Em comparação com os países europeus, onde as instalações de geração distribuída representam hoje quase 30% de toda a produção, na Rússia, de acordo com várias estimativas, a quota de energia distribuída hoje não passa de 5-10%. Vamos conversar sobre se o russo acompanhar as tendências globais e os consumidores são motivados a avançar para um fornecimento de energia independente.
Além dos números. Encontre diferenças
As diferenças entre o sistema distribuído de geração de eletricidade na Rússia e na Europa hoje não se limitam a números - na verdade, são modelos completamente diferentes, tanto na estrutura como do ponto de vista económico. O desenvolvimento da geração distribuída no nosso país teve motivos um pouco diferentes daqueles que se tornaram o principal motor de um processo semelhante na Europa, que procurou compensar a falta de combustíveis tradicionais envolvendo fontes alternativas de energia (incluindo recursos energéticos secundários) no equilíbrio energético. Na Rússia, a questão da redução do custo de aquisição de recursos energéticos para os consumidores em uma economia planejada e na fixação centralizada de tarifas por muito tempo foi muito menos relevante, portanto, as pessoas pensavam em sua própria geração de eletricidade principalmente nos casos em que o empreendimento era um particularmente grande consumidor de energia e, devido ao seu afastamento, tinha dificuldades de ligação às redes.
Pelos padrões de energia distribuída, as instalações de autogeração tinham uma capacidade bastante elevada - de 10 a 500 MW (e ainda mais) - dependendo das necessidades de produção e para fornecer eletricidade e calor aos assentamentos próximos. Como a transferência de calor à distância está sempre associada a perdas significativas, houve uma construção ativa de caldeiras de água quente para as próprias necessidades das empresas e cidades. Além disso, as nossas próprias fontes de energia, sejam centrais térmicas ou caldeiras, foram construídas a gás, óleo combustível ou carvão, e tecnologias de fontes de energia renováveis (fontes de energia renováveis), com exceção de centrais hidroelétricas, e recursos energéticos secundários (recursos energéticos secundários) foram utilizados em casos isolados. Agora o quadro está a mudar: surgem gradualmente instalações de produção de energia de pequena escala e fontes alternativas de energia estão a ser envolvidas no balanço energético, embora em menor grau.
No Ocidente, muito está sendo feito para desenvolver a geração em pequena escala e, recentemente, o conceito de usina virtual (WPP) se generalizou. Trata-se de um sistema que une a maior parte dos intervenientes no mercado de produção de electricidade - produtores (desde pequenos geradores privados a centrais de cogeração) e consumidores (desde edifícios residenciais a grandes empreendimentos industriais). O parque eólico regula o consumo de energia, suavizando os picos e redistribuindo as cargas em tempo real, utilizando para isso toda a potência do sistema disponível. Mas tal evolução é impossível sem o estímulo do mercado de geração distribuída por parte do Estado e sem as correspondentes alterações na legislação.
Na Rússia, em condições de concorrência acirrada e de monopólio do fornecimento centralizado de energia, a venda do excesso de eletricidade gerada à rede externa continua a ser, embora solucionável, uma tarefa que está longe de ser simples do ponto de vista da organização e do custo do processo. . Portanto, actualmente, as hipóteses de as instalações de energia distribuída se tornarem participantes de pleno direito no mercado entre os grandes fornecedores são extremamente pequenas.
No entanto, o desenvolvimento da geração interna está certamente em tendência hoje. O principal fator do seu crescimento é a confiabilidade do fornecimento de energia. A dependência de empresas geradoras e de rede aumenta os riscos dos produtores. A maioria das grandes instalações de geração na Rússia foram construídas durante a era soviética e a sua idade considerável faz-se sentir. Para um consumidor industrial, uma perda de energia devido a um acidente significa um risco de paralisação da produção e perdas óbvias. Se o desejo de reduzir riscos for acompanhado por motivos económicos (determinados principalmente pela política tarifária do fornecedor regional) e oportunidades de investimento, então a geração interna é 100% justificada, e cada vez mais empresas industriais estão hoje prontas (ou estão considerando tal oportunidade) para seguir este caminho.
Portanto, as perspectivas de desenvolvimento da geração distribuída de energia “para as próprias necessidades” na Rússia são bastante elevadas.
Geração própria. Quem se beneficia com isso?
A economia de cada projeto é estritamente individual e determinada por muitos fatores. Se tentarmos generalizar tanto quanto possível, então em regiões com maior concentração de capacidades de produção e empresas industriais, tarifas mais elevadas de electricidade e calor, a produção própria de electricidade é uma oportunidade objectiva para reduzir significativamente o custo de aquisição de recursos energéticos.
Isto também inclui regiões de difícil acesso e escassamente povoadas, com infraestruturas de rede elétrica pouco desenvolvidas ou inexistentes, onde, evidentemente, as tarifas de eletricidade são mais elevadas.
Nas regiões onde há menos consumidores e fornecedores de electricidade, e uma maior parte da electricidade gerada provém de centrais hidroeléctricas, as tarifas são visivelmente mais baixas e a economia de tais projectos na indústria nem sempre é vantajosa. Porém, para empresas de determinados setores que têm a oportunidade de utilizar combustíveis alternativos, por exemplo, resíduos industriais, a sua própria geração pode ser uma excelente solução. Assim, na figura abaixo há uma usina termelétrica que utiliza resíduos de uma empresa de processamento de madeira.
Se estamos a falar de produção para necessidades de serviços públicos, edifícios públicos e infra-estruturas comerciais e sociais, então, até recentemente, a economia de tais projectos era largamente determinada pelo nível de desenvolvimento da infra-estrutura energética da região e, não em menor medida, pelo custo de conexão tecnológica dos consumidores de energia elétrica. Com o desenvolvimento das tecnologias de trigeração, tais restrições deixaram de ser decisivas, e o subproduto ou o calor gerado no verão tornou-se possível ser utilizado para necessidades de ar condicionado, o que aumentou muito a eficiência dos centros de energia.
Trigeração: eletricidade, calor e frio para o objeto
A trigeração é uma direção bastante independente no desenvolvimento de energia em pequena escala. Distingue-se pelo individualismo, pois está focado em atender às necessidades de um objeto específico em recursos energéticos.
O primeiro projeto com o conceito de trigeração foi desenvolvido em 1998 por um esforço conjunto do Departamento de Energia dos EUA, do laboratório nacional ORNL e do fabricante de máquinas de refrigeração por absorção de brometo de lítio BROAD e implementado nos Estados Unidos em 2001. A trigeração baseia-se na utilização de máquinas de refrigeração por absorção, que utilizam o calor como principal fonte de energia e permitem a produção de frio e calor dependendo das necessidades da instalação. Ao mesmo tempo, a utilização de caldeiras convencionais, como na cogeração, não é um pré-requisito num tal esquema.
Além do calor e da eletricidade tradicionais, a trigeração assegura a produção de frio no ABCM (sob a forma de água refrigerada) para necessidades tecnológicas ou para climatização. O processo de produção de eletricidade de uma forma ou de outra ocorre com grandes perdas de energia térmica (por exemplo, com os gases de exaustão das máquinas geradoras).
Envolver este calor no processo de produção de frio, em primeiro lugar, minimiza as perdas, aumentando a eficiência final do ciclo e, em segundo lugar, permite reduzir o consumo de energia da instalação em comparação com as tecnologias tradicionais de produção de frio através de máquinas de refrigeração por compressão de vapor.
A capacidade de trabalhar com diversas fontes de calor (água quente, vapor, gases de combustão de grupos geradores, caldeiras e fornos, bem como combustíveis (gás natural, óleo diesel, etc.) permite a utilização do ABHM em instalações completamente diferentes, utilizando exatamente o recurso disponível para a empresa.
Assim, o calor residual pode ser utilizado na indústria:
E em instalações municipais, edifícios comerciais e públicos, são possíveis várias combinações de fontes de calor:
Um centro de energia de trigeração pode ser calculado e construído com base nas necessidades de eletricidade ou com base no consumo de refrigeração da instalação. Depende de qual dos itens acima é o critério determinante para o consumidor. No primeiro caso, a recuperação do calor residual no ABHM pode não ser completa e, no segundo caso, pode haver uma limitação da eletricidade gerada pela própria (a reposição é feita através da compra de eletricidade à rede externa).
Onde a trigeração é benéfica?
O âmbito de aplicação da tecnologia é muito vasto: a trigeração pode ser integrada igualmente bem no conceito de algum espaço público (por exemplo, um grande centro comercial ou edifício de aeroporto) e na infra-estrutura energética de uma empresa industrial. A viabilidade de implementação de tais projectos e a sua produtividade dependem fortemente das condições locais, tanto económicas como climáticas, e para as empresas industriais também do custo dos produtos.
O primeiro e mais importante critério é a necessidade de frio. Sua aplicação mais comum hoje é a climatização de edifícios públicos. Podem ser centros de negócios, edifícios administrativos, complexos hospitalares e hoteleiros, instalações desportivas, centros comerciais e de entretenimento e parques aquáticos, museus e pavilhões de exposições, edifícios de aeroportos - numa palavra, todos os objectos onde muitas pessoas estão presentes ao mesmo tempo, onde para criar um microclima confortável, é necessário um sistema de ar condicionado central.
O uso mais justificado do ABHM é para objetos com área de 20 a 30 mil metros quadrados. m (centro de negócios de médio porte) e terminando com objetos gigantescos de várias centenas de milhares de metros quadrados e ainda mais (complexos comerciais e de entretenimento e aeroportos).
Mas nessas instalações deve haver procura não só de frio e electricidade, mas também de fornecimento de calor. Além disso, o fornecimento de calor não é apenas o aquecimento das instalações no inverno, mas também o fornecimento de água quente durante todo o ano às instalações para as necessidades de água quente doméstica. Quanto mais plenamente forem utilizadas as capacidades de um centro de energia de trigeração, maior será a sua eficiência.
Em todo o mundo existem muitos exemplos da utilização da trigeração na indústria hoteleira, construção e modernização de aeroportos, instituições de ensino, complexos empresariais e administrativos, centros de dados, e muitos exemplos na indústria - têxtil, metalúrgica, alimentar, química, pasta e papel, engenharia, etc.
Como exemplo, darei um dos objetos para os quais a empresa “» desenvolveu o conceito de centro de trigeração de energia.
Se a demanda de energia elétrica em uma empresa industrial for de cerca de 4 MW (gerada por duas unidades de pistão a gás (GPU)), será necessário um fornecimento de resfriamento de 2,1 MW.
O frio é gerado por uma máquina de refrigeração de absorção de brometo de lítio que funciona com os gases de exaustão da unidade de turbina a gás. Ao mesmo tempo, uma GPU cobre completamente 100% da demanda de calor do ABHM. Assim, mesmo quando uma GPU está operando, a planta sempre recebe a quantidade necessária de frio. Além disso, quando ambas as unidades de pistão a gás são retiradas de operação, o ABKhM mantém a capacidade de gerar calor e frio, pois possui uma fonte de calor de reserva - o gás natural.
Centro de Energia de Trigeração
Dependendo das necessidades do consumidor, da sua categoria e dos requisitos de redundância, o esquema de trigeração (mostrado na figura abaixo) pode ser muito complexo e pode incluir caldeiras de energia e água quente, caldeiras de calor residual, turbinas a vapor ou a gás, água de pleno direito tratamento, etc
Mas para instalações relativamente pequenas, a unidade geradora principal é normalmente uma turbina a gás ou uma unidade de pistão (gás ou diesel) com potência eléctrica relativamente baixa (1-6 MW). Eles produzem eletricidade e desperdiçam calor a partir da exaustão e da água quente, que é reciclada na ABHM. Este é um conjunto mínimo e suficiente de equipamento básico.
Sim, não se pode prescindir de sistemas auxiliares: torre de resfriamento, bombas, estação de tratamento de reagentes para circulação de água para estabilizá-la, sistema de automação e equipamentos elétricos que permitem utilizar a eletricidade gerada para suas próprias necessidades.
Na maioria dos casos, um centro de trigeração é um edifício separado, ou unidades contentorizadas, ou uma combinação destas soluções, uma vez que os requisitos para a colocação de equipamentos eléctricos e geradores de calor são um pouco diferentes.
Os equipamentos geradores de eletricidade são bastante padronizados, diferentemente do ABHM, embora tecnicamente mais complexos. Seu tempo de produção pode variar de 6 a 12 meses ou até mais.
O tempo médio de produção do ABHM é de 3 a 6 meses (dependendo da capacidade de refrigeração, do número e dos tipos de fontes de aquecimento).
Em regra, a produção de equipamentos auxiliares não ultrapassará o mesmo prazo, pelo que a duração total do projecto de construção de uma central energética de trigeração é em média de 1,5 anos.
resultado
Em primeiro lugar, o centro de trigeração reduzirá o número de fornecedores de energia para um – o fornecedor de gás. Ao eliminar a compra de eletricidade e calor, é possível, em primeiro lugar, eliminar quaisquer riscos associados a interrupções no fornecimento de energia.
A operação térmica usando "energia excedente" relativamente barata reduz o custo da eletricidade e do calor gerados em comparação com a aquisição. E a carga da capacidade de aquecimento durante todo o ano (no inverno para aquecimento, no verão para ar condicionado e necessidades tecnológicas) permite a máxima eficiência. Claro que, como para outros projetos, a principal condição é o desenvolvimento do conceito correto e o seu estudo de viabilidade.
Uma vantagem adicional é o respeito ao meio ambiente. Ao utilizar gases de escape para gerar energia útil, reduzimos as emissões para a atmosfera. Além disso, ao contrário das tecnologias tradicionais de produção de frio, onde os refrigerantes são amônia e freons, a ABKhM utiliza água como refrigerante, o que também reduz ao mínimo a carga ambiental.
Fonte: habr.com