोत

संख्यांच्या पलीकडे. फरक शोधा.

आज रशिया आणि युरोपमधील वितरित वीज निर्मिती प्रणालींमधील फरक केवळ संख्येच्या पलीकडे जातो - ते संरचनात्मक आणि आर्थिकदृष्ट्या पूर्णपणे भिन्न मॉडेल आहेत. आपल्या देशात वितरित वीज निर्मितीचा विकास युरोपमधील समान विकासाचे प्राथमिक चालक बनलेल्या हेतूंपेक्षा काहीसे वेगळे हेतूंनी चालवला गेला, ज्यांनी ऊर्जा मिश्रणात पर्यायी ऊर्जा स्रोत (कचरा ऊर्जेसह) समाविष्ट करून पारंपारिक इंधनाची कमतरता भरून काढण्याचा प्रयत्न केला. तथापि, रशियामध्ये, नियोजित अर्थव्यवस्था आणि केंद्रीकृत दर सेटिंग अंतर्गत ग्राहकांसाठी ऊर्जा खर्च कमी करण्याचा मुद्दा बराच काळ लक्षणीयरीत्या कमी दबावाचा होता. म्हणूनच, इन-हाऊस वीज निर्मिती प्रामुख्याने अशा प्रकरणांमध्ये विचारात घेतली जात असे जिथे कंपनी विशेषतः मोठी ऊर्जा ग्राहक होती आणि तिच्या दूरस्थतेमुळे, ग्रिडशी कनेक्ट होण्यास अडचण येत होती.

वितरित ऊर्जा मानकांनुसार, उत्पादन गरजा आणि जवळच्या समुदायांना वीज आणि उष्णता पुरवण्याच्या उद्देशावर अवलंबून, साइटवरील उत्पादन सुविधांची क्षमता तुलनेने जास्त होती - १० ते ५०० मेगावॅट (आणि त्याहूनही जास्त). लांब अंतरावरील उष्णता हस्तांतरण नेहमीच लक्षणीय नुकसानाशी संबंधित असल्याने, उद्योग आणि शहरांच्या साइटवरील गरजा पूर्ण करण्यासाठी गरम पाण्याचे बॉयलर हाऊस सक्रियपणे बांधले गेले. शिवाय, साइटवरील ऊर्जा स्रोत - एकत्रित उष्णता आणि वीज प्रकल्प असोत किंवा बॉयलर हाऊस असोत - गॅस, इंधन तेल किंवा कोळसा वापरून बांधले गेले, तर अक्षय ऊर्जा तंत्रज्ञान (जलविद्युत प्रकल्पांचा अपवाद वगळता) आणि दुय्यम ऊर्जा संसाधने (SER) वेगळ्या प्रकरणांमध्ये वापरली गेली. आता चित्र बदलत आहे: लघु-स्तरीय वीज निर्मिती सुविधा हळूहळू उदयास येत आहेत आणि पर्यायी ऊर्जा स्रोत ऊर्जा संतुलनात एकत्रित केले जात आहेत, जरी कमी प्रमाणात.

पश्चिमेकडे, लघु-प्रमाणात वीज निर्मिती विकसित करण्यासाठी बरेच काही केले जात आहे आणि अलीकडेच व्हर्च्युअल पॉवर प्लांट (VPP) ची संकल्पना व्यापक झाली आहे. ही प्रणाली वीज निर्मिती बाजारपेठेतील बहुतेक खेळाडूंना एकत्र करते - उत्पादक (लहान खाजगी जनरेटरपासून सह-निर्मिती प्रकल्पांपर्यंत) आणि ग्राहक (निवासी इमारतींपासून मोठ्या औद्योगिक सुविधांपर्यंत). VPP सर्व उपलब्ध प्रणाली क्षमतेचा वापर करून, शिखरांना गुळगुळीत करून आणि रिअल टाइममध्ये भार पुनर्वितरण करून ऊर्जा वापराचे नियमन करते. तथापि, वितरित उत्पादन बाजारपेठेसाठी सरकारी प्रोत्साहने आणि संबंधित कायदेविषयक बदलांशिवाय अशी उत्क्रांती अशक्य आहे. 

रशियामध्ये, तीव्र स्पर्धेच्या परिस्थितीत आणि केंद्रीकृत वीज पुरवठ्याच्या मक्तेदारीमध्ये, बाह्य ग्रिडला निर्माण होणारी अतिरिक्त वीज विकणे, जरी शक्य असले तरी, संघटना आणि खर्चाच्या दृष्टीने एक आव्हानात्मक काम आहे. म्हणूनच, प्रमुख पुरवठादारांमध्ये वितरित ऊर्जा सुविधा पूर्ण बाजारपेठेत सहभागी होण्याची शक्यता सध्या अत्यंत कमी आहे.

तरीसुद्धा, आज इन-हाऊस वीजनिर्मितीचा विकास निःसंशयपणे ट्रेंडिंग आहे. त्याच्या वाढीचा मुख्य चालक वीज पुरवठ्याची विश्वासार्हता आहे. वीजनिर्मिती आणि ग्रिड कंपन्यांवरील अवलंबित्व उत्पादकांचे धोके वाढवते. रशियामधील बहुतेक मोठ्या वीजनिर्मिती सुविधा सोव्हिएत काळात बांधल्या गेल्या होत्या आणि त्यांचे वय लक्षणीय आहे हे स्पष्ट आहे. औद्योगिक ग्राहकांसाठी, अपघातामुळे वीजपुरवठा खंडित झाल्यास उत्पादन बंद होण्याचा आणि स्पष्ट नुकसान होण्याचा धोका असतो. जर जोखीम कमी करण्याची इच्छा आर्थिक प्रोत्साहने (प्रामुख्याने प्रादेशिक पुरवठादाराच्या टॅरिफ धोरणाद्वारे निर्धारित) आणि गुंतवणूक संधींद्वारे समर्थित असेल, तर इन-हाऊस वीजनिर्मिती १००% न्याय्य आहे आणि अधिकाधिक औद्योगिक उपक्रम आता या मार्गाचे अनुसरण करण्यास इच्छुक (किंवा विचारात) आहेत.

म्हणूनच, रशियामध्ये "स्वतःच्या गरजांसाठी" वितरित वीज निर्मितीच्या विकासाची शक्यता खूप जास्त आहे.

घरातील निर्मिती. त्याचा फायदा कोणाला होतो?

प्रत्येक प्रकल्पाचे अर्थशास्त्र पूर्णपणे वैयक्तिक असते आणि ते अनेक घटकांवर अवलंबून असते. सर्वसाधारणपणे, ज्या प्रदेशात उत्पादन क्षमता आणि औद्योगिक सुविधांचे प्रमाण जास्त असते आणि वीज आणि उष्णता दर जास्त असतात, तेथे साइटवर वीज निर्मिती ऊर्जा खर्चात लक्षणीय घट करण्याची एक वस्तुनिष्ठ संधी देते.

यामध्ये दुर्गम आणि विरळ लोकवस्ती असलेले प्रदेश देखील समाविष्ट आहेत जिथे कमी विकसित किंवा अस्तित्वात नसलेली पॉवर ग्रिड पायाभूत सुविधा आहेत, जिथे वीज दर निःसंशयपणे सर्वात जास्त आहेत.

ज्या प्रदेशात वीज ग्राहक आणि पुरवठादार कमी आहेत आणि जिथे जलविद्युत वीज निर्मितीचा वाटा जास्त आहे, तिथे वीज दर लक्षणीयरीत्या कमी आहेत आणि अशा औद्योगिक प्रकल्पांचे अर्थशास्त्र नेहमीच फायदेशीर नसते. तथापि, औद्योगिक कचरा यासारख्या पर्यायी इंधनांचा वापर करू शकणाऱ्या काही उद्योगांमधील कंपन्यांसाठी, इनहाऊस वीज निर्मिती हा एक उत्कृष्ट उपाय असू शकतो. उदाहरणार्थ, खालील प्रतिमा लाकूड प्रक्रिया प्रकल्पातील कचरा वापरून एकत्रित उष्णता आणि वीज प्रकल्प (CHP) दर्शवते.

अलिकडेपर्यंत, अशा प्रकल्पांचे अर्थशास्त्र, मग ते उपयुक्ततेच्या गरजांसाठी असोत, सार्वजनिक इमारतींसाठी असोत किंवा व्यावसायिक आणि सामाजिक पायाभूत सुविधांसाठी असोत, ते मुख्यत्वे प्रदेशाच्या ऊर्जा पायाभूत सुविधांच्या विकासाच्या पातळीद्वारे आणि काही प्रमाणात, वीज ग्राहकांना ग्रिडशी जोडण्याच्या खर्चाद्वारे निश्चित केले जात असे. त्रिकोणी तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, अशा मर्यादा प्रभावीपणे एक निर्धारक घटक म्हणून थांबल्या आहेत आणि उन्हाळ्यात वाया जाणारी उष्णता किंवा निर्माण होणारी उष्णता आता वातानुकूलनसाठी वापरली जाऊ शकते, ज्यामुळे ऊर्जा केंद्रांची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या वाढते.

त्रिकोणी निर्मिती: सुविधेसाठी वीज, उष्णता आणि थंडी

ट्रायजनरेशन हे लघु-स्तरीय ऊर्जा विकासाचे एक स्वतंत्र क्षेत्र आहे. ते त्याच्या वैयक्तिक दृष्टिकोनाद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे, कारण ते विशिष्ट सुविधेच्या ऊर्जेच्या गरजा पूर्ण करण्यावर लक्ष केंद्रित करते.

ट्रायजनरेशन संकल्पनेचा वापर करणारा पहिला प्रकल्प १९९८ मध्ये यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी, ओआरएनएल आणि लिथियम ब्रोमाइड अ‍ॅब्सॉर्प्शन रेफ्रिजरेशन मशीन (एबीआरएम) उत्पादक ब्रॉड यांच्या संयुक्त प्रयत्नातून विकसित करण्यात आला. २००१ मध्ये अमेरिकेत तो अंमलात आणण्यात आला. ट्रायजनरेशन हे अ‍ॅब्सॉर्प्शन रेफ्रिजरेशन मशीनच्या वापरावर आधारित आहे, जे प्राथमिक ऊर्जा स्रोत म्हणून उष्णता वापरतात आणि सुविधेच्या गरजेनुसार उष्णता आणि थंडी निर्माण करतात. सह-निर्मितीप्रमाणे, पारंपारिक बॉयलरचा वापर या प्रणालीसाठी आवश्यक नाही.

पारंपारिक उष्णता आणि वीज व्यतिरिक्त, ट्रायजनरेशन औद्योगिक प्रक्रियांसाठी किंवा एअर कंडिशनिंगसाठी शोषण चिलर युनिट्समध्ये (थंड पाण्याच्या स्वरूपात) थंड उत्पादन प्रदान करते. वीज निर्मितीच्या प्रक्रियेत अनिवार्यपणे लक्षणीय थर्मल एनर्जी नुकसान होते (उदाहरणार्थ, जनरेटरमधून बाहेर पडणाऱ्या वायूंद्वारे).

थंडी निर्माण करण्याच्या प्रक्रियेत या उष्णतेचा समावेश केल्याने, प्रथम, नुकसान कमी होते, सायकलची एकूण कार्यक्षमता वाढते आणि दुसरे म्हणजे, वाष्प-संकुचन रेफ्रिजरेशन मशीन वापरून पारंपारिक थंडी निर्मिती तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत सुविधेचा ऊर्जेचा वापर कमी होतो.

विविध उष्णता स्रोतांवर (गरम पाणी, वाफ, जनरेटर, बॉयलर आणि भट्टीतून बाहेर पडणारे वायू, तसेच इंधन (नैसर्गिक वायू, डिझेल इंधन, इ.) काम करण्याची क्षमता एंटरप्राइझला उपलब्ध असलेल्या विशिष्ट संसाधनाचा वापर करून विविध ठिकाणी शोषण चिलरचा वापर करण्यास अनुमती देते.

अशा प्रकारे, टाकाऊ उष्णता उद्योगात वापरली जाऊ शकते:

आणि महानगरपालिका सुविधांमध्ये, व्यावसायिक आणि सार्वजनिक इमारतींमध्ये, उष्णता स्त्रोतांचे विविध संयोजन शक्य आहेत:

विजेच्या गरजांनुसार किंवा सुविधेच्या थंड वापरावर आधारित त्रिजनन वीज प्रकल्पाची रचना आणि बांधणी करता येते. हे दोन्हीपैकी कोणता घटक ग्राहकांसाठी निर्णायक आहे यावर अवलंबून असते. पहिल्या प्रकरणात, शोषण चिलरमध्ये टाकाऊ उष्णतेचा वापर पूर्ण होऊ शकत नाही, तर दुसऱ्या प्रकरणात, प्रकल्पाच्या स्वतःच्या वीज निर्मितीची क्षमता मर्यादित असू शकते (बाह्य ग्रिडमधून वीज खरेदी करून पुन्हा भरली जाऊ शकते).

जिथे त्रिजनन फायदेशीर आहे

या तंत्रज्ञानाच्या वापराची श्रेणी बरीच विस्तृत आहे: औद्योगिक उपक्रमाच्या ऊर्जा पायाभूत सुविधांमध्ये जितके शक्य आहे तितकेच सार्वजनिक जागेच्या (उदाहरणार्थ, मोठे शॉपिंग मॉल किंवा विमानतळ टर्मिनल) डिझाइनमध्ये त्रिकोणी वीजनिर्मिती देखील तितक्याच चांगल्या प्रकारे एकत्रित केली जाऊ शकते. अशा प्रकल्पांची अंमलबजावणी करण्याची व्यवहार्यता आणि त्यांची कामगिरी स्थानिक आर्थिक आणि हवामान परिस्थितीवर आणि औद्योगिक उपक्रमांसाठी त्यांच्या उत्पादनाच्या खर्चावर देखील अवलंबून असते.

पहिला आणि सर्वात महत्त्वाचा निकष म्हणजे थंडपणाची गरज. आजकाल सार्वजनिक इमारतींमध्ये वातानुकूलन हा त्याचा सर्वात सामान्य वापर आहे. यामध्ये व्यवसाय केंद्रे, प्रशासकीय इमारती, रुग्णालये आणि हॉटेल संकुल, क्रीडा सुविधा, खरेदी आणि मनोरंजन केंद्रे आणि वॉटर पार्क, संग्रहालये आणि प्रदर्शन मंडप, विमानतळ टर्मिनल - थोडक्यात, अशी कोणतीही सुविधा जिथे मोठ्या संख्येने लोक जमतात आणि जिथे आरामदायी सूक्ष्म हवामान तयार करण्यासाठी केंद्रीय वातानुकूलन प्रणाली आवश्यक असते.

२०-३० हजार चौरस मीटर (मध्यम आकाराचे व्यवसाय केंद्रे) ते लाखो चौरस मीटर किंवा त्याहून अधिक आकाराच्या अवाढव्य सुविधा (खरेदी आणि मनोरंजन केंद्रे आणि विमानतळ) अशा सुविधांसाठी ABHM चा वापर सर्वात योग्य आहे.

परंतु अशा सुविधांसाठी केवळ शीतकरण आणि वीजच नाही तर उष्णता देखील आवश्यक असते. उष्णता पुरवठा केवळ हिवाळ्यात जागा गरम करण्यास मदत करत नाही तर घरगुती गरम पाण्याच्या पुरवठ्यासाठी वर्षभर गरम पाणी देखील प्रदान करतो. त्रिकोणी वीज प्रकल्प त्याच्या क्षमतेचा जितका पूर्ण वापर करेल तितकी त्याची कार्यक्षमता जास्त असेल.

जगभरात ट्रायजनरेशन अनुप्रयोगांची असंख्य उदाहरणे आहेत, ज्यात हॉस्पिटॅलिटी उद्योग, विमानतळ बांधकाम आणि आधुनिकीकरण, शैक्षणिक संस्था, व्यवसाय आणि प्रशासकीय संकुले आणि डेटा सेंटर यांचा समावेश आहे. उद्योगातही असंख्य उदाहरणे आहेत, ज्यात कापड, धातूशास्त्र, अन्न, रसायने, लगदा आणि कागद, यांत्रिक अभियांत्रिकी आणि बरेच काही समाविष्ट आहे.

उदाहरण म्हणून, मी कंपनी ज्या वस्तूंसाठी काम करते त्यापैकी एक देईन “पहिला अभियंता" त्रिजनन ऊर्जा केंद्राची संकल्पना विकसित केली.

औद्योगिक उपक्रमात विद्युत उर्जेची मागणी सुमारे ४ मेगावॅट (दोन गॅस पिस्टन युनिट्स (GPU) द्वारे निर्माण होणारी) असल्याने, २.१ मेगावॅटचा शीतकरण पुरवठा आवश्यक आहे.

गॅस पिस्टन युनिटमधून बाहेर पडणाऱ्या एक्झॉस्ट गॅसेसद्वारे चालवल्या जाणाऱ्या एका लिथियम ब्रोमाइड शोषण रेफ्रिजरेशन युनिटद्वारे थंडी निर्माण होते. हे सिंगल गॅस पिस्टन युनिट शोषण रेफ्रिजरेशन मशीनच्या उष्णतेच्या गरजेच्या १००% पूर्णपणे पूर्ण करते. अशा प्रकारे, फक्त एक गॅस पिस्टन युनिट कार्यरत असतानाही, प्लांटला नेहमीच आवश्यक प्रमाणात थंडीचा पुरवठा केला जातो. शिवाय, दोन्ही गॅस पिस्टन युनिट बंद असतानाही, शोषण रेफ्रिजरेशन मशीन उष्णता आणि थंडी निर्माण करण्याची क्षमता राखून ठेवते, कारण त्यात एक बॅकअप उष्णता स्रोत आहे - नैसर्गिक वायू.

त्रिकोणी वीज प्रकल्प

ग्राहकांच्या गरजा, श्रेणी आणि रिडंडन्सी आवश्यकतांवर अवलंबून, ट्रायजनरेशन सिस्टम (खालील आकृतीमध्ये दर्शविलेली) खूप गुंतागुंतीची असू शकते आणि त्यात वीज आणि गरम पाण्याचे बॉयलर, कचरा उष्णता बॉयलर, स्टीम किंवा गॅस टर्बाइन, व्यापक पाणी प्रक्रिया इत्यादींचा समावेश असू शकतो.

तथापि, तुलनेने लहान सुविधांसाठी, प्राथमिक जनरेटिंग युनिट सामान्यतः गॅस टर्बाइन किंवा पिस्टन युनिट असते (गॅस किंवा डिझेलद्वारे इंधन चालते) ज्याचे इलेक्ट्रिकल पॉवर रेटिंग तुलनेने कमी असते (१-६ मेगावॅट). हे युनिट वीज निर्माण करतात आणि एक्झॉस्ट गॅस आणि गरम पाण्यापासून उष्णता वाया घालवतात, ज्याचा वापर शोषण चिलरमध्ये केला जातो. हा प्राथमिक उपकरणांचा किमान आणि पुरेसा संच आहे.

हो, येथे आपण सहाय्यक प्रणालींशिवाय करू शकत नाही: एक कूलिंग टॉवर, पंप, पाणी स्थिर करण्यासाठी फिरवण्यासाठी एक अभिकर्मक प्रक्रिया स्टेशन, एक ऑटोमेशन सिस्टम आणि विद्युत उपकरणे जी आपल्या स्वतःच्या गरजांसाठी व्युत्पन्न वीज वापरण्यास परवानगी देतात.

बहुतेक प्रकरणांमध्ये, ट्रायजनरेशन सेंटर हे एक स्वतंत्र इमारत, कंटेनराइज्ड युनिट किंवा या सोल्यूशन्सचे संयोजन असते, कारण इलेक्ट्रिकल आणि उष्णता निर्माण करणाऱ्या उपकरणांच्या प्लेसमेंटच्या आवश्यकता काहीशा वेगळ्या असतात.

विद्युत ऊर्जा निर्मिती उपकरणे ही अवशोषण रेफ्रिजरेशन मशीनपेक्षा खूपच प्रमाणित आहेत, जरी ती तांत्रिकदृष्ट्या अधिक जटिल आहेत. त्यांचा उत्पादन कालावधी 6 ते 12 महिने किंवा त्याहूनही जास्त असू शकतो.

एबीएचएमसाठी सरासरी उत्पादन वेळ ३-६ महिने असतो (कूलिंग क्षमता, हीटिंग स्त्रोतांची संख्या आणि प्रकार यावर अवलंबून).

नियमानुसार, सहाय्यक उपकरणांचे उत्पादन समान कालावधीपेक्षा जास्त होणार नाही, म्हणून त्रिजनन वीज प्रकल्प बांधकाम प्रकल्पाचा एकूण कालावधी सरासरी 1,5 वर्षे आहे.

परिणाम

प्रथम, त्रिकोणीय वीजनिर्मिती केंद्रामुळे ऊर्जा पुरवठादारांची संख्या कमी होऊन फक्त एकच होईल - गॅस पुरवठादार. वीज आणि उष्णता खरेदी करण्याची गरज दूर करून, वीज खंडित होण्याशी संबंधित कोणतेही धोके देखील दूर होतील.

तुलनेने स्वस्त "अतिरिक्त ऊर्जा" वापरून उष्णतेवर काम केल्याने निर्माण होणारी वीज आणि उष्णतेचा खर्च खरेदी करण्याच्या तुलनेत कमी होतो. आणि वर्षभर उष्णता निर्मिती क्षमतेचा वापर (हिवाळ्यात गरम करण्यासाठी आणि उन्हाळ्यात वातानुकूलन आणि प्रक्रिया गरजांसाठी) जास्तीत जास्त कार्यक्षमता सुनिश्चित करतो. अर्थात, इतर प्रकल्पांप्रमाणेच, मुख्य आवश्यकता म्हणजे एक ठोस संकल्पना विकसित करणे आणि त्याचा व्यवहार्यता अभ्यास करणे.

त्याचा अतिरिक्त फायदा म्हणजे त्याचा पर्यावरणीय मित्रत्व. उपयुक्त ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी एक्झॉस्ट वायूंचा वापर करून, आपण वातावरणातील उत्सर्जन कमी करतो. शिवाय, पारंपारिक शीतकरण तंत्रज्ञानाच्या विपरीत, ज्यामध्ये अमोनिया आणि फ्रीऑन्स रेफ्रिजरंट म्हणून वापरतात, शोषण रेफ्रिजरेशन मशीन पाण्याचा रेफ्रिजरंट म्हणून वापर करते, ज्यामुळे पर्यावरणीय परिणाम देखील कमी होतो.

स्त्रोत: www.habr.com