4.4. когенерация в муниципальном хозяйстве4.4.1. Что представляет собой когенерация? Когенерация представляет собой комбиниро- ванный процесс одновременного производства тепла и электрической энергии внутри одного уст- ройства, называемого когенераторной установ- кой (КГУ). Когенераторные установки имеют эф- фективность использования энергетических ре- сурсов (газ, нефть) на 30\% — 40\% выше, чем обо- рудование, вырабатывающее только электро- энергию или только тепло. Когенераторные уста- новки более экологичны (требуется меньше топ- лива для производства такого же количества энергии) и более экономичны при удачной разра- ботке проекта (инвестиции на закупку и монтаж КГУ постепенно окупятся за счет производства бо- лее дешевой электроэнергии). КГУ могут быть ус- тановлены на промышленных предприятиях, объ- ектах малого бизнеса (пекарни, химчистки, и т.д.), в гостиницах, торговых центрах, админист- ративных центрах, фермах, многоквартирных зданиях и частных домах, в общественных учреж- дениях: больницы, курортные и лечебные заведе- ния, бассейны, спортивные центры, казармы. В первую очередь КГУ может служить источни- ком тепла для систем отопления, для специальных технологических процессов, КГУ может выступать также в качестве дополнительного источника теп- ловой энергии к уже имеющимся водяным систе- мам отопления. Наконец, КГУ является надежным и экономным источником электрической энергии
Когенерация со временем все активней и ак- тивней внедряется практически всеми развитыми и развивающимися странами мира. Например, в США принята программа, целью которой является удвоение к 2010 году существующих мощностей когенерации по сравнению с уровнем 1998 года. Это значит, что к концу десятилетия будет допол- нительно введено приблизительно 46 ГВтэ. Согласно Cogen Europe (Европейской Ассоциа- ции Когенерации), доля когенерации в производ- стве электроэнергии будет расти. Их прогноз на 2010 год можно увидеть на следующей диаграм- ме2:
4.4.2. Когенерация в мире
Рост когенерации в Европейском Союзе харак- теризуется крайним разнообразием, и в масшта- бах, и в сущности развития. Разнообразие объяс- няется различиями в истории, политических при- оритетах, природных ресурсах, культуре и клима- те стран ЕС, а также тесной связью когенерации со структурой и активностью рынка электроэнергии каждой конкретной страны. Ниже диаграмма по-
4.4.3. Основы и преимущества когенерации
При эксплуатации традиционных (паро- вых) электростанций, в связи с технологиче- скими особенностями процесса генерации энергии, большое количество выработанно- го тепла сбрасывается в атмосферу через конденсаторы пара, градирни и т.п. Боль- шая часть этого тепла может быть утилизи- рована и использована для удовлетворения тепловых потребностей, это повышает эф- фективность с 30-50\% для электростанции до 80-90\% в системах когенерации.
Когенерационная установка состоит из четырех основных частей: • Первичный двигатель; • Электрогенератор; • Система утилизации тепла; • Система контроля и управления. Когенерационные системы, как прави- ло, классифицируются по типу первичного двигателя, генератора, а также по типу по- требляемого топлива.
Рисунок 4.4.3. Раздельное производство электроэнергии и тепла
Для того, что бы когенерационная установка работала оптимально (не приносила убытков из- за излишнего сжигания топлива, и в то же время на этапе строительства не требовала дополни- тельных вложений денежных средств на излиш- нее резервирование мощностей) необходимо точно рассчитать параметры когенерационной ус- тановки.4 Выгоды от использования систем когенерации условно делятся на четыре группы, тесно связанные друг с другом5: Когенерация — экономические преимущества Когенерация предлагает превосходный меха- низм экономического стимулирования. Высокие затраты на энергию могут быть уменьшены в не- сколько раз. Например, при качественной реали- зации проекта, система когенерации может выра- батывать энергию, себестоимость которой в 7 раз меньше, чем ее же стоимость у «АО-энерго». Уменьшение доли энергии в себестоимости про- дукции позволяет существенно увеличить конку- рентоспособность продукта. Некачественное электроснабжение — главный фактор замедления экономического роста. Коге- нерация является практически самым оптималь- ным вариантом обеспечения надежности снабже- ния электричесткой энергией. Рынок в своей оцен- ке перспектив бизнеса обращает пристальное внимание на энергозависимость. Энергозависимая экономика требует все боль- ше и больше энергии для работы и развития. При традиционном энергобеспечении возникнает множество организационных, финансовых и тех- нических трудностей при росте мощностей пред- приятия, поскольку часто необходимы прокладка новых линий электропередач, строительство но- вых трансформаторных подстанций, перекладка теплотрасс и т.д. В то же время, когенерация пред- лагает крайне гибкие и быстрые в плане наращи- вания мощностей решения. Наращивание мощно- стей может осуществляться как малыми, так и до- статочно большими долями. Этим поддерживает- ся точная взаимосвязь между генерацией и по- треблением энергии. Таким образом, обеспечива- ются все энергетические нужды, которые всегда сопровождают экономический рост. Стоимость прокладки энергокоммуникаций и подключение к сетям могут вылиться в сумму, сравнимую или превосходящую стоимость проекта когенерации.
Рисунок 4.4.4. Когенерация
Природоохранные ограничения, стоимость зем- ли и воды, государственное регулирование — есть тысячи препятствий для энергокомпании, решив- шей построить новую мощную электростанцию. Когенерация позволяет воздержаться от бес- полезных и экономически неэффективных затрат на средства передачи энергии, к тому же исключа- ются потери при транспортировке энергии, так как энергогенерирующее оборудование установлено в непосредственной близости от потребителя.
Существует несметное количество эконо- мических выгод когенерации, к сожалению, часть этого потенциала остается незамечен- ной конечными пользователями, промыш- ленностью, бизнесом и властью или не реа- лизованной компаниями-исполнителями. Когенерация уменьшает затраты на топли- во/энергию — КПД производства энергии из пер- вичного топлива увеличивается в 2-3 раза, потре- бители сокращают затраты на топливо на две тре- ти и получают возможность эффективного приме- нения утилизируемого тепла (сушка, охлаждение, кондиционирование и т.д.).
Американский эксперт по распределен- ной энергетике Том Кастен (Tom Casten) предсказывает, что США понадобится к 2010 году около 137000 МВт новых мощ- ностей. По Кастену, выполнение этих требо- ваний потребует $84 миллиарда для строи- тельства новых электростанций и $220 мил- лиардов для новых средств передачи и рас- пределения электроэнергии, то есть суммар- но потребуется $304 миллиарда. Выполне- ние того же требования с применением рас- пределенной энергетики потребует $168 миллиардов для новых электростанций, но $0 для линий электропередач.6 Когенерация — преимущества надежности Когенерация — фактически идеальная форма обеспечения энергией с точки зрения безопаснос- ти энергоснабжения. Развитие современных тех-
нологий усиливает зависимость человеческой де- ятельности от энергоснабжения во всех областях: и в доме, и на работе, и на отдыхе. Непосред- ственная зависимость человеческой жизни от бес- перебойного энергоснабжения растёт на транс- порте (начиная с лифтов и заканчивая системами обеспечения безопасности на скоростных желез- нодорожных магистралях) и в медицине, полага- ющейся сегодня на сложные и дорогие приборы, а не только на стетоскоп и ланцет. Повсеместное распространение компьютеров только повышает требования к энергоснабжению. Не только «коли- чество», но и «качество» электроэнергии становят- ся критичными для банков, телекоммуникацион- ных или промышленных компаний. Скачок или сбой напряжения могут повлечь сегодня не просто остановку или порчу машины, но и потерю инфор- мации, восстановление которой иногда несравни- мо сложнее ремонта оборудования. Требования к энергоснабжению формулиру- ются просто — надёжность, постоянство. И для многих становится ясно, что на сегодня един- ственный путь иметь продукт высшего качества — произвести его самому. Военные во всём мире знают это давно, промышленники уже пришли к таким решениям, а семьи и предприятия малого бизнеса начали осознавать преимущества владе- ния электрогенераторами и тепловыми котлами только сейчас. Кризис сложившейся монополизи- рованной энергетической инфраструктуры и на- чавшаяся либерализация энергетических рынков одновременно и увеличивают степень неопреде- лённости будущего, и привлекают открывающи- мися возможностями для бизнеса. И тот и другой фактор увеличивают спрос потребителей энергии на собственные генерирующие мощности. В случае использования системы когенерации потребитель застрахован от перебоев в централи- зованном энергоснабжении, время от времени возникающих либо вследствие крайнего износа основных фондов в электроэнергетике, либо при- родных катаклизмов или других непредвиденных причин. У него, скорее всего, не возникнет орга- низационных, финансовых или технических труд- ностей при росте мощностей предприятия, по- скольку не понадобится прокладка новых линий электропередач, строительство новых трансфор- маторных подстанций, перекладка теплотрасс и т. д. Более того, вновь приобретенные когенераторы встраиваются в уже существующую систему. Распределенные (автономные) источники энергии, подобные системам когенерации, сни- жают уязвимость инфраструктуры энергетики. Станции когенерации, рассеянные по Европе и Америке, менее уязвимы к естественному и умышленному разрушению, чем крупные цент- ральные электростанции. Когенерация в основ-
ном работает на природном газе и других «быто- вых» видах топлива, то есть не требует экстраор- динарных мер по обеспечению топливом. Когене- рация повышает надежность энергоснабжения со- оружений — это существенное преимущество в ус- ловиях меняющегося рынка энергии и высокотех- нологичного общества. Высоконадежное электро- снабжение критически важно для большинства компаний, работающих в информационной, про- изводственной, исследовательской областях, сфере безопасности и т.д. Система когенерации не представляет желаемой цели для потенциаль- ных террористов, в отличие от, например, атом- ной электростанции.7 Когенерация — преимущества утилизации тепла Когенерация обеспечивает огромный выиг- рыш в энергетическом КПД. Это происходит за счет утилизации тепла выхлопных газов, в водя- ной рубашке охлаждения, в теплообменнике ох- лаждения масла и в промежуточном охладителе топливной смеси (данные действительны для большинства первичных двигателей). Около 67\% энергии первичного топлива, при традиционном способе генерации электроэнергии, выбрасывает- ся в окружающую среду. В дальнейшем имеют ме- сто потери при передаче электроэнергии.
В настоящее время, электростанции от- ветственны за 2/3 суммарных националь- ных выбросов двуокиси серы (SO2), 1/4 окиси азота (NOX), 1/3 ртути (Hg) и 1/3 выбросов двуокиси углерода (CO2), основ- ного парникового газа. Эмиссии способ- ствуют усугублению серьезных экологичес- ких проблем, включая глобальное измене- ние климата, кислотные дожди, смог, за- грязнение водных артерий и эутрофикации важнейших водоемов (процесса, при кото- ром образуется переизбыток питательных веществ, что приводит к быстрому росту водных растений и подавлению других форм жизни, а также избыточному образо- ванию ила). Те же самые эмиссии вносят свою лепту в многочисленные проблемы со здоровьем, такие как хронический бронхит и обострение астмы, особенно у детей.
ладителей, использующих утилизируемое тепло. Утилизация тепла уменьшает экологическую на- грузку любого энергетического оборудования в среднем в два раза.8 Когенерация — экологические преимущества Производство энергии — главный источник за- грязнения. Когенерация, используя первичное топливо в два-три раза эффективней традицион- ной энергетики, снижает выбросы загрязняющих веществ (оксида азота, двуокиси серы и летучих органических соединений) в 2-3 раза, в зависи- мости от конкретного случая. Новые крупные электростанции наносят глав- ный удар по экологии. Станции когенерации малы и обычно расположены внутри существующих зданий и заводов. Кроме того, уровень выбросов КГУ на порядок ниже уровня крупных электро- станций. Системы когенерации могут быть осо- бенно полезны в районах, где развитие ограниче- но вследствие экологических ограничений. Системы отопления, вентиляции и кондицио- нирования часто не обеспечивают должного конт- роля за влажностью или удовлетворяет потребно- сти здания с помощью наружного воздуха. В ком- бинации с осушителем воздуха (desiccant dehu- midifier), когенерационные системы обеспечива- ют лучший контроль за влажностью, нежели стан- дартные системы и снижают потенциал роста пле- сени и числа бактерий. В комбинации с системой когенерации, абсорбционные холодильники мо- гут уменьшать эмиссии парниковых газов. Свалки больших городов и очистные сооруже- ния городской канализации при утилизации мета- на в малых и средних системах когенерации дадут не только дополнительную электроэнергию горо- ду, но и примерно в 20 раз уменьшат загрязнение атмосферы по сравнению с его сжиганием.9 4.4.4. Когенерация в коммунальном хозяйстве Централизованное теплоснабжение Для схем централизованного теплоснабжения (ЦТ) наиболее важными параметрами, помимо расстояния до потребителей и их рассеяния, яв- ляются требуемая тепловая мощность и годовое количество градусо-суток. В большинстве случа- ев максимальным экономически оправданным расстоянием до потребителя является дистанция в 10 км, но в исключительных случаях этот показа- тель может достигать и 30 км. Многие восприни- мают ЦТ, как устаревшую, неэффективную и за- костеневшую технологию. Это верно для старых систем ЦТ и изношенных, нуждающихся в капи- тальном ремонте домов. Но новейшие системы ЦТ могут функционировать великолепно и быть рентабельными.
Централизованное теплоснабжение является одной из основных областей применения когене- рации. Основное преимущество когенерационных систем по сравнению с традиционными котельны- ми состоит в возможности более эффективного использования сжигаемого топлива (в дополне- ние к эквивалентному количеству тепла появляет- ся «бесплатная» электроэнергия). Кроме того, гибкость по отношению к выбору топлива и более низкая эмиссия вредных веществ по сравнению с традиционными котлами позволяют решать эко- логические проблемы (использование биогаза со свалок, очистных сооружений и аграрных пред- приятий). Централизованное кондиционирование Летом, в зонах с жарким климатом, крайне эф- фективно себя показывает так называемое цент- рализованное кондиционирование. В таких усло- виях тепло системы используется для питания аб- сорбционного холодильника или модуля конди- ционирования. Можно иметь центральный холо- дильник и распределять холодную воду потреби- телям. В этом случае нет необходимости в сети хо- лодной воды, сеть горячей воды или пара исполь- зуется в течение всего года. Централизованное кондиционирование — тер- мин, появившийся в последние годы, который оп- ределяет метод удовлетворения потребностей жи- лых зданий, коммерческих объектов и, иногда, промышленных предприятий в кондиционирова- нии (охлаждении) с помощью систем коллектив- ного пользования (в отличие от индивидуальных кондиционеров). В таких приложениях чаще всего используются абсорбционные охладители (чилле- ры), которые достаточно легко интегрируются с ко- генерационным оборудованием. Основные при- чины для этого состоят в следующем: удовлетворе- ние летней потребности в кондиционировании су- щественно повышает экономическую привлека- тельность применения когенерации за счет вырав- нивания сезонной потребности в тепловой энер- гии; в качестве хладагента в охладителе применя- ется вода, а не экологически вредные хлоро-фто- ро-углероды (традиционно используемые в инди- видуальных кондиционерах). Чиллеры могут рас- полагаться централизованно вместе с когенераци- онной системой или удаленно на территории кон- кретных потребителей. Временное ограничение, связанное с нижним порогом мощности абсорбци- онных чиллеров, доступных сегодня на рынке, по- зволяет эффективно применять их в помещениях общей площадью 300-400 м2 и выше.10
4.4.5. Когенерация для зданий Значительные уровень и продолжительность тепловой и электрической нагрузки в сочетании с высокими требованиями по надежности энергоо- беспечения позволяет применять когенерацию в зданиях следующего типа: • Индивидуальные и многоквартирные дома; • Гостиницы; • Больницы; • Информационные центры; • Учебные заведения; • Банки; • Офисные здания; • Склады, магазины, торговые центры; • Рестораны; • Плавательные бассейны и центры досуга. Это далеко не полный список зданий, где коге- нерация может применяться эффективно. Тепло когенерации используется для горячего водоснабжения, отопления или кондиционирова- ния помещений, в прачечных, сушилках, для по- догрева воды в бассейнах. Информация о требуе- мой электрической мощности в различных типах зданий дана в таблице 4.4.1.
С точки зрения потребностей в тепле и холоде можно выделить три подгруппы: (а) гостиницы и больницы, (б) многоэтажные дома, (в) офисные здания. Каждая из подгрупп имеет собственные особенности. Другие строения (такие как универ- ситеты и склады) имеют нагрузку, в которой соче- таются особенности трех описанных подгрупп. Технико-экономическое обоснование и заключи- тельный проект когенерационной системы долж- ны быть основаны на нагрузке конкретного зда- ния; знания пиков нагрузки и ее среднего значе- ния недостаточно, иначе могут быть приняты оши- бочным решения. В условиях холодного климата, как в североев- ропейских странах, длинные периоды отопления делают когенерацию экономически жизнеспособ- ной. В условиях жаркого климата (например, юг Европы) в дополнение к отоплению необходимо
использовать кондиционирование (холод) для достижения экономической эффективности. Наличие природного газа и стандартизован- ные упакованные КГУ (контейнеры) дали мощный толчок развитию когенерации в строительном секторе в некоторых европейских странах (напри- мер, Великобритания, Нидерланды) в течение по- следнего десятилетия. Упакованные модули для зданий имеют электрическую мощность в преде- лах от 10 до 2000 кВт и обладают следующими преимуществами: • низкая цена, • высокая плотность мощности (мощность на единицу объема), • быстрая и легкая установка (они уже готовы для соединения с электрической сетью и трубопро- водом), • автоматическая работа, не требующая продол- жительного присутствия обслуживающего пер- сонала. Модуль обычно представляет собой поршне- вой двигатель внутреннего сгорания. Случается и использование жидкого топлива, но основная масса работает на природном газе, который явля- ется чистым, относительно дешевым и не требую- щим хранения топливом. Для снижения шума до приемлемого значения применяются акустичес- кие корпуса, акустические глушители и специаль- ные поглощающие шум материалы. Дистанционный контроль КГУ вносит свою лепту в успех данной области использования ко- генерации. Микропроцессоры, вмонтированные в модуль, контролируют критические параметры работы (температуры, давления, скорость, напря- жение и т.д.). Данные передаются по специальной телефонной линии на центральный компьютер. Когда анализ данных предсказывает грядущую неполадку, на место высылается команда техниче- ского обслуживания, которая проводит ремонт- ные работы, предупреждая возникновение проб- лемы. Специализирующаяся на этом компания может контролировать и обслуживать множество установок. Подобная наблюдательная сеть успеш- но работает в Великобритании.11 4.4.6. Биогаз в качестве топлива для когенерационных установок Главным топливом для когенерационных уста- новок бывает природный газ, но все чаще приме- няются и альтернативные виды топлива, прежде всего различные виды биогаза. Биогаз можно по- лучать с помощью биогазовых станций, соору- женных около водоочистительных станций, сва- лок коммунальных отходов или земледельческих организаций, специализирующихся в животно- водческом производстве.
Экономические преимущества при применении когенерационных установок на биогазовых станциях Hаряду с производством тепла при сжигании биогаза, например, в котлах, когенерация пред- лагает и возможность производства электричес- кой энергии, которая может быть использована для собственных нужд объекта или может прода- ваться в общую распределительную сеть. Произ- водство электроэнергии для собственных нужд так приходится значительно дешевле по сравнению с покупкой ее из сети, в случае ее продажи можно воспользоваться выгодными тарифами для элек- троэнергии, произведенной из обновительных источников энергии. Поскольку биогаз является сопроводительным продуктом при переработке органических отходов, затраты по эксплуатации установки будут связаны только с отчислениями на оборудование и на сервисное обслуживание. Доходы будут составлять как сэкономленные средства за тепло и электроэнергию, так и сред- ства за продажу электричества в сеть. Предположения для использования биогаза в качестве горючего когенерационных установок Для того чтобы когенерационная установка могла работать на биогазе с ожидаемым эконо- мическим эффектом, нужно уточнить следующее: Каковы свойства биогаза? Свойства биогаза являются решающим факто- ром для его применения с точки зрения вредных веществ и энергетического содержания (теплот- ворности). Bажной считается следующая инфор- мация: содержание метана (лучше полный состав газа), постоянство качества газа, содержание вредных веществ. Какой объем газа и способ его улавливания в газгольдер? Oбъем улавливаемого газа влияет на выбор типа когенерационной установки. Доступность газопровода? Если есть возможность подсоединения к газо- проводу, можно использовать двухтопливную ко- генерационную установку для комбинированного использования как природного газа, так и биогаза (переключение топлива). Это выгодно при нерегу- лярном объеме подаваемого биогаза. При низком качестве биогаза можно его обогатить смешива- нием с природным газом. Какие требования предоставляются к способу работы когенерационной установки? Будет она работать параллельно с сетью или будет целесообразно использовать ее и в качестве аварийного источника электроэнергии, или экс- плуатировать ее в автономном режиме?
Какой действительный расход энергии объекта и ее цена? Эти данные важно знать для выбора подходя- щего типа когенерационной установки и способа ее эксплуатации. Tребования к свойствам биогаза Свойства биогаза являются одним из главных параметров, которые влияют на пригодность его ис- пользования в качестве топлива для двигателя коге- нерационной установки. Hекоторые свойства могут значительно повысить цену целого проекта, или сделать его невозможным. К оценке биогаза поэто- му следует приступать с полной ответственностью. При его оценке следует знать следующие12: • Содержание метана CH4 (нормальное содержа- ние 55-65\%. Mинимальной считается 50-про- центная концентрация). • Давление биогаза (давление газа при сжигании в когенерационной установке находится в пре- делах от 1,5 до 10 кПа). • Постоянство качества газа (константный состав и давление биогаза) (оказывает влияние на стабильность работы и количество выпускае- мых эмиссий). • Содержание вредных веществ (прежде всего соединениния серы, флора и хлора) (эти со- единения могут вызвать коррозию компонен- тов всасывающего тракта и внутренних частей двигателя, соприкасающихся со смазочным маслом. При более высоком содержании серы является цесесообразным устанавливать серо- очиститель). 4.4.7. Оценка рентабельности когенерации
Простое сравнение традиционных мето- дов получения электроэнергии и тепла с ко- генерацией показывает увеличение эффек- тивности когенерации в 1,55 раза. То есть, для получения того же количества электро- энергии и тепла при когенерации требуется в 1,55 раза меньше топлива! Это и есть «су- хой остаток» сравнения, выходящий прями- ком в экономику. Причем касающуюся са- мым прямым образом лично каждого.13
Рассмотрим историю развития когенерацион- ной технологии на примере. С чего началась ло- кальная когенерация в США? Большинство ранних локальных источников электроэнергии в США появились на свет в качес- тве замены паровым машинам, когда обнаружи- лось, что электропривод может заменить гро- моздкие системы из ремней, шестерен и прочих блоков. Однако, по мере развития электроэнерге- тики и электрификации, оказалось, что для поль- зователей дешевле и надежнее покупать энергию у поставщиков, чем производить ее самим. Применение крупных турбин позволило суще- ственно снизить стоимость производства энергии. Современные энергосистемы с множественными источниками энергии, эффективными и развет- вленными энергосетями, сделали энергию доступ- ной на всей территории США. К тому же, в начале 70-х годов наличие боль- ших запасов дешевого топлива — нефти и природ- ного газа — обеспечивало широкий доступ к деше- вому теплу. Для большинства промышленных энергопотребителей не было смысла вкладывать деньги в более экономичные котлы, не говоря уже о рекуператорах. Очевидным решением была по- купка дешевой энергии — как электрической, так и тепловой. Но те факторы, которые прежде делали невыгодными вложения в местные источники энергоснабжения, теперь превратились в стимулы для использования локальной когенерации из-за резкого роста стоимости покупной энергии. Нынешняя ситуация в энергетике США. Удельная стоимость сооружаемых в настоящее время ядерных станций составит 4 000$ за кило- ватт. Для угольных электростанций, с учетом тре- бований экологии, эта цифра приближается к 3 000 $ за киловатт. Очевидно, что в будущем рас- ходы на покупку энергии будут только расти. Со- гласно одному из прогнозов, ввод в эксплуатации новых атомных станций даст прирост производ- ства энергии на 12\%, но стоимость киловатт-часа при этом повысится более чем в два раза. Капи- тальные вложения, необходимые для строитель- ства атомных и прочих станций, оплачиваются, в конечном счете, потребителями энергии. В тече- ние последних лет сооружение новых атомных станций резко затормозилось, а средний срок строительства увеличился с 7 до 12 лет. Ряд энер- гопотребителей высказывает мнение, что плани- ровать новое строительство нужно исходя из по- требностей, определенных еще в 1990 году. Рост потребления приведет к более интенсивной экс- плуатации существующих, зачастую устарелых, мощностей, укомплектованных оборудованием с низким КПД. Надежное энергоснабжение стано- вится все более дорогим удовольствием. Та же тенденция наблюдается и в отношении стоимости
топлива. После недавней стабилизации цен на топливном рынке, в настоящее время стоимость топлива во много раз выше уровня, существовав- шего до 1973 года, который никак не стимулиро- вал энергосбережение и локальную когенерацию. Положение когенераторов на российском рынке энергоснабжения Применение когенераторов в центральной час- ти крупных городов позволяет эффективно допол- нять рынок энергоснабжения, без реконструкции старых перегруженных сетей. При этом значитель- но увеличивается качество электрической и тепло- вой энергий. Автономная работа когенератора по- зволяет обеспечить потребителей электроэнергией со стабильными параметрами по частоте и по на- пряжению, тепловой энергией со стабильными па- раметрами по температуре и качественной горячей водой. В качестве потенциальных объектов для применения когенерации в России выступают про- мышленные производства, заводы, нефтеперера- батывающие заводы, больницы, объекты жилищ- ной сферы, собственные нужды газоперекачиваю- щих станций, компрессорных станций, котельных и т.д. В результате внедрения комбинированных источников возможно решение проблемы обеспе- чения потребителей теплом и электроэнергией без дополнительного строительства мощных линий электропередачи и теплопроводов. Положение когенераторов на рынке электрической энергии Когенераторы покрывают недостаток генери- рующих мощностей в центре городов. Появление когенераторов позволяет разгрузить электричес- кие сети центра города, обеспечить стабильное качество электроэнергии и делает возможным подключение новых потребителей соответствую- щей мощности. Конкурентный анализ рынка энергоснабжения Существенная разница между капитальными затратами на энергоснабжение от сетей и энергос- набжение от собственного источника заключается в том, что капитальные затраты, связанные с при- обретением когенератора, возмещаются, а капи- тальные затраты на подключение к сетям безвоз- вратно теряются при передаче вновь построенных подстанций на баланс энергетических компаний. Капитальные затраты при применении когенера- тора компенсируются за счет низкой себестоимости энергии в целом. Обычно полное возмещение капи- тальных и эксплуатационных затрат происходит после эксплуатации когенератора в течение трех-че- тырех лет. Более того, энергоснабжение от когене- ратора позволяет снизить ежегодные расходы на
электро- и теплоснабжение по сравнению с энергос- набжением от энергосистем примерно на 100$ за каждый кВт номинальной электрической мощности когенератора, в том случае, когда когенератор ра- ботает в базовом режиме генерации энергии (при 100\% нагрузке круглогодично). Такое возможно, когда когенератор питает нагрузку в непрерывном цикле работы или, если он работает параллельно с сетью. Последнее решение является выгодным так- же для электро- и тепловых сетей. Электрическая сеть будет заинтересована в подключения когенера- торов к своим сетям, так как при этом она приобре- тает дополнительную генерирующую мощность без капитальных вложений на строительство электро- станции. В таком случае энергосистема закупает де- шевую электроэнергию для её последовательной реализации по более выгодному тарифу. Тепловые сети получают возможность снизить производство тепла и закупают дешевое тепло для его реализации близлежащим потребителям посредством сущест- вующих тепловых сетей.14 4.4.8. Тригенерация Тригенерация — комбинированное производ- ство электричества, тепла и холода. С технологиче- ской точки зрения имеется ввиду соединение коге- нерационной установки с абсорбционной охлади- тельной установкой. Это является выгодным с точ- ки зрения эксплуатации когенерационной установ- ки, т.к. дает возможность утилизации тепла и ле- том, вне отопительного сезона, и этим продлить время работы установки в течение всего года, обес- печивая тем самым наиболее скорый возврат инве- стиций. Именно снижение возможности утилиза- ции тепла когенерационных установок летом при- вело к внедрению установок с более низкой мощ- ностью. Если удастся превратить тепло в холод, то ничего не мешает тому, чтобы установки работали на полную мощность и летом. Произведeнный хо- лод может использоваться в системе кондициони- рования — в банках, гостиницах, торговых центрах, больницах, стадионах и т.п. Кондиционеры могут быть двух конструкций: компрессорные — привод компрессора от электромотора; абсорбционные — действие обеспечивается энергией пара, газа, горя- чей водой. Преимуществом абсорбционного ох- лаждения (кроме приведенной выше возможности соединения с когенерационной установкой) по сравнению с компрессорным охлаждением являет- ся то, что оно может работать на более дешевой тепловой энергии, а не на дорогой электрической, в случае компрессорного охлаждения. Абсорбцион- ное охлаждение тихое, простое и надежное. Hедо- статок — более высокие капитальные вложения, крупные габариты и бoльшая масса по сравнению с компрессорным охлаждением.15
4.4.9. Эффективная когенерация — перспективы в Украине Самый большой потенциал для внедрения энергоэффективных технологий заложен в тепло- энергетике, обеспечивающей города теплом и го- рячей водой. Коммунальные службы потребляют в год около 10 млрд кубометров газа, плюс еще 18 млрд сжигает население на своих кухнях. При этом цена газа для этой категории потребителей почти в два раза ниже, чем для промышленности.
Уникальность централизованных систем теплоснабжения в Украине состоит в том, что уже функционируют тысячи котельных мощностью 100 МВт и более. Модерниза- ция их по когенерационной технологии приведет к появлению примерно четырех тысяч МВт дополнительных электрогенери- рующих мощностей, что сопоставимо с мощностью Чернобыльской АЭС. При удовлетворении нынешних потребностей в отпуске теплоты попутно будет вырабаты- ваться 69 млрд. киловатт-часов дешевой электроэнергии, а среднегодовой экономи- ческий эффект за счет экономии природно- го газа составит около 750 млн. долларов США.16 Программа реабилитации коммунальной энергетики предполагает использование когене- рационных установок, позволяющих утилизиро- вать теплоту дымовых газов котлов. Украина в этом направлении делает первые шаги, тогда как развитые страны давно и успешно внедряют эти технологии. Интерес к этой прогрессивной технологии по- высился после подписания в 2005 году президен- том Украины Закона «О комбинированном произ- водстве тепла и электроэнергии (когенерации) и использовании выбрасываемого энергопотенциа- ла». К этому времени на базе Института техничес- кой теплофизики был создан технологический парк по энергосбережению. По данным академи- ка Анатолия Долинского, директора этого инсти- тута, технопарк объединил более 30 предприятий, которые сегодня реализуют инновационные про-
екты по запуску энергоэффективных технологий общей стоимостью 300 млн гривен. Экономия сжигаемого газа при внедрении но- вых технологий оценивается в сотни миллионов долларов. Электроэнергия, полученная путем ре- конструкции котлов за счет когенерационной над- стройки, в два раза дешевле, чем на традицион- ных тепловых электростанциях (ТЭС). Но это невы- годно конкурентам, действующим ТЭС, энергобло- ки которых вынуждены простаивать из-за имею- щихся излишков установленных мощностей. В Ук- раине уже создано более 20 когенерационных электростанций, но они не могут продавать выра- батываемую электроэнергию через оптовый энер- горынок страны. Эту проблему удастся решить, ко- гда правительство и Верховная Рада доработают закон о когенерации и утвердят стимулирующие механизмы для использования новых технологий. В Украине 100 городских теплоэлектроцентра- лей (ТЭЦ), которые для производства тепла и электроэнергии в крупных городах страны сжига- ют газ. 80 из них предельно изношены. Чтобы по- высить их эффективность, энергоблоки ТЭЦ также следовало бы оборудовать когенерационными установками. Украинские ученые разработали ко- генерационные установки мирового уровня, про- мышленное производство которых институт энер- госбережения при Киевском политехническом институте (КПИ) уже освоил совместно с никола- евским «Машпроектом» на заводе «Заря». К при- меру, одна из первых разработок — «Водолей» — уже несколько лет успешно работает на газопере- качивающей станции в городе Ставище. Стои- мость такой установки в полтора-два раза ниже зарубежного аналога — один киловатт установ- ленной мощности обходится в 500 долларов. Таким образом, в Украине создана промыш- ленная база по производству энергетического оборудования — газовых турбин, газопоршневых двигателей, топливных компрессоров, теплооб- менного оборудования, систем управления и ре- гулирования. Ряд украинских предприятий — ни- колаевские «Машпроект» и «Заря», харьковский «Турбоатом», запорожские «Мотор Січ» и «Рас- свет», криворожский «Констар» и другие — уже выполняют когенерационные проекты под ключ. Большие перспективы для внедрения когене- рации открываются и в газотранспортной системе Украины (ГТС). Из 72 компрессорных станций ГТС около 40 можно оборудовать установками для ко- генерации. Но вначале необходимо найти потре- бителей выработанной энергии и определить эко- номически выгодные тарифы для ее продажи. Внедрение когенерации тормозится руковод- ством традиционных ТЭС и ТЭЦ, которое не хочет, чтобы избыточная энергия поступала в единую энергосистему Украины. Газовики сетуют на то,
что энергетики выдвигают неприемлемые техни- ческие условия при подключении к энергосистеме страны. Расходы на выполнение этих условий в несколько раз превышают стоимость построенных когенерационных установок. Но проблему решать придется, так как подорожание газа неизбежно приведет к росту цен на электроэнергию, выраба- тываемую при его сжигании. А когенерация по- зволит существенно уменьшить потребление го- лубого топлива, не снижая выработки электро- энергии.17 4.4.10.Примеры из практики Внедрение когенерации в системе централизованного теплоснабжения г. ИваноFФранковска18 Заказчик: Государственное городское пред- приятие «Ивано-Франковсктеплокоммунэнерго» (ГГП ИФТКЭ). Исполнитель: Агентство по рацио- нальному использованию энергии и экологии (АРЕНА-ЭКО). Один из проектов программы технической ре- конструкции системы централизованного теплос- набжения города Ивано-Франковска, разрабо- танный Агентством по рациональному использо- ванию энергии и экологии — внедрение когенера- ции. Целью проекта было обеспечение дешевой электрической энергией собственных нужд город- ского теплоснабжающего предприятия «Ивано- Франковсктеплокоммунэнерго». Государственное городское предприятие «Ива- но-Франковсктеплокоммунэнерго» это единая ор- ганизация, которая обеспечивает тепловой энер- гией г. Ивано-Франковск с его 237-тысячным насе- лением. В его состав входит 34 котельных, 36 цен- тральных тепловых пунктов (ЦТП), 131 км тепловых сетей (в двутрубном расчете). Суммарная установ- ленная мощность тепловых источников составляет 673,2 Гкал/ч. Структурно система теплоснабжения разделенная на 7 тепловых районов. Когенерация внедрена в котельной по улице Федьковича, 91А. Эта котельная оснащена водо- грейными котлами типа КВГ-6,5 (3 шт.) для обес- печения отопления и горячего водоснабжения (ГВС) городских потребителей и областной боль- ницы, а также паровыми котлами типа ДА-800 (2 шт.) для обеспечения производственных по- требностей областной больницы в паре. Установ- ленная тепловая мощность водогрейных котлов составляет 19,5 Гкал/ч, подключенная тепловая нагрузка — около 12,5 Гкал/ч, в том числе нагруз- ки ГВС 1,1 Гкал/ч. Температурный график работы системы теплоснабжения 130-70°С, схема подклю- чения потребителей закрытая. Отопительный се- зон составляет 184 суток, продолжительность ГВС — 350 суток. Годовой отпуск тепловой энергии на
отопление колеблется в границах 20-25 тыс. Гкал, на потребности ГВП — 10-12 тыс. Гкал. Годовое по- требление электрической энергии на собственные потребности котельной и областной больницы ко- леблется в границах 1,5-1,75 млн. кВтч. Последовательность внедрения когенерацион- ной установки: • проведение энергетического аудита и разра- ботка бизнес-плана; • разработка возможных схем и определение ис- точников финансирования; • разработка технических задач на проектирова- ние и поставку оснащения; • организация и проведение тендеров на проект- ные работы и поставку оснащения; • разработка и согласование проектной докумен- тации; • выполнение строительно-монтажных и пуско- настроечных работ; • проведение мониторинга исследовательской эксплуатации и уточнение технико-экономичес- ких показателей внедрения. В результате проведенного энергетического аудита было определено местоположение коге- нерационной установки. Для оптимизации вели- чины мощности этой установки было проанали- зировано 12 возможных вариантов ее построе- ния. Оптимизация проводилась по критериям финансовой эффективности проектов (период окупаемости, чистая приведенная стоимость, внутренняя ставка рентабельности), при таких ог- раничивающих факторах, как величина началь- ных инвестиций, массо-габаритные показатели и максимальное потребление тепловой энергии от когенерационной установки. При выборе мощно- сти единичного агрегата были учтены такие пока- затели: максимальные часовые и суточные на- грузки, режимы потребления электроэнергии и теплоснабжение. В рамках этого проекта рассма- тривались мощности когенерационной установ- ки, которые, прежде всего, обеспечивают покры- тие собственных потребностей теплоснабжающей компании, а в случае излишка электроэнергии снабжение ее в городскую сеть. Проведенные ис- следования показали, что наиболее экономичес- ки привлекательным является вариант внедрения когенерационной установки на базе газопоршне- вых двигателей. Технические показатели проекта: • тип когенерационной установки — G3516 TA фирмы CATERPILLAR • мощность: электрическая — 1 МВт; тепловая — 1,4 МВт; • количество часов работы за год — 7500-8000; • годовой объем производства электроэнергии — 7,5-8,0 млн. кВтч;
• годовой объем производства тепловой энергии — 9800-11600 Гкал; • годовые затраты естественного газа — 2110-2251 тыс. нм3. Финансовые показатели первого этапа проекта: • инвестиционные затраты — $668,8тыс.; • чистая приведенная стоимость — $802,6 тыс.; • учетная ставка — 15\%; • внутренняя ставка рентабельности — 40,4\%; • простой период окупаемости — 3,6 года. Выгоды от внедрения проекта: • уменьшить затраты предприятия на электро- энергию; • сократить затраты предприятия на эксплуата- цию и ремонт; • повысить качество услуг теплоснабжения; • улучшить финансовое состояние предприятия; • выработать дополнительный объем электро- энергии для удовлетворения потребностей го- родских потребителей; • уменьшить объемы выбросов ПГ. Стадия выполнения проекта: эксплуатация. Эффективное использование энергии на городской котельной (г. Черкассы)19 Коммунальное предприятие тепловых сетей «Черкассытеплокоммунэнерго» предоставляет жи- телям города услуги по тепло- и горячему водо- снабжению. На балансе КП находится 37 котель- ных, 85 централизованных тепловых пунктов, 206 км тепловых сетей в двутрубном вычислении. Котельная, которая находится на Русопо- лянском переулке, 27, обслуживает современный жилой массив Юго-Западный, наибольший в Чер- кассах. Ее тепловая мощность — 120 Гкал/ч. Тепло- обеспечение и горячее водоснабжение жителей массива в последние годы приобрело неритмиче- ский характер с частыми перебоями. Причиной такого положения был недостаток электрической энергии. Именно поэтому специалисты комму- нального предприятия для исправления ситуации приняли решение установить в этой котельной га- зопоршневую когенерационную установку. Если раньше КП покупало электрическую энергию по цене 34,6 коп. за кВт/ч, то после модернизации котельная вырабатывает самостоятельно больше трети необходимой электроэнергии и стоит она 10 коп. за кВт/ч. Раньше когенерационные установки в Черкас- сах не использовались. Для проведения модерни- зации котельной специалисты КПТМ «Черкассы- теплокоммунэнерго» прежде всего изучили опыт своих коллег из городов Ивано-Франковска, Хмельницкого, Гостомеля, Смели, Павлограда, Каховки. Далее был разработан бизнес-план вне- дрения установки на собственном объекте — ко- тельной, которая на собственные нужды потреб-
ляет 1300 кВт/ч электроэнергии. Предварительно были рассчитаны все необходимые показатели, по которым была избрана схема когенерационной установки, комплект и стоимость нужного осна- щения, электрический и тепловой режимы работы (в том числе суточный и годовой графики измене- ний тепловых и электрических нагрузок), стои- мость топлива и электрики, технические характе- ристики нового оборудования. В результате была подобрана наиболее оптимальная по технико-эко- номическим показателям когенерационная уста- новка на базе газопоршневого двигателя-генера- тора «Катерпиллар-3520В» (производство США) электрической мощностью 1460 кВт. Для опреде- ления поставщика оснащения был проведен тен- дер, победителем которого стало ООО «Цепеллин Украина». Установка была приобретена на усло- виях товарного кредита. Проект разработал ин- ститут «ДнепрВДИПИэнергопром». Для его вне- дрения из городского бюджета был выделен 1 млн. грн. Монтаж и пуск оснащения специалисты коммунального предприятия осуществили само- стоятельно. Оснащение для когенерации на базе газо- поршневих двигателей, избранное для модерни- зации котельной, является наиболее эффектив- ным и универсальным на сегодняшний день, что подтверждается такими показателями: • электрический КПД данной модели составляет 42 процента; • возможность работы с топливным газом низко- го давления; • высокий моторесурс двигателя (до 250 тыс. мо- точасов — больше 25 лет эксплуатации); • маневренность — возможность функциониро- вания при частичных нагрузках при незначи- тельной потере КПД. Определяющим продуктом для данной коге- нерационной установки является электрическая энергия, тепловая — вспомогательным. Доля электроэнергии в общем объеме энергии, кото- рая вырабатывается данной установкой, дости- гает 40 процентов, утилизация тепла в горячей воде возможная до 47 процентов. Таким обра- зом, КПД общего использования приближается 80 процентам. Достижение таких показателей стало возможным благодаря тому, что когенера- ционная установка выполняется путем надстрой- ки существующей котельной энергетическими установками небольшой мощности. В этом слу- чае затраты топлива в 1,5-2 раза ниже известных значений для тепловых электростанций. По дан- ным технико-экономических расчетов срок оку- паемости затрат, израсходованных на модерни- зацию, составляет меньше трех лет. В то же вре- мя нововыстроенные электростанции окупаются через 10-15 лет.
Еще одно преимущество, заслуживающее вни- мания — котельная расположена в густонаселен- ном микрорайоне с целиком сформированной инфраструктурой. Благодаря этому потери элек- троэнергии в сетях довольно низкие. Электро- энергия, выработанная новой установкой, ис- пользуется как для собственных нужд котельной, так и поставляется другим потребителям в летний период, когда потребность в тепловой энергии уменьшается. Утилизированная тепловая энергия идет на нагрев воды, которая круглые сутки пода- ется жителям Юго-Западного района города, где еще несколько лет тому наблюдались существен- ные перебои ГВП. В отдельности следует обратить внимание на экологическую безопасность новой установки — она имеет низкий уровень выбросов токсичных веществ. Шахта им. Засядько представила программу уникальной комплексной дегазации (г. Донецк)20 Проблема безопасности на метаноопасных шах- тах Донбасса является очень актуальной. Ежегодно на угольных предприятиях от взрывов газа гибнут горняки. Не менее актуальным для государства, ко- торое вынуждено закупать большие объемы им- портных энергоносителей, является вопрос энер- госбережения и поиска внутренних источников энергии. В этом плане большим и еще не использо- ванным резервом своего газа являются использо- вание шахтного метана, залежи которого можно сравнить с необходимым для промышленности Ук- раины количеством. Уникальный опыт, который не имеет мирового аналога, накоплен на арендном предприятии «Шахта им. А.Ф. Засядько». Для повышения безопасности труда горняков на этом угольном предприятии за счет собствен- ных средств проводится комплексная программа дегазации, промышленного использования мета- на и сокращения его выбросов в атмосферу. Факт прокомментировал начальник когенераци- онной электрической станции шахты имени Засядько Александр Березовский. По его словам, в рамках ее реализации на Восточной промплощадке построена первая очередь когенерационной газовой электро- станции (КГЭС), которая предназначена для произ- водства электрической и тепловой энергии. Основ- ным топливом для станции является шахтный газ, ко- торый изымается по дегазационным трубопроводам диаметром 530 — 630 мм, проложенным по горным выработкам, общей длиной более 38 км. Промыш- ленная эксплуатация когенерационной газовой элек- тростанции позволит значительно снизить выбросы шахтного газа в атмосферу, производить электро- энергию, обеспечить потребителей теплом. Первая очередь электростанции состоит из 12 когенерационных модулей производства «GE
JENBACHER» (Австрия) с единичной электричес- кой мощностью 3 035 кВт и единичной исходной тепловой мощностью 2 920 кВт. Годовой объем производимой электроэнергии составит 300 000 МВт в час, который позволит целиком обеспечить шахту электроэнергией. На данное время законче- ны пусконаладочные работы первой очереди КГЭС, в результате чего с начала года было произ- ведено около 22 млн. кВтч электроэнергии. Всего на трех блоках станции будут работать 24 когенерационных модуля. Реализация программы дегазации в полном объеме позволит изымать и перерабатывать около 250 млн кубических мет- ров газа метана в год. При этом будет: существен- но снижена потенциальная возможность взрывов метана, улучшено состояние техники безопаснос- ти и условий работы горняков, снижена себестои- мость добычи угля за счет использования на тех- нологические потребности электроэнергии и теп- ла собственного производства, а также от реали- зации коммунальному хозяйству города избытка электроэнергии и тепла, уменьшен объем (3,8 млн т в год в эквиваленте СО2) газа метана, кото- рый выбрасывается в атмосферу (в 21 раз актив- нее углекислого газа) и содействует созданию «парникового эффекта». Общая стоимость программы дегазации на шахте им. А.Ф. Засядько оценивается в сумму бо- лее 700 млн. грн. На данный момент на эти цели из собственных средств предприятия уже инвестиро- вано около 340 млн. грн. По объему используемо- го шахтного метана для производства электричес- кой энергии проект, который реализуется на шах- те им. А.Ф. Засядько, на данное время не имеет аналогов в мире. Шахта им. А.Ф. Засядько сдана в эксплуатацию в 1958 году с проектной мощностью 1200 тысяч тонн угля в год. Пласты, которые разрабатывают- ся, являются опасными внезапными выбросами угля и газа. Угольные пласты имеют мощность от 0,8 до 2,0 метра и залегают на глубине от 900 до 1240 метров. Угольные пласты опасны внезапны- ми выбросами угля и газа. Пласты M3 и L4 опасны и по самовоспламенению. Промышленные запасы по состоянию на 01.01.2006 составляют 64,4 млн. тонн. Работы ведутся одновременно в очиститель- ных забоях на четырех пластах. Шахтное поле рас- крыто 9 вертикальными стволами глубиной 540 — 1280 метров. Из них 2 ствола глубиной 1280 г. и один глубиной 1100 г. Стволы пройдены в 2000 — 2004 годах на собственные средства шахты. Мак- симальная глубина ведения работ — 1370 м. С шахты откачивается около 500 кубических метров воды в час. С мая 2006 года в работе нахо- дятся 3 лавы на пластах M3, L4 и L1. До конца года планируется ввести новые четыре лавы вместо трех отработанных, в т.ч. в конце года одну допол-
нительно, на пласте L1. На данное время всего в состав арендного предприятия входит: ордена Ле- нина шахта им. А.Ф. Засядько; центральная обо- гатительная фабрика «Киевская»; пансионат «Солнечный камень» (с. Морское, Крым) и «Со- сновый бор» (Святогорье); агрофирма «Шахтер»; гостиница «Олимп», промышленно-торговые комплексы «Шахтер», «Донецк».
Председатель совета арендаторов, генеральный директор Ефим Звягильский, народный депутат Украины, доктор технических наук, профессор. Занимает должность с января 1993 года.
2 https://www.cogeneration.ru/chp_in_world/index.html 3 https://www.cogeneration.ru/base_benefit/index.html#base 4 https://www.stavan.ru/industrialheating/detail.php?BID=28&ID=2452 5 https://www.cogeneration.ru/base_benefit/index.html#base 6 https://www.cogeneration.ru/base_benefit/benefits_economy.html 7 https://www.cogeneration.ru/base_benefit/benefits_reliability.html 8 https://www.cogeneration.ru/base_benefit/benefits_heat.html 9 https://www.cogeneration.ru/base_benefit/benefits_ecology.html 10 https://www.cogeneration.ru/application/utility.html 11 https://www.cogeneration.ru/application/building.html 12 https://www.cogeneration.ru/art/alt_fuel/biogas_cog.html 13 https://www.rushitech.ru 14 https://news.elteh.ru/arh/2000/6/03.php 15 https://www.cogeneration.ru/application/trigeneration.html 16 www.iea.org/Textbase/work/2004/dh/shulga_doc.pdf 17 https://www.expert.ua/articles/16/0/1389/ 18 Источник: https://www.arena-eco.com/ 19 https://www.auc.org.ua/activities/practices/cities/?id=24580 20 https://www.ukrindustrial.com/regions/?fuseaction=adm_news.main&newsid=42199&rgn_id=24
| ||||||||||||||||||||||||
—
для совместной работы с электросетью, для пе- редачи энергии в электросеть, для
личного по- требления, и как резервный источник энергии в случае пропадания
сети.
казывает
степень развития когенерации в различ- ных странах.
Рисунок
4.4.1. Степень развития когенерации в Европе
Когенераторная
установка представля- ет собой агрегат с двигателем внутреннего сгорания
(работающем, например, на при- родном газе), системой
теплообменников для одновременного производства элек- троэнергии и
тепла.1
Рисунок
4.4.2. Степень развития когенерации в Европе к 2010 году
Исследования,
разработки и проекты, реали- зованные в течение последних 25 лет, привели к
существенному усовершенствованию технологии, которая теперь действительно
является зрелой и надежной. Уровень распространения когенера- ции в мире
позволяет утверждать, что это наибо- лее эффективная (из существующих)
технология энергообеспечения для огромной части потенци- альных потребителей.
Технология
когенерации действительно одна из ведущих в мире. Она прекрасно сочетает такие
положительные характеристики, которые недавно считались практически
несовместимыми. Наибо- лее важными чертами следует признать высочай- шую
эффективность использования топлива, бо- лее чем удовлетворительные
экологические пара- метры, а также автономность систем когенерации. Сравнение
между когенерацией и раздельным производством электричества и
тепла приводится ниже, основанной на типичных значениях КПД3 (см. рисунки
4.4.3 и 4.4.4).
Значительное
и быстрое снижение эмиссий вредных веществ приносит существенную
пользу не только в экологическом контексте. Также имеет место моральное и
экономическое удовлетворе- ние подобных усилий: снижение или полное из-
бавление от штрафов, гранты, налоговые льготы, снятие многих экологических
ограничений.
Когенерация
оптимизирует потребление при- родного газа — снижаются затраты на приобрете-
ние газа, требования к газовой инфраструктуре и беспокойство касательно запасов
газа.
Утилизируемое
тепло может быть использова- но в технологических процессах, для производ- ства
холода, для отопления и кондиционирования помещений, для подогрева воды и т.д.
Рекон- струкция существующих котельных с применени- ем когенерационных
установок позволяет полу- чать за меньшие деньги то же количество тепла, при
бесплатном получении электроэнергии. Осу- шение и охлаждение может
осуществляться с по- мощью осушителей воздуха и абсорбционных ох-
Главное
преимущество когенератора перед обычными теплоэлектростанциями состоит в том,
что преобразование энергии здесь происходит с большей эффективностью, снижается
потребность в покупной энергии на величину вырабатываемых тепловой и
электрической энергии, что способству- ет уменьшению производственных расходов.
В
отечественной теплоэнергетике действует мощная, но устаревшая система
централизован- ного теплоснабжения, которая нуждается в об-
новлении. Специалисты Института технической теплофизики Национальной
академии наук (НАН) разработали программу комплексной мо- дернизации
коммунальной энергетики, которая включена в проект «Энергетической
стратегии Украины до 2030 года».
1
https://www.elteco.ru/product/kg-new.htm |
