Мини-ТЭС – выгодный подход к построению современных систем электро- и теплоснабжения зданий и сооружений

Мини-ТЭС является современным решением вопроса по обеспечению объекта теплом (холодом) и электроэнергией. Ее использование обеспечивает независимость потребителя от централизованных систем электроснабжения и имеет возможность решения задач нехватки или перебоев электроэнергии. Преимуществом мини-ТЭС является близость к объекту, что обеспечивает возможность избежать использования ненадежных теплосетей. Электростанция может быть установлена как на строящихся, так и уже находящихся в эксплуатации объектах.

Устройство автономных энергоцентров

Автономные энергоцентры, небольшие устройства для производства электричества и тепла, в России становятся всё популярнее. Они используют технологию когенерации или тригенерации, которая позволяет получать электричество и тепло одновременно.

Тригенерационные устройства, которые, помимо электричества и тепла, производят ещё и холод, пока что в России почти не используются.

Структурно, мини-ТЭС включает в себя ряд узлов: двигатель, электрогенератор, теплообменники, система принудительного охлаждения (радиатор), система отвода газов, распределительный щит и система автоматики и контроля.

Двигатель является основным элементом, который заставляет вращаться вал электрогенератора. Именно электрогенератор превращает кинетическую энергию в электрическую. Двигатель, в свою очередь, выделяет тепло, которое уже при помощи системы теплообменников подводится к системе отопления или горячего водоснабжения.

Дополнительный излишек тепла можно использовать при помощи системы принудительного охлаждения. Газ, который образуется в процессе сжигания топлива, выводит система отвода газов. Управление работой мини-ТЭС осуществляется с помощью распределительного щита и системы автоматики и контроля, которые помещаются в специальных диспетчерских. Мониторинг работы мини-ТЭС также возможен удаленно через Интернет.

Существует несколько типов энергоустановок для мини-теплоэлектростанций (мини-ТЭС), включая паровые турбины, газотурбинные установки и генераторы с утилизацией тепловой энергии. Рассмотрим каждый вид более подробно.

Паровые турбины могут быть двух типов: конденсационные и противодавленческие. Конденсационные паровые турбины используются, когда основная цель - производство электричества. Однако, для того чтобы также получить тепловую энергию, в конденсационных паровых турбинах добавляют функцию отбора пара. Выпустившись, частично в конденсатор и частично в систему отопления, пар максимизирует использование дополнительных источников энергии. Однако, недостатком конденсационных паровых турбин является их инертность.

Противодавленческие паровые турбины перерабатывают отработанный пар для отопления. В результате возможно одновременное производство электрической и тепловой энергии. Последовательное использование идентичных процессов и деталей гарантирует общий КПД для мини-ТЭС на паровой турбине до 80%. Технологически решение наиболее сложное и, соответственно, дорогое.

Газотурбинные установки с водяной или паровой утилизацией используют выделяющееся тепло для отвода его к потребителю. Оптимальная эффективность оборудования достигается на мощностях от 5 МВт и выше (до 300 МВт), некоторые модели позволяют работать в диапазоне 1-5 МВт. Общий КПД для мини-ТЭС на газовой турбине – 65-87%.

Газопоршневые, газодизельные и дизельные генераторы используются в когенераторных установках, позволяющих получить общий КПД для мини-ТЭС 70-92%. Наиболее широко распространены газопоршневые агрегаты единичной мощностью от 1 до 9 МВт. В связи с ограничением общей мощности энергоцентра на укладку не более 50-80 МВт, в комплекс включаются несколько агрегатов параллельно. В результате удельные расходы на строительство и эксплуатацию минимальны, однако aгрегаты, как правило, требуют периодического сервиса на каждые 1000-2000 моточасов.

Топливо – один из важнейших элементов работы любой мини-ТЭС. Оно обеспечивает генерацию электроэнергии, которая необходима для обеспечения бытовых и производственных нужд. В данной статье мы расскажем о разных видах топлива, которые используются в мини-ТЭС.

Газовое топливо является одним из наиболее доступных и экологичных видов топлива. Природный газ наиболее часто используется в качестве топлива для ТЭС. Он недорогой и позволяет получать значительные экономии по сравнению с использованием других видов топлива. Кроме того, природный газ не является сильным загрязнителем окружающей среды. Так же возможно использование следующих видов газа: сжатый, попутный нефтяной, биогаз, получаемый на очистных сооружениях, свалках, химических и других предприятиях.

Дизельное топливо является наиболее дорогим и неэкологичным видом топлива. Однако оно может быть использовано в качестве резервного или когда невозможно использовать газовое топливо.

Твердые виды топлива, такие как древесина, уголь, пилеты и др., используются для мини-ТЭС в случае отсутствия альтернативных видов топлива. Они являются довольно дорогими и неэффективными в плане чистоты производства электроэнергии.

Таким образом, при выборе топлива для мини-ТЭС, необходимо учитывать экономические и экологические аспекты, а также наличие альтернативных источников энергии.

Особенности и типы базирования автономных систем электро- и теплоснабжения

Мини-тепловые электростанции являются целесообразными в тех случаях, когда:

• невозможно провести подключение к электропередачным линиям из-за дороговизны;
• непрерывно возникают потребности в тепле и электроэнергии;
• требуется высокая степень надежности систем электроснабжения;
• функционирует энергоемкое производство.

Размещение мини-ТЭС происходит по двум схемам:

1. Открытое базирование, которое используется в тех случаях, когда необходимо запустить энергетический комплекс в кратчайшие сроки. Для этого оборудование помещают в блочные модули (контейнеры), которые размещаются на открытой площадке. Такие мини-ТЭС обладают большей мобильностью.
2. Закрытое базирование может быть применено при наличии свободного пространства либо же возможности создания специального помещения под энергетический комплекс.

Тема малой энергетики и ее актуальность для России подтверждаются ростом числа мини-ТЭС в последние 20 лет. Более тысячи объектов этого вида в стране предоставляют потребителю множество преимуществ.

Первое и наиболее важное преимущество - это качество и стабильность энергоснабжения, которые обеспечиваются мини-ТЭС с помощью постоянного напряжения и заданных параметров теплоснабжения.

Одной из других важных проблем, решаемых этими станциями, является совместное производство электро- и теплоэнергии, что является примером современного подхода к бизнесу. При этом благодаря использованию ресурсов, минимизируются негативные последствия для окружающей среды.

Одним из больших преимуществ, которыми может наслаждаться потребитель, является низкая стоимость вырабатываемой энергии. При использовании 0,3 куб.м газа в час потребитель может получить 1 кВт электроэнергии и около 2 кВт тепла в час, при этом существенно экономится на подключении к традиционной электросети.

Экономия не ограничивается единичным платежом за энергию, но преимущества также поощряют снижение зависимости от постоянного роста тарифов на электроэнергию и тепло. Расходы на мини-ТЭС окупаются в течение 2-3 лет благодаря компактности мини-станции и до 12 электроагрегатов в ее составе, каждый мощностью 1000-9000 кВт.

Этот тип энергоснабжения также обладает другими преимуществами, такими как экономия на коммуникациях, благодаря близости к объекту энергоснабжения, удобство размещения, быстрая ввода в эксплуатацию, надежность и управление работой полностью автоматизировано.

Безусловно, использование мини-ТЭС становится все более популярным и привлекательным для потребителя в России, и это оправдано множеством преимуществ, которые он предлагает.

Стадии строительства мини-ТЭС

При создании и организации мини-ТЭС необходимо пройти несколько этапов, среди которых:

1. проведение предпроектной проработки и заключение договоров;
2. разработка проекта;
3. заказ и производство оборудования;
4. транспортировка оборудования;
5. строительство площадки и сетей;
6. установка оборудования;
7. проведение пусконаладочных работ;
8. ввод в эксплуатацию и обучение персонала;
9. сервисное обслуживание.

Для сокращения временных и финансовых затрат, а также объема документации рекомендуется заключать договор на строительство мини-ТЭС «под ключ» с одним подрядчиком. В этом случае все этапы будут объединены в одном документе.

Инвестиции в строительство собственной мини-ТЭС могут принести значительные выгоды. Рассмотрим подробнее, что они дают.

Стоимость автономного энергоцентра мощностью от 1 до 30 МВт, включая все работы «под ключ», составляет в среднем 1000 евро за 1 кВт×ч. Однако, такой вариант не дороже, чем подключение к внешним энергосетям и в некоторых случаях даже существенно дешевле.

Самое главное – собственная энергетика позволяет значительно снизить себестоимость производимой электроэнергии. Если внешние организации предлагают электроэнергию по 3-5 рублей за кВт×ч, то собственная мини-ТЭС может обеспечить электроэнергией всего за 1,80 руб. за кВт×ч.

Кроме того, каждая Гкал производимого тепла будет стоить не меньше 800 рублей. Получаемое тепло может быть очень полезно, например, для отопления соседних зданий или для подогрева воды.

Даже после необходимой реконструкции инженерной инфраструктуры, инвестиции в собственную мини-ТЭС окупятся уже через 2-3 года. Практика показывает, что это достижимо и приносит значительную экономическую выгоду.

Фото: freepik.com