V primerjavi s evropskimi državami, kjer danes na objekte distribuirane proizvodnje pripada skoraj 30 % celotne proizvodnje, v Rusiji po različnih ocenah delež distribuirane energetike ne presega 5-10 %. Poglejmo, ali ima ruska priložnost, da dohiti svetovne trende, in ali imajo potrošniki motivacijo, da stopijo proti neodvisnemu oskrbovanju z energijo.
Poleg številk. Poišči razlike
Razlike med sistemom distribuirane proizvodnje električne energije v Rusiji in Evropi danes ne temeljijo le na številkah – v resnici gre za povsem različni modeli tako po strukturi kot tudi z ekonomskega vidika. Razvoj distribuirane proizvodnje v naši državi je imel motive, ki se nekoliko razlikujejo od tistih, ki so postali glavna gonilna sila tega procesa v Evropi, ki si je prizadevala nadomestiti pomanjkanje tradicionalnih vrst goriv z vključitvijo alternativnih virov energije (vključno z drugotnimi energijskimi viri) v energetski bilanco. V Rusiji pa je vprašanje zmanjšanja stroškov za nakup energijskih virov za potrošnike v pogojih planske ekonomije in centraliziranega oblikovanja tarif dolgotrajno imelo veliko manjšo aktualnost, zato so o lastni električni proizvodnji razmišljali predvsem v tistih primerih, ko je podjetje predstavljalo posebej velikega potrošnika energije in je imelo zaradi svoje oddaljenosti težave s priključitvijo na omrežja.
V okviru distribuirane energetike so imeli objekti lastne proizvodnje precejšno moč — od 10 do 500 MW (in še več) — odvisno od potreb proizvodnje in z namenom zagotavljanja električne energije in toplote bližnjim naseljem. Ker je prenos toplote na razdalje vedno povezan z znatnimi izgubami, je potekala aktivna gradnja vodogrevalnih kotlovnic za lastne potrebe podjetij in mest. Poleg tega so se lastni energetski viri — bodisi TČE bodisi kotlovnice — gradili na plinu, kurilnem olju ali premogu, tehnologije OVE (obnovljivi viri energije), razen hidroelektrarn, in SVR (sekundarni energetski viri) pa so se uporabljali le v posameznih primerih. Zdaj se slika spreminja: postopoma se pojavljajo objekti male električne generacije, in v energetski bilanci, čeprav v manjši meri, se vključujejo alternativni viri energije.
Na Zahodu se veliko dela za razvoj male generacije, v zadnjem času pa je široko razširjena tudi koncept virtualne elektrarne (VEP). To je sistem, ki združuje večino igralcev na trgu električne generacije — proizvajalce (od malih generatorjev zasebnih gospodinjstev do kogeneracijskih obratov) in potrošnike (od stanovanjskih hiš do velikih industrijskih podjetij). VEP uravnava porabo energije, omiljuje vrhove in prerazporeja obremenitve v realnem času, pri čemer uporablja vse razpoložljive zmogljivosti sistema. Vendar pa taka evolucija ni mogoča brez spodbujanja trga distribuirane generacije s strani države in brez ustreznih sprememb v zakonodaji.
V Rusiji, v pogojih ostre konkurence in monopolizacije centraliziranega elektrooskrbe, ostaja realizacija presežkov proizvedene električne energije v zunanjo mrežo kljub temu, da je rešena, a še zdaleč ni enostavna naloga z vidika organizacije in stroškov procesa. Zato so trenutno možnosti, da postanejo polnovreden udeleženec trga med velikimi dobavitelji objekti distribuirane energetike, izjemno majhne.
Kljub temu je razvoj lastne energetske proizvodnje danes nedvomno v trendu. Glavni dejavnik njenega rasti je zanesljivost oskrbe z energijo. Odvisnost od proizvajalcev električne energije in omrežnih podjetij povečuje tveganja za proizvajalce. Večina večjih objektov za proizvodnjo električne energije v Rusiji je bila zgrajena še v času Sovjetske zveze, in njihova visoka starost se odraža. Za industrijske potrošnike prenehanje oskrbe z energijo zaradi okvare pomeni riziko ustavitve proizvodnje in očitne izgube. Če želja po zmanjšanju tveganj spremljajo gospodarski motivi (ki jih predvsem določa tarifna politika regionalnega ponudnika) in naložbene možnosti, pa lastna proizvodnja upravičuje investicijo v 100%, in vedno več industrijskih podjetij je danes pripravljeno (ali razmišlja o tej možnosti), da se podaja na to pot.
Zato imajo možnosti za razvoj distribuirane električne proizvodnje „za lastne potrebe“ v Rusiji dokaj visoke obete.
Lastna proizvodnja. Kdo ima od tega koristi
Ekonomika vsakega projekta je strogo individualna in jo določa vrsta dejavnikov. Če bi poskušali čim bolj posplošiti, lahko rečemo, da so v regijah z večjo koncentracijo proizvodnih zmogljivosti in industrijskih podjetij, z višjimi tarifami za električno energijo in toploto, lastna proizvodnja električne energije – objektivna priložnost za znatno zmanjšanje stroškov nakupa energentov.
Sem spadajo tudi težko dostopne in redko naseljene regije s slabo razvito ali povsem odsotno infrastrukturo elektroenergetskih omrežij, kjer so brez dvoma najvišje tarife za električno energijo.
V regijah, kjer je manj potrošnikov in dobaviteljev električne energije, ter kjer prevladujejo hidroelektrarne, so tarife znatno nižje, gospodarstvo takih projektov v industriji pa ni vedno donosno. Vendar pa za podjetja v posameznih sektorjih, ki imajo možnost uporabljati alternativna goriva, na primer, odpadke proizvodnje, lahko lastna proizvodnja predstavlja odlično rešitev. Na spodnji sliki je prikazana TČE na lesnih odpadkih iz lesnoobdelovalnega podjetja.
Če govorimo o generaciji za komunalne potrebe, javne zgradbe in objekte trgovinske ter socialne infrastrukture, je do nedavnega ekonomika tovrstnih projektov v veliki meri določena z razvijenostjo energetske infrastrukture regije in, ne manj pomembno, s stroški tehničnega priključka potrošnikov električne energije. S razvojem trigeneneracijskih tehnologij so takšna omejitev v resnici prenehala biti odločilna, stranski ali proizvedeni toploti pa je bilo mogoče poleti uporabiti za potrebe hlajenja, kar je močno povečalo učinkovitost energetsko centri.
Trigenacija: elektrika, toplota in hlajenje za objekt
Trigenacija je precej samostojna smer razvoja male energetike. Oznčuje individualizem, saj se usmerja v zadovoljevanje potreb določenega objekta po energijskih virih.
Prvi projekt z konceptom trigenacije je bil razvijan leta 1998 v skupnem sodelovanju Ministrstva za energijo ZDA, nacionalne laboratorije ORNL in proizvajalca ABSHM (absorbcijsko bromistolitijevo hladilno napravo) BROAD ter realiziran v ZDA leta 2001. Trigenacija temelji na uporabi absorbcijskih hladilnih naprav, ki kot glavni vir energije uporabljajo toploto in omogočajo proizvodnjo hladnosti ter toplote glede na potrebe objekta. Pri tem uporaba običajnih kotlov, kot v kogeneraciji, v takšni shemi ni obvezni pogoj.
Poleg običajne toplote in električne energije trigenacija omogoča proizvodnjo hladnosti v ABSHM (v obliki ohlajene vode) za tehnološke potrebe ali za hlajenje prostorov. Proces proizvodnje električne energije poteka z večjimi izgubami toplotne energije (na primer z odplinjenjem iz generatorjev).
Vključitev te toplote v proces pridobivanja hladnosti namreč minimizira izgube, povečuje končno izkoristek cikla in omogoča zmanjšanje porabe električne energije objekta v primerjavi s tradicionalnimi tehnologijami proizvodnje hladnosti z uporabo parno-kompresijskih hladilnih naprav.
Možnost delati z različnimi viri toplote (vroča voda, vodna para, odpadni plini iz generatorjev, kotlov in peči, pa tudi goriva (naravni plin, dizelsko gorivo itd.) omogoča uporabo ABKHM na povsem različnih objektih, z uporabo natančno tistega vira, ki je na voljo podjetju.
Tako je v industriji možno izkoristiti odpadno toploto:
Na objektih mestnega gospodarstva, v komercialnih in javnih stavbah pa so možne različne kombinacije virov toplote:
Trigenerecijski energetski center lahko načrtujemo in gradimo, ob upoštevanju potreb po električni energiji, ali pa se lahko opiramo na potrebe po hlajenju objekta. Odvisno od tega, kaj je za potrošnika odločilna merila. V prvem primeru lahko izkoriščanje odpadne toplote v ABKHM ni polno, v drugem primeru pa lahko pride do omejitve glede na lastno proizvedeno električno energijo (dopolnitev se izvede z nakupom električne energije iz zunanje mreže).
Kje je trigeneracija smiselna
Spekter uporabe tehnologije je precej širok: trigeneracija se lahko enako dobro vklopi v koncept kakšnega javnega prostora (na primer, velikega trgovskega centra ali stavbe letališča) kot tudi v energetsko infrastrukturo industrijskega podjetja. Učinkovitost izvajanja takšnih projektov in njihova produktivnost močno odvisita od lokalnih razmer, tako ekonomskih kot podnebnih, za industrijska podjetja pa še od stroškov proizvedenih izdelkov.
Prvi in najpomembnejši kriterij je potreba po hlajenju. Najpogostejša uporaba danes je klimatizacija javnih stavb. To so lahko poslovni centri, upravne stavbe, bolnišnice in hotelski kompleksi, športni objekti, trgovsko-zabavni centri in vodni parki, muzeji in razstavni paviljoni, stavbe letališč – skratka, vsi objekti, kjer je hkrati prisotnih veliko ljudi, kjer za ustvarjanje udobnega mikroklimatskega okolja potrebujemo sistem centralne klimatizacije.
Najbolj opravičljivo je uporabo trigeneracijskega sistema za take objekte s površino od 20-30 tisoč kvadratnih metrov (srednje veliki poslovni centri) do ogromen objektov s več sto tisoč kvadratnimi metri in še več (trgovsko-zabavni kompleks in letališča).
Toda na takšnih objektih mora biti povpraševanje ne le po hladu in električni energiji, ampak tudi po toplotni energiji. Toplotna energija ni samo ogrevanje prostorov pozimi, ampak tudi celoletno oskrbovanje objekta s toplo vodo za potrebe GVS. Bolj kot se izkoriščajo možnosti trigeneracijskega energo centra, večja je njegova učinkovitost.
Po vsem svetu obstaja veliko primerov uporabe trigeneracije v hotelski industriji, pri gradnji in modernizaciji letališč, v izobraževalnih ustanovah, poslovnih in administrativnih kompleksih, centrih obdelave podatkov, prav tako pa ni malo primerov tudi v industriji — tekstilni, metalurški, živilski, kemični, papirni, strojni itd.
Kot primer bom navedel enega od objektov, za katerega je podjetje „“ razvijalo koncept trigeneracijskega energo centra.
Ob potrebi po električni energiji v industrijskem obratu okoli 4 MW (ki jih proizvajata dva plinsko-pistončna generatorja (GPG)), je potrebno hlajenje na nivoju 2,1 MW.
Hladnost proizvaja ena absorpcijska bromistolitijeva hladilna naprava, ki deluje na izpušnih plinih GPG. Pri tem ena GPG v celoti pokriva 100% potreb po toploti za trigeneracijski sistem. Tako je celo pri delovanju ene GPG tovarna vedno oskrbljena z dovolj hladu. Poleg tega, ko sta oba plinsko-pistončna generatorja izklopljena, sistem še vedno ohrani sposobnost generiranja toplote in hladu, saj ima rezervni vir toplote — naravni plin.
Trigeneracijski energo center
Glede na potrebe uporabnika, njegovo kategorijo in zahteve glede rezervacije, je shema trigeneracije (predstavljena na sliki spodaj) lahko zelo zapletena in lahko vključuje energetske in vodogrejne kotle, kotle za izkoriščanje, paro ali plinske turbine, popolno pripravo vode itd.
Vendar za relativno majhne objekte kot glavni generator običajno deluje plinska turbina ali batna naprava (na plin ali dizel) z razmeroma majhno električno močjo (1-6 MW). Proizvajajo električno energijo in odvečno toploto iz izpušnih plinov ter toplo vodo, ki se obnovljivo uporablja v ABHM. To je minimalni in zadosten sklop osnovne opreme.
Da, brez pomožnih sistemov ne gre: hladilna toranj, črpalke, postaja za obdelavo reciklirane vode za stabilizacijo, sistem avtomatizacije in elektro gospodarstvo, ki omogoča uporabo generirane energije za lastne potrebe.
V večini primerov je trigenirni center samostojna zgradba, lahko tudi kontejnerske enote ali kombinacija teh rešitev, saj se zahteve za namestitev električnega in toplotnega generatorja nekoliko razlikujejo.
Elektrogenerirna oprema je dovolj standardizirana, za razliko od ABHM, čeprav je tehnično bolj zapletena. Čas proizvodnje se lahko giblje od 6 do 12 mesecev in še dlje.
Povprečen čas proizvodnje ABHM je 3-6 mesecev (odvisno od hladne proizvodnje, od števila in vrst virov ogrevanja).
Na splošno ne bo preseglo enakih rokov, zato povprečen čas trajanja projekta gradnje trigenirnega energetski center znaša 1,5 leta.
Результат.
Prvič, trigenirni center bo omogočil zmanjšanje števila dobaviteljev energije na enega – dobavitelja plina. Izključitev nakupovanja električne energije in toplote lahko predvsem odpravi morebitna tveganja, povezana z motnjami v oskrbi z energijo.
Delovanje na toploti z uporabo relativno poceni 'odveč energije' zmanjšuje stroške proizvedene električne energije in toplote v primerjavi z njeno nakupom. Neprestana obremenitev generativnih zmogljivosti glede na toploto (pozimi za ogrevanje, poleti za hlajenje in tehnološke potrebe) omogoča zagotavljanje največje učinkovitosti. Seveda, kot pri drugih projektih, je osnovni pogoj razvoj pravilne koncepcije in njena tehnično-ekonomska utemeljitev.
Med dodatnimi prednostmi je tudi okoljska prijaznost. Z uporabo izpušnih plinov za proizvodnjo uporabne energije zmanjšujemo emisije v ozračje. Poleg tega, v nasprotju s tradicijo hladilnih tehnologij, kjer se uporabljajo amoniak in freoni kot hladila, ABHM uporablja vodo, kar prav tako minimalizira ekološki vpliv.
Izvor: habr.com
