Автономное энергоснабжение

  Электростанции могут работать на бензине, дизельном топливе, природном, попутном и биологическом газе. Кроме того, могут использоваться низкокалорийные газы, содержащие метан. Например, газ мусорных свалок, шахтный газ.

  В зависимости от режима работы, электростанции подразделяются на основные и резервные. Основные электростанции обеспечивают объект электроэнергией непрерывно. Резервные электростанции запускаются в аварийной ситуации, например, при перебоях с основным электропитанием.

  Для автономного энергоснабжения объектов применяются как дизельные, так и газовые электростанции. Дизельное топливо достаточно дорого, поэтому дизельные электростанции используются для постоянного энергоснабжения объектов только в тех случаях, когда к объекту невозможно подвести линию электропередачи или газопровод (например, в Якутии или в районах Крайнего Севера). Гораздо чаще дизельные электростанции используют в качестве резервных.

  Автономные газовые электростанции, как правило, используются для постоянного энергоснабжения объектов. Их применение экономически выгодно даже в тех случаях, когда есть возможность подключить объект к внешней сети.

  Во-первых, на этапе строительства объекта отпадает необходимость прокладывать электрический кабель и строить новые трансформаторные подстанции (газопровод на серьёзный объект подводится в любом случае). Кроме того, не требуется подводить теплотрассы, строить новые и реконструировать старые котельные.

  Во-вторых, на этапе эксплуатации объекта себестоимость автономного производства электроэнергии в два-три раза дешевле тарифов местных энергетических компаний. Это позволяет ежегодно экономить миллионы рублей. В результате газовая электростанция окупается за три-четыре года эксплуатации. С учетом значительного снижения затрат на подключение объекта к электрическим и тепловым сетям срок окупаемости может быть и менее одного года.

  На сегодняшний день газовые электростанции в чистом виде не используются, поскольку это ведёт к огромным потерям тепловой энергии. Современное оборудование позволяет утилизировать тепло, выделяющееся при производстве электроэнергии. Это тепло используется для отопления, горячего энергоснабжения или в технологических целях. Процесс одновременного производства электроэнергии и тепла называется "когенерацией". Электростанции, оборудованные системой теплообменников для утилизации тепла, называют когенераторными установками или мини-ТЭЦ.

  Эффективность использования топливных ресурсов в когенераторных установках на 30-40 % выше, чем при раздельном производстве электроэнергии и тепла.

  В зависимости от типа двигателя внутреннего сгорания газовые когенераторные установки подразделяются на газотурбинные или газопоршневые. В газотурбинной установке (ГТУ) в качестве двигателя используется газовая турбина.

  В газопоршневых установках (ГПУ) используют специальные поршневые двигатели, работающие на природном газе. Обычно эти двигатели разрабатываются на базе транспортных дизелей (автомобильных, тракторных, локомотивных, судовых). Иногда ГПУ называют "газопоршневыми агрегатами" (ГПА), но чаще используется термин "газопоршневая мини-ТЭЦ".

  Газопоршневые мини-ТЭЦ предназначены для автономного энергоснабжения объектов с целью значительного снижения затрат на электроэнергию и тепло. Обычный срок окупаемости газопоршневой мини-ТЭЦ - 2,5-3,5 года (зависит от конкретных условий на объекте). Примерная стоимость оборудования за 1 кВт мощности - 450-600 евро (в зависимости от исполнения). На мощностях до 12 - 16 МВт газопоршневые мини-ТЭЦ экономически более эффективны, чем газотурбинные установки аналогичной мощности.

  Факторы экономической эффективности газопоршневых мини-ТЭЦ:

  1. Относительно небольшая себестоимость автономного производства электроэнергии. Природный газ в России достаточно дешев, а газопоршневые мини-ТЭЦ имеют высокий электрический КПД (35-41%). Поэтому себестоимость автономного производства электроэнергии в 2-3 раза дешевле, чем тарифы местных энергетических компаний.

  2. Снижение затрат на коммуникации. При строительстве новых объектов отпадает необходимость платить за подключение к внешней электрической сети и прокладывать теплотрассу. Для старых объектов отпадает необходимость в постоянном ремонте имеющихся теплотрасс.

  3. Использование тепла. В когенераторных установках утилизируется тепло, выделяющееся при производстве электроэнергии. Тепловой КПД газопоршневых мини-ТЭЦ составляет 47-52%. Это тепло может быть использовано в технологических целях (в том числе и в виде пара), на отопление и горячее водоснабжение. Кроме того, тепло может быть абсорбировано с целью получения охлажденной воды.

  Существуют два возможных режима работы когенераторной установки:

  1. Автономный (островной). Газопоршневая мини-ТЭЦ полностью покрывает потребности объекта в электроэнергии и тепле. Объект не подключен к внешним тепло- и электросетям.

  2. Параллельно с внешней электрической сетью. Потребности объекта в электроэнергии частично или полностью покрываются за счёт работы газопоршневой мини-ТЭЦ. Пиковые электрические нагрузки покрываются за счет отбора дополнительной электроэнергии из внешней сети. Кроме того, внешняя сеть является резервной на период поведения планового технического обслуживания мини-ТЭЦ.

  По требованию заказчика мини-ТЭЦ устанавливаются в звукоизолированных контейнерах или кожухах, которые обеспечивают полное шумоглушение: можно стоять рядом и разговаривать, не повышая голоса.

  Основные варианты исполнения газопоршневых мини-ТЭЦ:

  1. Модульное (цеховое) исполнение для размещения внутри помещений. Возможна установка кожуха, обеспечивающего шумоглушение.

  2. Контейнерное исполнение для размещения вне помещений. Вместо контейнера может быть использован кожух. Контейнеры и кожухи обеспечивают шумоглушение и теплоизоляцию согласно условиям эксплуатации оборудования.

  Современные мини-ТЭЦ удовлетворяют всем экологическим нормам, поскольку природный газ является самым чистым видом топлива. Например, газопоршневые мини-ТЭЦ словацкой компании ELTECO работают на территории санаториев в Сочи.

  Количество тепла, вырабатываемого газопоршневой мини-ТЭЦ, зависит от электрической нагрузки. При снижении электрической нагрузки (например, ночью) снижается и объем утилизируемого тепла. Поэтому газопоршневая мини-ТЭЦ не всегда полностью покрывает потребности объекта в тепле. В этой ситуации пиковые тепловые нагрузки покрываются за счет установленного на объекте газового водогрейного котла.

  Словацкая компания ELTECO выпускает мини-ТЭЦ с единичной мощностью от 23 до 1480 кВт. С целью увеличения суммарной мощности возможно параллельное подключение до 31 установки.

  Практически каждая модель может быть укомплектована различным дополнительным оборудованием фирменного исполнения (глушители, кожух, дополнительные баки с системой перекачки топлива, измерительные приборы, система автоматики др.).

  Для автономного энергоснабжения объекта создаётся энергетический комплекс, состоящий из нескольких газопоршневых мини-ТЭЦ. Их количество и мощность определяются в зависимости от потребностей каждого конкретного объекта. При необходимости газопоршневые мини-ТЭЦ могут быть дополнены газовыми тепловыми котлами.

  Например, в г. Сочи в трёх санаториях работают автономные энергетические центры компании ELTECO, состоящие из трёх газопоршневых мини-ТЭЦ Petra 380 CGL в контейнерном исполнении. Эти энергетические центры полностью обеспечивают объекты электроэнергией и теплом.

  Если такой же энергетический центр использовать в Подмосковье для автономного энергоснабжения санатория или базы отдыха, то его экономическая эффективность будет следующей.

  Специализация словацкой компании ELTECO:

  1. Автономное энергоснабжение объектов с использованием газопоршневых мини-ТЭЦ (газовых когенераторов) - компактных энергетических установок на базе поршневых двигателей, работающих на природном газе и вырабатывающих одновременно электричество и тепло (снижение затрат на энергоснабжение в 2-3 раза).

  Для автономного энергоснабжения объектов в негазифицированных регионах компания ELTECO выпускает дизельные электростанции и мини-ТЭЦ, работающие в постоянном режиме.

  2. Комплексные системы резервного энергоснабжения с максимальной степенью автоматизации включают:

  - газовые, дизельные и бензиновые резервные электростанции;

  - мощные источники бесперебойного питания (до нескольких МВт);

  - интеллектуальные водно-коммутационные распределительные шкафы, распределяющие электроэнергию в соответствии с заданной программой;

  - автоматизированные системы мониторинга источников электропитания.

проектирование искусственного освещения