Когенерация — комбинированный процесс одновременного
производства тепла и электроэнергии внутри устройства,
называемого когенераторной установкой (электростанцией).
Когенераторная электростанция представляет собой
высокоэффективное использование первичного источника энергии
— газа, для получения двух форм энергии — тепловой и
электрической. Главное преимущество когенераторной
электростанции перед обычными теплоэлектростанциями состоит
в том, что преобразование энергии здесь происходит с большей
эффективностью. Иными словами, когенераторная (когенерационная)
установка позволяет использовать то тепло, которое обычно
просто теряется. При этом значительно снижается потребность
в покупной энергии. Применение когенерационной установки
сокращает расходы на энергообеспечение приблизительно на
100$/кВт. Когенераторная установка — это энергетическая
независимость и снижение затрат на тепло и электроснабжение
почти в 3 раза.
Когенерационная установка состоит из газового двигателя,
генератора, системы отбора тепла и системы управления. Тепло
отбирается из выхлопа, масляного радиатора и охлаждающей
жидкости двигателя. При этом в среднем на 100 кВт
электрической мощности потребитель получает 150 кВт тепловой
мощности в виде горячей воды для отопления и горячего
водоснабжения. Когенераторные электростанции успешно
покрывают потребность в дешевой электрической и тепловой
энергии. Независимое электроснабжение влечет за собой целый
ряд неоспоримых преимуществ.
Рассмотрим историю развития когенерационных установок на
примере. Применение когенераторных электростанций в крупных
городах позволяет эффективно дополнять рынок
энергоснабжения, без реконструкции сетей. При этом
значительно увеличивается качество электрической и тепловой
энергий. Автономная работа установки позволяет обеспечить
потребителей электроэнергией со стабильными параметрами по
частоте и по напряжению, тепловой энергией со стабильными
параметрами по температуре и качественной горячей водой.
Потенциальными объектами для применения когенерационных
установок в России выступают промышленные производства,
нефтеперерабатывающие заводы, больницы, объекты жилищной
сферы, газоперекачивающие станции, компрессорные станции,
котельные и т.д. В результате внедрения когенераторных
электростанций возможно решение проблемы обеспечения
потребителей теплом и электроэнергией без дополнительного
строительства мощных линий электропередачи и теплотрасс.
Приближенность источников к потребителям позволит
значительно снизить потери передачи энергии и улучшить ее
качество, а значит, и повысить коэффициент использования
энергии природного газа.
Когенерационная установка является эффективной альтернативой
тепловым сетям, благодаря гибкому изменению параметров
теплоносителя в зависимости от требований потребителя в
любое время года. Она не подвержена зависимости от
экономического состояния дел в крупных теплоэнергетических
компаниях. Когенераторная установка вырабатывает
электроэнергию и тепловую энергию в соотношение 1:1,5. Доход
(или экономия) от реализации электричества и тепловой
энергии покрывает все расходы на когенераторную
электростанцию; окупаемость капитальных вложений на
когенераторную установку происходит быстрее окупаемости
средств, затраченных на подключение к тепловым сетям,
обеспечивая тем самым быстрый и устойчивый возврат
инвестиций. Когенераторная установка хорошо вписываются в
электрическую схему отдельных потребителей и в электрические
сети города при параллельной работе с сетью.
Когенераторные электростанции покрывают недостаток
генерирующих мощностей в городах. Появление установок
позволяет разгрузить электрические сети, обеспечить
стабильное качество электроэнергии и делает возможным
подключение новых потребителей. Существенная разница между
капитальными затратами на энергоснабжение от сетей и
энергоснабжение от собственного источника заключается в том,
что капитальные затраты, связанные с приобретением
когенераторной установки, возмещаются, а капитальные затраты
на подключение к сетям безвозвратно теряются при передаче
вновь построенных подстанций на баланс энергетических
компаний. Капитальные затраты при применении когенераторной
установки компенсируются за счет низкой себестоимости
энергии в целом. Обычно полное возмещение капитальных и
эксплуатационных затрат происходит после эксплуатации
когенераторной электростанции в течение трех-четырех лет.
Более того, энергоснабжение от когенераторной установки
позволяет снизить ежегодные расходы на электро- и
теплоснабжение по сравнению с энергоснабжением от
энергосистем примерно на 100$ за каждый кВт номинальной
электрической мощности когенераторной электростанции, в том
случае, когда когенераторная установка работает в базовом
режиме генерации энергии (при 100% нагрузке круглогодично).
Такое возможно, когда когенераторная установка питает
нагрузку в непрерывном цикле работы или, если он работает
параллельно с сетью. Последнее решение является выгодным
также для электро- и тепловых сетей. Электрическая сеть
будет заинтересована в подключения когенератороных установок
к своим сетям, так как при этом она приобретает
дополнительную генерирующую мощность без капитальных
вложений на строительство электростанции. В таком случае
энергосистема закупает дешевую электроэнергию для ее
последовательной реализации по более выгодному тарифу.
Тепловые сети получают возможность снизить производство
тепла и закупают дешевое тепло для его реализации
близлежащим потребителям посредством существующих тепловых
сетей.
Группа компаний «ДАМИАН» выполняет поставку, установку и
обслуживание газопоршневых когенерационных
теплоэлектростанции мощностью от 50 кВт до 400 МВт. Группа
компаний «ДАМИАН» поставляет оборудование ГТЭС ведущих
европейских производителей и выполняет весь комплекс работ
по проектированию, монтажу и вводу в эксплуатацию. А также
обеспечивает гарантийное и сервисное обслуживание ГТЭС.
Преимущества газопоршневых когенерационных
теплоэлектростанции
-
Короткий срок окупаемости - от 2 до 4 лет - в зависимости от
стоимости газа и существующих тарифов на электрическую и
тепловую энергию.
-
Большой срок эксплуатации - 15 - 30 лет, в зависимости от
мощности и типа агрегатов, при годовой наработке не менее
8000 часов.
-
Широкий диапазон мощности отдельных агрегатов - 50-17000 кВт
, на основе которых можно строить ГТЭС до 400 МВт.
-
Короткое время строительства - от 1 до 6 месяцев, в
зависимости от мощности.
-
Низкие эксплуатационные расходы на минимизированные
распределительные электрические и тепловые сети и низкие
потери энергии в сетях.
-
Высокая надежность энергоснабжения.
-
Минимальная численность эксплуатирующего персонала, который
может управлять станцией из удаленной операторской с помощью
компьютера.
-
Высокая адаптивность к нагрузке - в работе находится столько
агрегатов сколько достаточно для работы потребителей в
данный момент.
Когенерационные ТЭС - наиболее быстрое и эффективное
средство решения проблем энергосбережения и охраны
окружающей среды
Снижение расхода энергоносителей, уровня выбросов вредных
веществ и парниковых газов сегодня является первостепенной
государственной задачей.
Большинство действующего, низкоэффективного оборудования
традиционных ТЭС Украины уже отработало свой ресурс и
требует замены их другими генерирующими мощностями.
Общепризнанно, что наибольший эффект при производстве
тепловой и электрической энергии обеспечивают ТЭС
когенерационного типа при их размещении в непосредственной
близости от потребителей.
В
этом случае достигается наибольшая эффективность потому,
что:
-
снижаются расходы на строительство и эксплуатацию теплотрасс
и проводных линий, длина которых минимизирована;
-
снижаются потери в этих теплотрассах и проводных линиях;
-
когенерационные ТЭС имеет высокий КПД - 85 / 93%;
-
когенерационные ТЭС имеют высокую надежность и срок
эксплуатации;
Основой когенерационных ТЭС являются газопоршневые двигатели
с утилизаторами тепловой энергии и совершенной системой
автоматического управления. Подбором двигателей
обеспечивается производство электрической и тепловой энергии
при использовании природного газа, биогаза, а также в
двухтопливном режиме - газ или дизтопливо.