Comparativ cu țările europene, unde obiectele de generare distribuită reprezintă astăzi aproape 30% din toată producția, în Rusia, conform unor evaluări, cota energiei distribuite nu depășește în prezent 5-10%. Vom discuta despre șansele energiei distribuite rusești de a ajunge la tendințele mondiale, iar consumatorii — motivația de a se îndrepta spre alimentarea independentă cu energie.
În afară de cifre. Găsește diferențele
Diferențele dintre sistemul de generare distribuită de energie electrică în Rusia și Europa de astăzi nu se reduc la cifre — într-adevăr, este vorba despre modele complet diferite atât ca structură, cât și din punct de vedere economic. Dezvoltarea generării distribuite în țara noastră a avut motive oarecum diferite față de cele care au devenit principala forță motrice a acestui proces în Europa, care a căutat să compenseze lipsa de tipuri tradiționale de combustibil prin implicarea surselor alternative de energie în balanța energetică (inclusiv resursele energetice secundare). În Rusia, totuși, problema reducerii costurilor de achiziție a resurselor energetice pentru consumatori în condițiile economiei planificate și al tarifării centralizate a avut o relevanță mult mai mică pentru o perioadă semnificativă, astfel că electricitatea proprie era considerată în principal în cazurile când întreprinderea era un consumator de energie deosebit de mare și, din cauza îndepărtării sale, avea dificultăți în conectarea la rețele.
În domeniul energiei distribuite, obiectele de generare proprie au avut o putere destul de mare — între 10 și 500 MW (și chiar mai mult) — în funcție de nevoile de producție și pentru a asigura aprovizionarea cu energie electrică și căldură a localităților din apropiere. Deoarece transmiterea căldurii pe distanțe lungi este întotdeauna asociată cu pierderi semnificative, s-au construit activ centrale termice pentru nevoile proprii ale întreprinderilor și orașelor. În plus, sursele proprii de energie — fie că sunt CET sau centrale termice — erau construite pe gaz, motorină sau cărbune, iar tehnologiile din surse regenerabile de energie, cu excepția hidrocentralelor, și resursele energiei secundare au fost utilizate în cazuri izolate. Acum, situația se schimbă: apar treptat obiecte de mică electricitate, și în balanța energetică, chiar dacă într-o măsură mai mică, sunt incluse surse alternative de energie.
În Occident, se fac multe pentru a dezvolta generarea mică, iar recent a devenit popular conceptul de centrală electrică virtuală (CEV). Acesta este un sistem care unește cea mai mare parte a jucătorilor de pe piața electricității — producători (de la generatori mici de gospodării până la centrale de cogenerare) și consumatori (de la locuințe la mari întreprinderi industriale). CEV reglează consumul de energie, netezind vârfurile și redistribuind sarcinile în timp real, folosind toate capacitățile disponibile ale sistemului. Această evoluție nu este posibilă fără stimularea pieței generării distribuite din partea statului și fără modificările legislative adecvate.
În Rusia, în condițiile unei concurențe aspre și a monopolului asupra furnizării centralizate de electricitate, realizarea surplusurilor de electricitate produse în rețeaua externă rămâne o sarcină rezolvată, dar departe de a fi simplă din punct de vedere organizațional și de cost. Prin urmare, în prezent, șansele de a deveni un participant deplin pe piață printre marii furnizori sunt extrem de mici pentru obiectele de energie distribuită.
Cu toate acestea, dezvoltarea generației proprii este, fără îndoială, o tendință astăzi. Principalul factor care contribuie la creșterea acesteia este fiabilitatea alimentării cu energie. Dependența de companiile de generare și rețelele de electricitate crește riscurile pentru producători. Cele mai multe dintre marile obiective de generare din Rusia au fost construite încă din perioada sovietică, iar vârsta lor considerabilă se face simțită. Pentru consumatorul industrial, întreruperea alimentării cu energie din cauza unei avarii reprezintă un risc de oprire a producției și pierderi evidente. Dacă dorința de a diminua riscurile este însoțită de motive economice (definite în principal de politica tarifară a furnizorului regional) și oportunități de investiții, atunci generarea proprie își justifică pe deplin existența, iar tot mai multe întreprinderi industriale sunt astăzi pregătite (sau iau în considerare această posibilitate) să meargă pe acest drum.
De aceea, perspectivele de dezvoltare a electricității generate distribuit în Rusia pentru „nevoile proprii” sunt destul de ridicate.
Generația proprie. Cui îi este benefică
Economia fiecărui proiect este strict individuală și este determinată de o multitudine de factori. Dacă încercăm să generalizăm cât mai mult, în regiunile cu o concentrare mai mare de capacități de generare și întreprinderi industriale, cu tarife mai mari pentru energie electrică și căldură, electricitatea generată prin propriile surse este o șansă obiectivă de a reduce semnificativ costurile de achiziție a resurselor energetice.
De asemenea, trebuie incluse regiunile greu accesibile și slab populate, cu infrastructură de rețele electrice slab dezvoltată sau chiar inexistentă, unde, cu siguranță, tarifele la electricitate sunt cele mai mari.
În regiunile cu mai puțini consumatori și furnizori de electricitate, unde o proporție mare a energiei electrice generate provine din hidrocentrale, tarifele sunt cu mult mai mici, iar economia acestor proiecte în industrie nu este întotdeauna profitabilă. Cu toate acestea, pentru întreprinderile unor industrii care pot utiliza combustibili alternativi, de exemplu, deșeuri de producție, generația proprie poate fi o soluție excelentă. Așa cum se arată în figura de mai jos - CTE pe deșeurile unei întreprinderi de prelucrare a lemnului.
Dacă discutăm despre generarea pentru nevoile comunale, clădirile publice și obiectele infrastructurii comerciale și sociale, până de curând, economia acestor proiecte a fost în mare măsură definită de nivelul de dezvoltare al infrastructurii energetice din regiune și, în egală măsură, de costul conectării tehnologice a consumatorilor de energie electrică. Odată cu dezvoltarea tehnologiilor de trigenerare, aceste constrângeri au încetat practic să mai fie decisive, iar căldura secundară sau generată în perioada de vară a devenit posibil de utilizat pentru nevoile de climatizare, ceea ce a crescut semnificativ eficiența centrului de energizare.
Trigenerare: energie electrică, căldură și frig pentru obiect
Trigenerarea este o direcție destul de independentă în dezvoltarea energiei mici. Se caracterizează prin individualism, deoarece se orientează spre satisfacerea nevoilor specifice ale unui obiect în resursele energetice.
Primul proiect cu conceptul de trigenerare a fost dezvoltat în 1998 prin eforturile comune ale Ministerului Energiei al Statelor Unite, laboratorului național ORNL și producătorului de MAHB (mașini de răcire cu bromură de litiu absorbtiv) BROAD și a fost implementat în Statele Unite în 2001. Trigenerarea se bazează pe utilizarea mașinilor de răcire absorbtive, care ca sursă principală de energie utilizează căldura și permit generarea de frig și căldură în funcție de nevoile obiectului. În această schemă, utilizarea cazanelor obișnuite, ca în cogenerare, nu este o condiție obligatorie.
În afară de căldura și electricitatea tradițională, trigenerarea asigură producția de frig în MAHB (sub formă de apă răcită) pentru nevoile tehnologice sau pentru climatizarea spațiilor. Procesul de generare a energiei electrice se întâmplă oricum cu pierderi mari de energie termică (de exemplu, cu gazele de eșapament ale mașinilor generatoare).
Implicarea acestei călduri în procesul de generare a frigului, pe de o parte, minimizează pierderile, sporind eficiența finală a ciclului, iar pe de altă parte, permite reducerea consumului de energie electrică al obiectului comparativ cu tehnologiile tradiționale de generare a frigului utilizând mașini de răcire cu compresie de vapori.
Posibilitatea de a lucra cu diverse surse de căldură (apă caldă, abur, gaze de evacuare de la grupuri generatoare, cazane și cuptoare, precum și combustibil (gaz natural, motorină etc.) permite utilizarea ABHM în diverse obiecte, folosind exact resursa disponibilă întreprinderii.
Așadar, în industrie se poate utiliza căldura irosită:
Iar în obiectele din sectorul public, în clădiri comerciale și sociale pot exista diverse combinații de surse de căldură:
Centrul de trigenerare poate fi calculat și construit în funcție de nevoile de energie electrică, sau se poate mai degrabă baza pe consumul de răcire al obiectului. Depinde de ceea ce din cele menționate este criteriul determinant pentru consumator. În primul caz, utilizarea căldurii secundare în ABHM poate să nu fie completă, iar în al doilea caz, pot apărea limitări în privința energiei electrice generate intern (compensarea fiind realizată prin achiziția de electricitate din rețeaua externă).
Unde este avantajoasă trigenerarea
Intervalul de aplicare al tehnologiei este foarte larg: trigenerarea se poate integra la fel de bine atât în conceptul unui spațiu public (de exemplu, un mare centru comercial sau o clădire de aeroport), cât și în infrastructura energetică a unei întreprinderi industriale. Fezabilitatea implementării unor astfel de proiecte și productivitatea acestora depind foarte mult de condițiile locale, atât economice, cât și climatice, iar pentru întreprinderile industriale, de asemenea, de costul produselor fabricate.
Primul și cel mai important criteriu este nevoia de răcire. Cel mai frecvent utilizarea sa în prezent este climatizarea clădirilor publice. Acestea pot fi centre de afaceri, clădiri administrative, complexe spitalicești și hoteliere, obiecte sportive, centre comerciale și de divertisment, parcuri acvatice, muzee și pavilioane expoziționale, clădiri de aeroport – în cuvânt, toate obiectele unde se află simultan multe persoane, unde pentru a crea un microclimat confortabil este nevoie de un sistem de climatizare centralizată.
Utilizarea ABHM este cel mai justificat pentru astfel de obiecte cu o suprafață de la 20-30 mii mp (centre de afaceri de dimensiuni medii) și se extinde până la obiecte uriașe de câteva sute de mii de metri pătrați și chiar mai mult (complexe comerciale și de divertisment, aeroporturi).
Însă, la astfel de obiecte trebuie să existe cerere nu doar pentru răcire și energie electrică, ci și pentru încălzire. Iar încălzirea nu înseamnă doar încălzirea spațiilor în timpul iernii, ci și furnizarea constantă a apei calde pentru necesitățile GVS. Cu cât se valorifică mai bine oportunitățile centrului energetic de trigenerare, cu atât eficiența sa este mai mare.
În întreaga lume există numeroase exemple de utilizare a trigenerării în domeniul hotelier, construcția și modernizarea aeroporturilor, instituții de învățământ, complexe de afaceri și administrativ, centre de date, precum și în industrie — textilă, metalurgică, alimentară, chimică, de hârtie și celuloză, inginerie mecanică și altele.
Ca exemplu, voi menționa unul dintre obiectele pentru care compania „” dezvolta conceptul centrului energetic de trigenerare.
Cu un consum de energie electrică de aproximativ 4 MW într-o întreprindere industrială (produsă de două instalații de gaz cu piston (GPU)), este necesară o răcire la nivelul de 2,1 MW.
Răcirea este generată de o mașină de răcire cu bromură de litium absorbtivă, care funcționează cu gazele de evacuare ale GPU. În acest context, o GPU acoperă complet 100% din necesarul de căldură al ABHM. Astfel, chiar și cu o singură GPU activă, fabrica dispune întotdeauna de cantitatea necesară de răcire. În plus, chiar și în absența ambelor instalații de gaz cu piston, ABHM își menține capacitatea de a genera căldură și răcire, deoarece dispune de o sursă de căldură de rezervă — gaz natural.
Centrul energetic de trigenerare
În funcție de necesitățile consumatorului, de categoria acestuia și de cerințele de rezervare, schema de trigenerare (prezentată în figura de mai jos) poate fi foarte complexă și poate include cazane energetice și de apă caldă, cazane de recuperare, turbine cu abur sau pe gaz, un sistem complet de tratare a apei etc.
Dar pentru obiecte relativ mici, centrala principală de generare este de obicei o turbină pe gaz sau o instalație cu piston (pe gaz sau motorină) de putere electrică relativ mică (1-6 MW). Acestea produc energie electrică și căldură secundară din gazele de eșapament și apă caldă, care sunt reutilizate în ABHM. Aceasta este configurația minimă și suficientă a echipamentului principal.
Da, aici nu se poate fără sisteme auxiliare: turn de răcire, pompe, stație de tratament al apei uzate pentru stabilizarea acesteia, sistem de automatizare și gestionarea energiei electrice, care permite utilizarea energiei generate pentru nevoile proprii.
În majoritatea cazurilor, centrul de trigenerare este o clădire separată, fie module de tip container, fie o combinație a acestor soluții, deoarece cerințele pentru amplasarea echipamentului de generare electrică și termică diferă oarecum.
Echipamentul de generare electrică este destul de standardizat, spre deosebire de ABHM, deși este tehnic mai complex. Termenele de fabricație pot varia de la 6 la 12 luni și chiar mai mult.
Termenul mediu de fabricație al ABHM este de 3-6 luni (în funcție de capacitatea de răcire și de numărul și tipurile surselor de căldură).
De regulă, fabricația echipamentului auxiliar nu va depăși aceleași termene, așa că durata totală a realizării proiectului de construcție a centrului de trigenerare este în medie de 1,5 ani.
Rezultatul
În primul rând, centrul de trigenerare va reduce numărul furnizorilor de energie la unul – furnizorul de gaz. Excluderea achiziției de energie electrică și căldură permite, în primul rând, eliminarea oricăror riscuri legate de întreruperile în alimentarea cu energie.
Folosirea căldurii prin utilizarea „energiei excedentare” relativ ieftine reduce costul energiei electrice și al căldurii produse în comparație cu achiziția acesteia. În plus, utilizarea continuă a capacităților de generare pentru căldură (iarna pentru încălzire, vara pentru condiționare și nevoile tehnologice) asigură o eficiență maximă. Desigur, ca și în alte proiecte, condiția principală este elaborarea unei concepții corecte și justificarea tehnico-economică a acesteia.
Unul dintre avantajele suplimentare este ecologicitatea. Folosind gazele de eșapament pentru generarea de energie utilă, reducem emisiile în atmosferă. În plus, spre deosebire de tehnologiile tradiționale de producție a frigului, care utilizează amoniac și freon ca agenți frigorifici, ABHM folosește apă ca agent frigorific, ceea ce minimizează de asemenea impactul ecologic.
Sursa: habr.com
