Опыт применения поршневых двигателей для комбинированной выработки электрической и тепловой энергии
01.10.2018
С.В.Кузнецов, редакция «НТ»
Проблемы, возникающие при использовании централизованных энергоисточников (большие финансовые затраты при выполнении технических условий на подключение, высокие тарифы на тепловую и электрическую энергию, невозможность обеспечить требуемую надежность энергоснабжения) приводят к тому, что крупные потребители все большй интерес проявляют к децентрализованным источникам энергообеспечения.
Строительство собственной котельной считается обычным явлением, а вот внедрение когенерационных технологий, т.е. комбинированной выработки тепловой и электрической энергии до сих пор воспринимается как экзотика, хотя такие технологии уже давно применяются в России и за рубежом.
Одним из объектов на котором внедрены когенерационные технологии является находящийся рядом с поселком Немчиновка Московской области торговый комплекс «Три Кита» (общей площадью около 100 тыс. м2). Его снабжение необходимыми видами энергии производится специально построенным для этих целей энергоцентром, в котором установлены когерентные модули, представляющие собой автономно действующую блочную теплоэлектростанцию (БТЭС).
Производство электроэнергии в энергоцентре осуществляется генераторами с приводом от четырехтактных газопоршневых двигателей, использующих в качестве топлива природный газ. Тепловая энергия в БТЭС вырабатывается в результате утилизации отводимого от двигателей тепла (из системы охлаждения) и тепла отработанных газов.
В энергоцентре установлены четыре модуля, максимальная мощность каждого из которых составляет: по электрической энергии – 1,5 МВт, по тепловой – 1,03 МВт. Суммарный коэффициент полезного действия этих энергоустановок достигает 82%.
Для погашения пиковых тепловых нагрузок в холодное время года дополнительно используются два водогрейных котла мощностью 3,85 МВт каждый. Подача тепловой энергии от энергоцентра осуществляется по схеме закрытого типа с распределением тепла потребителям через тепловые пункты, расположенные в зданиях торгового комплекса и административно-хозяйственного блока. Как особенность, следует отметить то, что в здании торгового комплекса используется также водяной подогрев полов.
Система теплоснабжения позволяет при плановых или аварийных выводах из работы энергооборудования котельной пос. Немчиновка подключать ее потребителей к общей соединительной теплотрассе, тем самым обеспечивая жителей горячим водоснабжением от энергоцентра.
В летний период вырабатываемая тепловая энергия используется для работы двух холодильных машин абсорбционного типа (производительность по холоду 1,6 МВт), обеспечивающих функционирование систем кондиционирования торгового комплекса. Необходимые температурный и влажностный режимы в торговых, служебных и складских помещениях торгового комплекса круглогодично поддерживаются с использованием централизованной системы автоматического управления и контроля.
Что касается эксплуатации когерентных модулей, то они оснащены эффективной автоматизированной системой управления и контроля, помогающей быстро определять возникающие отклонения. Модули зарекомендовали себя, как достаточно надежное оборудование при условии неукоснительного выполнения всех требований по их использованию и техническому обслуживанию. В процессе эксплуатации отключения были лишь по причине падения давления в подающем газопроводе. Ресурс модулей составляет 60 тыс. ч работы до капитального ремонта.
Основное энергетическое оборудование, установленное в энергоцентре и торговом комплексе изготовлено зарубежными фирмами Австрии (модули и котлы), Германии (генераторы), США (холодильные машины), Италии (вспомогательное оборудование) и др. Однако проектирование, монтажные и пусконаладочные работы выполнены отечественными организациями и предприятиями, что привело к сокращению затрат в несколько раз.
Энергогенерирующее оборудование смонтировано в одном помещении в непосредственной близости от торгового комплекса, что позволило свести к минимуму протяженность соединительных коммуникаций, а следовательно снизить потери энергии при транспортировке и распределении. При этом внедрение когенерационных технологий обеспечило полную энергонезависимость торгового центра от поставок энергии извне, что и являлось основной целью строительства энергоцентра.
Экономические расчеты, выполненные по результатам двухгодичной работы с учетом всех эксплуатационных расходов и режимов использования оборудования, показали, что средняя себестоимость производства энергоцентром электрической и тепловой энергии в 6 раз меньше, чем действующие тарифы на эти виды энергии.
По предварительным оценкам расчетный срок окупаемости затрат на создание таких объектов, как энергоцентр, использующих когерентные модули, составляет 4,5 года. Использование же отечественного оборудования позволит снизить капитальные затраты, что в свою очередь приведет к уменьшению сроков окупаемости. Это позволяет сделать вывод об инвестиционной привлекательности строительства БТЭС и перспективности развития в России данного направления малой энергетики.
