Vergeleken met de Europese landen, waar gedistribueerde opwekkingsinstallaties tegenwoordig bijna 30% van alle productie voor hun rekening nemen, bedraagt het aandeel van gedistribueerde energie in Rusland volgens verschillende schattingen vandaag de dag niet meer dan 5-10%. Laten we het hebben over de vraag of de Rus gelijke tred houden met de mondiale trends, en consumenten worden gemotiveerd om over te stappen op een onafhankelijke energievoorziening.
Naast de cijfers. Zoek verschillen
De verschillen tussen het gedistribueerde elektriciteitsopwekkingssysteem in Rusland en Europa zijn tegenwoordig niet beperkt tot aantallen; in feite zijn dit totaal verschillende modellen, zowel qua structuur als vanuit economisch oogpunt. De ontwikkeling van de gedistribueerde opwekking in ons land had motieven die enigszins verschilden van de motieven die de belangrijkste drijvende kracht werden van een soortgelijk proces in Europa, dat het gebrek aan traditionele brandstoffen probeerde te compenseren door alternatieve energiebronnen (waaronder secundaire energiebronnen) te betrekken bij de ontwikkeling van de energiesector. energiebalans. In Rusland was de kwestie van het verlagen van de kosten van de aanschaf van energiebronnen voor consumenten in een planeconomie en gecentraliseerde tariefstelling lange tijd veel minder relevant. Daarom dachten mensen vooral aan hun eigen elektriciteitsopwekking in gevallen waarin de onderneming een bijzonder groot verbruiker van energie en had vanwege de afgelegen ligging problemen met de aansluiting op netwerken.
Volgens de normen van gedistribueerde energie hadden faciliteiten voor zelfopwekking een vrij hoge capaciteit - van 10 tot 500 MW (en zelfs hoger) - afhankelijk van de productiebehoeften en om nabijgelegen nederzettingen van elektriciteit en warmte te voorzien. Omdat warmteoverdracht over afstanden altijd gepaard gaat met aanzienlijke verliezen, was er een actieve constructie van ketelhuizen voor warm water voor de eigen behoeften van bedrijven en steden. Bovendien zijn onze eigen energiebronnen, of het nu gaat om thermische energiecentrales of ketelhuizen, gebouwd op gas, stookolie of steenkool, en technologieën op het gebied van hernieuwbare energiebronnen (hernieuwbare energiebronnen), met uitzondering van waterkrachtcentrales, en secundaire energiebronnen. (secundaire energiebronnen) werden in geïsoleerde gevallen gebruikt. Nu verandert het beeld: er verschijnen geleidelijk kleinschalige energieopwekkingsfaciliteiten en alternatieve energiebronnen worden betrokken bij de energiebalans, zij het in mindere mate.
In het Westen wordt veel gedaan om kleinschalige opwekking te ontwikkelen, en onlangs is het concept van een virtuele energiecentrale (WPP) wijdverbreid geworden. Dit is een systeem dat de meeste spelers op de markt voor elektriciteitsopwekking verenigt: producenten (van kleine particuliere generatoren tot warmtekrachtkoppelingsstations) en consumenten (van woongebouwen tot grote industriële ondernemingen). Het windpark reguleert het energieverbruik, strijkt pieken af en herverdeelt de lasten in realtime, waarbij gebruik wordt gemaakt van alle daarvoor beschikbare systeemvermogen. Maar een dergelijke evolutie is onmogelijk zonder stimulering van de markt voor gedistribueerde opwekking door de staat en zonder overeenkomstige veranderingen in de wetgeving.
In Rusland blijft, onder omstandigheden van hevige concurrentie en het monopolie op de gecentraliseerde energievoorziening, de verkoop van overtollige geproduceerde elektriciteit aan het externe netwerk, hoewel oplosbaar, een taak die verre van eenvoudig is vanuit het oogpunt van organisatie en kosten van het proces. . Daarom zijn de kansen dat gedistribueerde energiefaciliteiten een volwaardige marktdeelnemer onder de grote leveranciers worden momenteel uiterst klein.
Niettemin is de ontwikkeling van de eigen opwekking vandaag de dag zeker een trend. De belangrijkste factor in de groei is de betrouwbaarheid van de energievoorziening. De afhankelijkheid van opwekkings- en netwerkbedrijven vergroot de risico's van producenten. De meeste van de grote opwekkingsinstallaties in Rusland zijn gebouwd tijdens het Sovjettijdperk, en hun aanzienlijke ouderdom is voelbaar. Voor een industriële consument betekent een stroomuitval als gevolg van een ongeval het risico van productiestilstand en duidelijke verliezen. Als de wens om de risico's te verminderen gepaard gaat met economische motieven (voornamelijk bepaald door het tarievenbeleid van de regionale leverancier) en investeringsmogelijkheden, dan is de interne opwekking 100% gerechtvaardigd, en zijn steeds meer industriële ondernemingen er vandaag de dag klaar voor (of overwegen zij dit) zo'n kans) om dit pad te volgen.
Daarom zijn de ontwikkelingsvooruitzichten voor gedistribueerde energieopwekking “voor de eigen behoeften” in Rusland behoorlijk hoog.
Eigen generatie. Wie heeft er baat bij?
De economische aspecten van elk project zijn strikt individueel en worden bepaald door vele factoren. Als we zoveel mogelijk proberen te generaliseren, dan zijn in regio's met een grotere concentratie van opwekkingscapaciteit en industriële ondernemingen hogere tarieven voor elektriciteit en warmte, eigen elektriciteitsopwekking een objectieve kans om de kosten van de aankoop van energiebronnen aanzienlijk te verlagen.
Dit omvat ook moeilijk bereikbare en dunbevolkte regio's met een slecht ontwikkelde of niet-bestaande elektriciteitsnetinfrastructuur, waar de elektriciteitstarieven uiteraard het hoogst zijn.
In regio's waar minder consumenten en leveranciers van elektriciteit zijn, en een groter deel van de opgewekte elektriciteit afkomstig is van waterkrachtcentrales, zijn de tarieven merkbaar lager, en de economische aspecten van dergelijke projecten in de industrie zijn niet altijd voordelig. Voor bedrijven in bepaalde bedrijfstakken die de mogelijkheid hebben om alternatieve brandstoffen te gebruiken, bijvoorbeeld industrieel afval, kan het zelf opwekken van afval echter een uitstekende oplossing zijn. In de onderstaande figuur zie je dus een thermische elektriciteitscentrale die afval van een houtverwerkingsbedrijf gebruikt.
Als we het hebben over opwekking voor nutsvoorzieningen, openbare gebouwen en commerciële en sociale infrastructuur, dan werd de economische situatie van dergelijke projecten tot voor kort grotendeels bepaald door het ontwikkelingsniveau van de energie-infrastructuur in de regio en, in niet mindere mate, door de kosten van de technologische verbinding van elektriciteitsverbruikers. Met de ontwikkeling van trigeneratietechnologieën waren dergelijke beperkingen feitelijk niet langer doorslaggevend, en werd het mogelijk om bijproducten of gegenereerde warmte in de zomer te gebruiken voor airconditioningbehoeften, waardoor de efficiëntie van energiecentra aanzienlijk toenam.
Trigeneratie: elektriciteit, warmte en koude voor het object
Trigeneratie is een redelijk onafhankelijke richting in de ontwikkeling van kleinschalige energie. Het onderscheidt zich door individualisme, omdat het gericht is op het voldoen aan de behoeften van een specifiek object aan energiebronnen.
Het allereerste project met het trigeneratieconcept werd in 1998 ontwikkeld door een gezamenlijke inspanning van het Amerikaanse ministerie van Energie, het nationale laboratorium ORNL en de fabrikant van lithiumbromide-absorptiekoelmachines BROAD en in 2001 in de Verenigde Staten geïmplementeerd. Trigeneratie is gebaseerd op het gebruik van absorptiekoelmachines, die warmte als de belangrijkste energiebron gebruiken en de productie van koude en warmte mogelijk maken, afhankelijk van de behoeften van de faciliteit. Tegelijkertijd is het gebruik van conventionele ketels, zoals bij warmtekrachtkoppeling, geen vereiste in een dergelijk schema.
Naast traditionele warmte en elektriciteit zorgt trigeneratie voor de productie van koude in het ABCM (in de vorm van gekoeld water) voor technologische behoeften of voor airconditioning. Het proces van het op de een of andere manier produceren van elektriciteit vindt plaats met grote verliezen aan thermische energie (bijvoorbeeld met de uitlaatgassen van generatormachines).
Door deze warmte te betrekken bij het proces van koudeproductie worden ten eerste de verliezen geminimaliseerd, waardoor de uiteindelijke efficiëntie van de cyclus toeneemt, en ten tweede kunt u het energieverbruik van de faciliteit verminderen in vergelijking met traditionele koudeproductietechnologieën waarbij gebruik wordt gemaakt van dampcompressiekoelmachines.
De mogelijkheid om op verschillende warmtebronnen te werken (heet water, stoom, rookgassen van generatorsets, ketels en ovens, evenals brandstof (aardgas, dieselbrandstof, enz.) maakt het gebruik van ABHM op totaal verschillende faciliteiten mogelijk, waarbij precies de bron die beschikbaar is voor de onderneming.
Zo kan restwarmte in de industrie worden gebruikt:
En bij gemeentelijke voorzieningen, utiliteits- en publieke gebouwen zijn diverse combinaties van warmtebronnen mogelijk:
Een trigeneratie-energiecentrum kan worden berekend en gebouwd op basis van de elektriciteitsbehoefte, of op basis van het koelverbruik van de faciliteit. Het hangt ervan af welke van bovenstaande het bepalende criterium voor de consument is. In het eerste geval is de terugwinning van restwarmte in de ABHM mogelijk niet volledig, en in het tweede geval kan er sprake zijn van een beperking op de eigen opgewekte elektriciteit (de aanvulling vindt plaats door elektriciteit van het externe netwerk aan te kopen).
Waar is trigeneratie nuttig?
Het toepassingsgebied van de technologie is zeer breed: trigeneratie kan zowel goed worden geïntegreerd in het concept van een openbare ruimte (bijvoorbeeld een groot winkelcentrum of een luchthavengebouw) als in de energie-infrastructuur van een industriële onderneming. De haalbaarheid van het implementeren van dergelijke projecten en hun productiviteit zijn sterk afhankelijk van de lokale omstandigheden, zowel economisch als klimatologisch, en voor industriële ondernemingen ook van de kosten van producten.
Het eerste en belangrijkste criterium is de behoefte aan kou. De meest voorkomende toepassing ervan is tegenwoordig de airconditioning van openbare gebouwen. Dit kunnen zakencentra, administratieve gebouwen, ziekenhuis- en hotelcomplexen, sportfaciliteiten, winkel- en amusementscentra en waterparken, musea en tentoonstellingspaviljoens, luchthavengebouwen zijn - kortom allemaal objecten waar veel mensen tegelijkertijd aanwezig zijn, waar om een comfortabel microklimaat te creëren is een centraal airconditioningsysteem vereist.
Het meest gerechtvaardigde gebruik van ABHM is voor dergelijke objecten met een oppervlakte van 20-30 duizend vierkante meter. m (middelgroot zakencentrum) en eindigend met gigantische objecten van enkele honderdduizenden vierkante meters en zelfs meer (winkel- en entertainmentcomplexen en luchthavens).
Maar bij dergelijke installaties moet er niet alleen vraag zijn naar koude en elektriciteit, maar ook naar warmtevoorziening. Bovendien bestaat de warmtelevering niet alleen uit het verwarmen van gebouwen in de winter, maar ook uit de levering van warm water aan de installatie gedurende het hele jaar voor de behoefte aan warm water voor huishoudelijk gebruik. Hoe vollediger de mogelijkheden van een trigeneratie-energiecentrum worden benut, hoe hoger de efficiëntie ervan.
Over de hele wereld zijn er veel voorbeelden van het gebruik van trigeneratie in de hotelindustrie, de bouw en modernisering van luchthavens, onderwijsinstellingen, zakelijke en administratieve complexen, datacentra, en vele voorbeelden in de industrie - textiel, metallurgisch, voedsel, chemie, pulp en papier, techniek, enz. .P.
Als voorbeeld geef ik een van de objecten waarvoor het bedrijf “» ontwikkelde het concept van een trigeneratie-energiecentrum.
Als de elektrische energievraag bij een industriële onderneming ongeveer 4 MW bedraagt (opgewekt door twee gaszuigereenheden (GPU)), is een koelaanbod van 2,1 MW vereist.
De kou wordt gegenereerd door een absorptie-lithiumbromide-koelmachine die draait op de uitlaatgassen van de gasturbine-eenheid. Tegelijkertijd dekt één GPU volledig 100% van de warmtevraag van de ABHM. Dus zelfs wanneer één GPU in werking is, wordt de installatie altijd voorzien van de nodige hoeveelheid kou. Wanneer beide gaszuigereenheden buiten bedrijf worden gesteld, behoudt de ABKhM bovendien het vermogen om warmte en koude te genereren, omdat deze een back-upwarmtebron heeft: aardgas.
Trigeneratie Energiecentrum
Afhankelijk van de behoeften van de consument, de categorie en de redundantievereisten kan het trigeneratiesysteem (weergegeven in de onderstaande figuur) zeer complex zijn en energie- en warmwaterketels, afvalwarmteketels, stoom- of gasturbines, volledige waterbehandeling, enz.
Maar voor relatief kleine faciliteiten is de belangrijkste productie-eenheid meestal een gasturbine of zuigereenheid (gas of diesel) met een relatief laag elektrisch vermogen (1-6 MW). Ze produceren elektriciteit en restwarmte uit uitlaatgassen en warm water, die worden gerecycled in de ABHM. Dit is een minimale en voldoende basisuitrusting.
Ja, je kunt niet zonder hulpsystemen: een koeltoren, pompen, een reagensbehandelingsstation voor het circuleren van water om het te stabiliseren, een automatiseringssysteem en elektrische apparatuur waarmee je de opgewekte elektriciteit voor je eigen behoeften kunt gebruiken.
In de meeste gevallen is een trigeneratiecentrum een afzonderlijk gebouw, of containereenheden, of een combinatie van deze oplossingen, aangezien de vereisten voor de plaatsing van elektrische en warmtegenererende apparatuur enigszins verschillen.
Apparatuur voor het opwekken van elektriciteit is, in tegenstelling tot ABHM, behoorlijk gestandaardiseerd, hoewel technisch complexer. De productietijd kan variëren van 6 tot 12 maanden of zelfs meer.
De gemiddelde productietijd voor ABHM bedraagt 3-6 maanden (afhankelijk van het koelvermogen, het aantal en soort warmtebronnen).
In de regel zal de productie van hulpapparatuur hetzelfde tijdsbestek niet overschrijden, dus de totale duur van het project voor de bouw van een trigeneratie-energiecentrum bedraagt gemiddeld 1,5 jaar.
Resultaat
Ten eerste zal het trigeneratiecentrum het aantal energieleveranciers terugbrengen tot één: de gasleverancier. Door de aankoop van elektriciteit en warmte te elimineren, kunt u in de eerste plaats de risico's elimineren die gepaard gaan met onderbrekingen in de energievoorziening.
Warmtegestookte werking waarbij gebruik wordt gemaakt van relatief goedkope "overtollige energie" verlaagt de kosten van opgewekte elektriciteit en warmte in vergelijking met de aanschaf ervan. En het hele jaar door laden van de verwarmingscapaciteit (in de winter voor verwarming, in de zomer voor airconditioning en technologische behoeften) zorgt voor maximale efficiëntie. Uiteraard is, net als bij andere projecten, de belangrijkste voorwaarde de ontwikkeling van het juiste concept en de haalbaarheidsstudie ervan.
Bijkomend voordeel is de milieuvriendelijkheid. Door uitlaatgassen te gebruiken om nuttige energie op te wekken, verminderen we de uitstoot in de atmosfeer. Bovendien gebruikt ABKhM, in tegenstelling tot traditionele technologieën voor de productie van koude, waarbij de koelmiddelen ammoniak en freonen zijn, water als koelmiddel, waardoor ook de milieubelasting tot een minimum wordt beperkt.
Bron: www.habr.com