V primerjavi z evropskimi državami, kjer porazdeljeni proizvodni obrati trenutno predstavljajo skoraj 30 % vse proizvodnje, v Rusiji po različnih ocenah delež porazdeljene energije danes ne presega 5–10 %. Pogovorimo se o tem, ali je ruski sledijo svetovnim trendom, potrošniki pa so motivirani za prehod na neodvisno oskrbo z energijo.
Onkraj številk. Poišči razlike.
Razlike med porazdeljenimi sistemi za proizvodnjo električne energije v Rusiji in Evropi danes segajo dlje od zgolj številk – v bistvu gre za popolnoma različna modela, tako strukturno kot ekonomsko. Razvoj porazdeljene proizvodnje v naši državi so vodili motivi, ki so se nekoliko razlikovali od tistih, ki so postali glavno gonilo podobnega razvoja v Evropi, ki je želela nadomestiti pomanjkanje tradicionalnih goriv z vključevanjem alternativnih virov energije (vključno z odpadno energijo) v energetsko mešanico. V Rusiji pa je bilo vprašanje zniževanja stroškov energije za potrošnike v načrtnem gospodarstvu in centraliziranem določanju tarif dolgo časa bistveno manj pereče. Zato se je lastna proizvodnja električne energije upoštevala predvsem v primerih, ko je bilo podjetje še posebej velik porabnik energije in je zaradi svoje oddaljenosti imelo težave s priključitvijo na omrežje.
Po standardih porazdeljene energije so imeli lokalni proizvodni obrati relativno visoko zmogljivost – od 10 do 500 MW (in celo več) – odvisno od proizvodnih potreb in namena oskrbe bližnjih skupnosti z električno energijo in toploto. Ker je prenos toplote na dolge razdalje vedno povezan z znatnimi izgubami, so se aktivno gradile kotlovnice za toplo vodo, da bi zadostile lokalnim potrebam podjetij in mest. Poleg tega so bili lokalni viri energije – bodisi kogeneracijske enote bodisi kotlovnice – zgrajeni z uporabo plina, kurilnega olja ali premoga, medtem ko so se tehnologije obnovljivih virov energije (z izjemo hidroelektrarn) in sekundarnih virov energije (SER) uporabljale v posameznih primerih. Zdaj se slika spreminja: postopoma se pojavljajo manjši proizvodni obrati, alternativni viri energije pa se vključujejo v energetsko bilanco, čeprav v manjši meri.
Na Zahodu se veliko dela na razvoju male proizvodnje energije, v zadnjem času pa se je razširil koncept virtualne elektrarne (VPP). Ta sistem združuje večino akterjev na trgu proizvodnje električne energije – proizvajalce (od majhnih zasebnih generatorjev do kogeneracijskih elektrarn) in potrošnike (od stanovanjskih stavb do velikih industrijskih objektov). VPP uravnava porabo energije z glajenjem konic in prerazporeditvijo obremenitev v realnem času, pri čemer uporablja vse razpoložljive sistemske zmogljivosti. Vendar pa takšen razvoj ni mogoč brez vladnih spodbud za trg porazdeljene proizvodnje in ustreznih zakonodajnih sprememb.
V Rusiji, v razmerah ostre konkurence in monopola centralizirane oskrbe z električno energijo, prodaja presežne proizvedene električne energije v zunanje omrežje, čeprav izvedljiva, ostaja zahtevna naloga z vidika organizacije in stroškov. Zato so možnosti, da bi distribuirani energetski objekti postali polnopravni udeleženci na trgu med glavnimi dobavitelji, trenutno izjemno majhne.
Kljub temu je razvoj lastne proizvodnje danes nedvomno v trendu. Glavni dejavnik njene rasti je zanesljivost oskrbe z električno energijo. Odvisnost od proizvodnih in omrežnih podjetij povečuje tveganja proizvajalcev. Večina velikih proizvodnih objektov v Rusiji je bila zgrajena v času Sovjetske zveze, njihova precejšnja starost pa je očitna. Za industrijske odjemalce izpad električne energije zaradi nesreče prinaša tveganje zaustavitve proizvodnje in očitnih izgub. Če željo po zmanjšanju tveganj podpirajo ekonomske spodbude (ki jih predvsem določa tarifna politika regionalnega dobavitelja) in naložbene priložnosti, potem je lastna proizvodnja 100-odstotno upravičena in vse več industrijskih podjetij je zdaj pripravljenih (ali razmišljajo) o tem.
Zato so možnosti za razvoj porazdeljene proizvodnje električne energije »za lastne potrebe« v Rusiji precej visoke.
Proizvodnja energije v podjetju. Kdo ima od tega korist?
Ekonomika vsakega projekta je strogo individualna in jo določajo številni dejavniki. Na splošno velja, da v regijah z večjo koncentracijo proizvodnih zmogljivosti in industrijskih obratov ter višjimi tarifami za električno energijo in ogrevanje proizvodnja električne energije na kraju samem ponuja objektivno priložnost za znatno zmanjšanje stroškov energije.
To vključuje tudi težko dostopne in redko poseljene regije s slabo razvito ali neobstoječo infrastrukturo elektroenergetskega omrežja, kjer so tarife za električno energijo nedvomno najvišje.
V regijah z manjšim številom porabnikov in dobaviteljev električne energije ter kjer hidroelektrarna predstavlja večji delež proizvodnje električne energije, so tarife bistveno nižje, ekonomija takšnih industrijskih projektov pa ni vedno ugodna. Vendar pa je za podjetja v nekaterih panogah, ki lahko uporabljajo alternativna goriva, kot so industrijski odpadki, lahko lastna proizvodnja odlična rešitev. Spodnja slika na primer prikazuje kogeneracijsko enoto (SPTE), ki uporablja odpadke iz lesnopredelovalnega obrata.
Do nedavnega je bila ekonomska učinkovitost takšnih projektov, bodisi za komunalne potrebe, javne stavbe ali komercialno in socialno infrastrukturo, v veliki meri odvisna od stopnje razvoja energetske infrastrukture v regiji in v manjši meri od stroškov priključitve odjemalcev električne energije na omrežje. Z razvojem tehnologij trigeneracije so takšne omejitve dejansko prenehale biti odločilni dejavnik, odpadna toplota ali toplota, proizvedena poleti, pa se zdaj lahko uporablja za klimatizacijo, kar znatno poveča učinkovitost energetskih centrov.
Trigeneracija: elektrika, toplota in hlad za objekt
Trigeneracija je precej samostojno področje razvoja male energetike. Zanjo je značilen individualen pristop, saj se osredotoča na zadovoljevanje energetskih potreb določenega objekta.
Prvi projekt, ki je uporabljal koncept trigeneracije, je bil razvit leta 1998 s skupnim prizadevanjem ameriškega ministrstva za energijo, ORNL in proizvajalca absorpcijskih hladilnih strojev z litijevim bromidom (ABRM) BROAD. V ZDA je bil izveden leta 2001. Trigeneracija temelji na uporabi absorpcijskih hladilnih strojev, ki kot primarni vir energije uporabljajo toploto in proizvajajo toploto in hlad glede na potrebe objekta. Uporaba običajnih kotlov, kot pri kogeneraciji, za ta sistem ni obvezna.
Poleg tradicionalne toplote in električne energije trigeneracija zagotavlja proizvodnjo hladu v absorpcijskih hladilnih enotah (v obliki ohlajene vode) za industrijske procese ali za klimatizacijo. Proces proizvodnje električne energije neizogibno vključuje znatne izgube toplotne energije (na primer zaradi izpušnih plinov iz generatorjev).
Vključitev te toplote v proces proizvodnje hladu, prvič, zmanjša izgube, poveča splošno učinkovitost cikla, in drugič, omogoča zmanjšanje porabe energije objekta v primerjavi s tradicionalnimi tehnologijami proizvodnje hladu z uporabo parno-kompresijskih hladilnih strojev.
Zmožnost delovanja na različne vire toplote (vroča voda, para, izpušni plini iz generatorjev, kotlov in peči, pa tudi gorivo (zemeljski plin, dizelsko gorivo itd.) omogoča uporabo absorpcijskega hladilnika na najrazličnejših lokacijah, pri čemer se izkoriščajo specifični viri, ki so na voljo podjetju.
Tako se lahko odpadna toplota uporablja v industriji:
V komunalnih objektih, poslovnih in javnih stavbah pa so možne različne kombinacije virov toplote:
Trigeneracijsko elektrarno je mogoče zasnovati in zgraditi na podlagi potreb po električni energiji ali na podlagi porabe hladilne energije objekta. To je odvisno od tega, kateri od obeh dejavnikov je odločilni za potrošnika. V prvem primeru izkoriščanje odpadne toplote v absorpcijskem hladilniku morda ni popolno, v drugem primeru pa je lahko zmogljivost lastne proizvodnje električne energije elektrarne omejena (dopolnjuje se z nakupom električne energije iz zunanjega omrežja).
Kjer je trigeneracija koristna
Področje uporabe tehnologije je precej široko: trigeneracijo je mogoče enako dobro vključiti v zasnovo javnega prostora (na primer velikega nakupovalnega središča ali letališkega terminala) kot v energetsko infrastrukturo industrijskega podjetja. Izvedljivost izvedbe takšnih projektov in njihova uspešnost sta močno odvisni od lokalnih gospodarskih in podnebnih razmer, pri industrijskih podjetjih pa tudi od stroškov njihove proizvodnje.
Prvo in najpomembnejše merilo je potreba po hlajenju. Danes se najpogosteje uporablja za klimatizacijo javnih stavb. Sem spadajo poslovni centri, upravne stavbe, bolnišnice in hotelski kompleksi, športni objekti, nakupovalni in zabaviščni centri ter vodni parki, muzeji in razstavni paviljoni, letališki terminali – skratka, kateri koli objekt, kjer se zbira veliko število ljudi in kjer je za ustvarjanje udobne mikroklime potreben centralni klimatski sistem.
Uporaba ABHM je najbolj upravičena za objekte s površino od 20-30 tisoč kvadratnih metrov (srednje veliki poslovni centri) do gigantskih objektov z več sto tisoč kvadratnimi metri ali celo več (nakupovalni in zabaviščni centri ter letališča).
Vendar pa takšni objekti ne potrebujejo le hlajenja in elektrike, temveč tudi toplote. Oskrba s toploto ne zagotavlja le ogrevanja prostorov pozimi, temveč zagotavlja tudi toplo vodo za oskrbo s toplo vodo skozi vse leto. Bolj ko trigeneracijska elektrarna izkorišča svojo zmogljivost, večja je njena učinkovitost.
Po vsem svetu obstajajo številni primeri uporabe trigeneracije, vključno z gostinstvom, gradnjo in modernizacijo letališč, izobraževalnimi ustanovami, poslovnimi in upravnimi kompleksi ter podatkovnimi centri. Številni primeri obstajajo tudi v industriji, vključno s tekstilno, metalurško, živilsko, kemično, celulozno in papirno industrijo, strojništvom in drugimi.
Kot primer bom navedel enega od predmetov, za katere podjetje ""razvil koncept trigeneracijskega energetskega centra.
Ker povpraševanje po električni energiji v industrijskem podjetju znaša približno 4 MW (ki jo proizvajata dve plinsko-batni enoti (GPU)), je potrebna hladilna moč 2,1 MW.
Hlad ustvarja ena sama absorpcijska hladilna enota z litijevim bromidom, ki jo poganjajo izpušni plini iz plinsko batne enote. Ta ena plinsko batna enota v celoti pokriva 100 % toplotnih potreb absorpcijskega hladilnega stroja. Tako je naprava vedno oskrbljena s potrebno količino hladu, tudi če deluje samo ena plinsko batna enota. Poleg tega absorpcijski hladilni stroj ohrani sposobnost proizvodnje toplote in hladu, tudi ko sta obe plinsko batni enoti izklopljeni, saj ima rezervni vir toplote – zemeljski plin.
Trigeneracijska elektrarna
Glede na potrebe potrošnika, kategorijo in zahteve glede redundance je lahko sistem trigeneracije (prikazan na spodnji sliki) zelo kompleksen in lahko vključuje kotle za proizvodnjo električne energije in toplote, kotle na odpadno toploto, parne ali plinske turbine, celovito čiščenje vode itd.
Vendar pa je pri relativno majhnih objektih primarna proizvodna enota običajno plinska turbina ali batna enota (na plin ali dizel) z relativno nizko električno močjo (1–6 MW). Te enote proizvajajo elektriko in odpadno toploto iz izpušnih plinov in tople vode, ki se uporabljata v absorpcijskem hladilniku. To je minimalni in zadosten nabor primarne opreme.
Da, tukaj ne moremo brez pomožnih sistemov: hladilnega stolpa, črpalk, reagentne čistilne postaje za kroženje vode za njeno stabilizacijo, sistema za avtomatizacijo in električne opreme, ki omogoča uporabo proizvedene električne energije za lastne potrebe.
V večini primerov je trigeneracijski center samostojna stavba, kontejnerska enota ali kombinacija teh rešitev, saj se zahteve za postavitev električne in toplotne opreme nekoliko razlikujejo.
Oprema za proizvodnjo električne energije je za razliko od absorpcijskih hladilnih strojev precej standardizirana, čeprav je tehnično bolj zapletena. Njeni proizvodni roki se lahko gibljejo od 6 do 12 mesecev ali celo dlje.
Povprečni čas izdelave ABHM je 3–6 mesecev (odvisno od hladilne zmogljivosti, števila in vrst virov ogrevanja).
Proizvodnja pomožne opreme praviloma ne bo presegla istega časovnega okvira, zato je skupno trajanje projekta gradnje trigeneracijske elektrarne v povprečju 1,5 leta.
Rezultat
Prvič, trigeneracijski center bo zmanjšal število dobaviteljev energije na enega – dobavitelja plina. Z odpravo potrebe po nakupu električne energije in toplote bo odpravil tudi vsa tveganja, povezana z izpadi električne energije.
Delovanje na toploto z uporabo relativno poceni "presežne energije" zmanjša stroške proizvedene električne energije in toplote v primerjavi z nakupom le-te. Celoletna izkoriščanje zmogljivosti za proizvodnjo toplote (pozimi za ogrevanje in poleti za klimatizacijo in procesne potrebe) zagotavlja maksimalno učinkovitost. Seveda je, tako kot pri drugih projektih, ključna zahteva razvoj dobrega koncepta in njegove študije izvedljivosti.
Dodatna prednost je njegova prijaznost do okolja. Z uporabo izpušnih plinov za proizvodnjo koristne energije zmanjšujemo emisije v ozračje. Poleg tega absorpcijski hladilni stroj za razliko od tradicionalnih hladilnih tehnologij, ki kot hladilna sredstva uporabljajo amonijak in freone, uporablja kot hladilno sredstvo vodo, kar prav tako zmanjšuje vpliv na okolje.
Vir: www.habr.com
