ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА. ТЕПЛА. ХОЛОДА.

КОГЕНЕРАЦИЯ и ТРИГЕНЕРАЦИЯ Тригенерация Комбинированное производство электричества, тепла и холода. Холод вырабатывается абсорбционной холодильной машиной, потребляющей не электрическую, а тепловую энергию Термин тригенерация получился как логическое продолжение когенерация — одновременной выработки электроэнергии и тепла. Что делать с вырабатываемым теплом зимой — понятно (на отопление), а летом? Выбрасывать в атмосферу большое количество тепловой энергии — неразумно и неэкологично, а так как абсорбционные чиллеры как раз работают на тепловой энергии, и как раз потребность в холоде в основном — летом, то решение гениальное и простое — тригенерация. Летом установка тригенерации вырабатывает электроэнергию, тепловая энергия (по сути бросовая) преобразуется в АБХМ в холодную воду. Зимой тригенерационная установка вырабатывает электроэнергию, тепло идет на нужды отпления. Тригенерация: зима-лето Особенностью абсорбционной холодильной установки является использование для сжатия паров хладагента не механического, а термохимического компрессора. В качестве рабочего тела абсорбционных установок используется раствор двух рабочих тел, в котором одно рабочее тело — хладагент, а другое — абсорбент. Одно из рабочих тел, выполняющее роль хладагента, должно иметь низкую температуру кипения и растворяться или поглощаться рабочим телом, которое может быть как жидким, так и твердым. Второе вещество, поглощающее (абсорбирующее) хладагент, называется абсорбентом. В экономике, в частности в пищевой промышленности, существует потребность в холодной воде с температурой 8-14 °С, используемой в технологических процессах. В то же время в летний период температура речной воды находится на уровне 18-22 °С (пивоварни, например, используют холодную воду для охлаждения и хранения готового продукта, на животноводческих фермах вода используется для охлаждения молока). Производители замороженной продукции работают с температурами от –18 °C до –30 °С круглогодично. Применяя тригенерацию, холод может использоваться в различных системах кондиционирования.\ Тригенерация является выгодной, поскольку дает возможность эффективно использовать утилизированное тепло не только зимой для отопления, но и летом для кондиционирования помещений или для технологических нужд. Такой подход позволяет использовать генерирующую установку круглый год. Основным преимуществом тригенерационной системы является производство того же количества энергоресурсов за счет значительно меньшего количества топлива, чем в случае раздельного производства электроэнергии и тепла. Гибкость системы тригенерации, которая способна использовать утилизируемую энергию для теплоснабжен CAPSTONE-ТЕХНОЛОГИИ БУДУЩЕГО Микротурбинный двигатель состоит всего из одной движущейся детали — вращающегося вала, на котором соосно расположены электрический генератор, компрессор и непосредственно турбина. В установке не используются редукторы или другие механические приводы. Уникальной конструктивной особенностью двигателя является применение воздушных подшипников, за счет которых достигается рекордная скорость вращения вала — 96 000 оборотов в минуту. Они поддерживают вал ротора генератора в подвешенном бесконтактном состоянии. Воздушный подшипник состоит из двух компонентов. Внешняя часть, выполненная из особого высокотемпературного сплава, имеет цилиндрическую форму. Внутренняя часть представляет собой тонкую волнообразную окружность, выполняющую роль пружины под которой расположена лента. Пружины создают силу противодействия лентам и воздуху, что позволяет валу находится в устойчивом положении на воздушных подушках. Благодаря особой аэродинамической форме подшипника при скорости вращения свыше 2000 оборотов в минуту образуется воздушная плёнка, которая отделяет вал от ленты подшипника и защищает его от износа. Эта инновация дает возможность отказаться от использования масла, высокий расход которого у других видов оборудования составляет значительную часть эксплуатационных затрат. Кроме того, малое количество сопрягаемых частей снижает до минимума риск повреждения деталей турбогенератора и обеспечивает высоконадежную и безопасную работу микротурбины. Это также является одним из ключевых факторов длительного срока службы до капитального ремонта — до 60 000 часов. За счет высокой частоты вращения вала и воздушных подшипников достигается низкий уровень шума и вибраций энергоустановки. Низкие рабочие температуры снижают уровень эмиссии окислов азота, благодаря чему уровень выбросов СO и NOx не превышает 9 ppm, что позволяет отнести микротурбины к одному из самых экологически чистых источников генерации энергии. Другой уникальной особенностью турбин Capstone является компоновка основных узлов агрегата. В компактном корпусе размещены компрессор, камера сгорания, рекуператор, непосредственно турбина и постоянные магниты электрогенератора. Генератор охлаждается набегающим потоком воздуха, что исключает необходимость организации системы жидкостного охлаждения и повышает надежность и экономичность оборудования в процессе эксплуатации. Благодаря использованию воздухо-воздушного теплообменника (рекуператора) в конструкции турбодвигателя, микротурбины имеют высокий для турбогенераторов электрический КПД — до 35%. Рекуператор использует тепловую энергию выхлопа для предварительного нагрева воздуха в камере сгорания, что позволяет снизить объем потребляемого топлива практически в два раза. Благодаря высокой степени автоматизации энергосистема на базе микротурбин может функционировать без постоянного присутствия обслуживающего персонала. Контроль над работой турбин осуществляется посредством микропроцессорной системы автоматического управления через GSM модем, координирующий работу установок вне зависимости от их расположения. Это позволяет размещать установки в труднодоступных районах на необслуживаемых объектах, таких как радиорилейные станции и линейная часть газопроводов. В совокупности эти свойства обеспечивают надежную работу оборудования и позволяют минимизировать время технического обслуживания. Срок до капитального ремонта микротурбин при соблюдении условий эксплуатации составляет 60 000 часов, а периодические сервисные работы производятся каждые 8000 часов, т.е. не чаще 1 раза в год. Различные модификации микротурбинных установок дают возможность индивидуального подхода к решению задач автономного энергоснабжения различных групп потребителей. Технологии 1. Экологические параметры Все газотурбинные установки характеризуются сверхнизким уровнем эмиссии по CO2 и NOx (менее 9 ppm для микротурбин). Это связанно с уникальными особенностями оборудования: низкие рабочие температуры снижают уровень эмиссии окислов азота, а отсутствие трущихся частей у микротурбин и вынесенные из горячей зоны подшипники у малых турбин позволяют отказаться от использования масла или предотвратить его выгорание. 2. Маштабируемость и оптимизация Для достижения заданных параметров мощности турбины объединяются в кластеры численностью до 100 штук. Управление работой системы из нескольких десятков турбин осуществляет специальный компьютер — Power Server, который по заданным алгоритмам синхронизирует работу генераторов и оптимизирует распределение нагрузки. 3. Эластичность к нагрузке В отличие от большинства других типов оборудования микротурбины и турбины малой мощности демонстрируют абсолютную эластичность к нагрузке, без существенного снижения КПД. Генераторы способны работать в диапазонах нагрузки от 0 до 100% номинальной мощности без остановки. 4. Широкий выбор топлива Топливная система и камера сгорания микротурбин пригодны для работы на различных видах газового топлива (природный и нефтяной попутный газы, шахтные и свалочные газы); турбина также может функционировать на высокосернистых газах, содержащих до 7% сернистого водорода (H2S) с низкой или переменной теплотой сгорания. Двигатель работает и на жидких видах топлива (дизельная фракция, керосиновая фракция) с числом Воббе до 120 МДж/м3 и содержанием H2S до 7% от объема топлива, без газоподготовки. При работе на газах низкого давления все турбины комплектуются дожимными компрессорными станциями. 5. КПД микротурбинных установок КПД турбогенераторов в режиме когенерации достигает 90% и более. Для выработки 1КВт электроэнергии расходуется около 0.3 м3 природного газа, при этом попутно вырабатывается и может быть утилизировано 2 КВт тепла. Все оборудование имеет Сертификаты ГОСТ-Р и разрешено Госгортехнадзором к применению на территории Российской Федерации. В настоящее время специалистами «БПЦ Энергетические системы» установлено несколько десятков малых и несколько сотен микротурбин. 6. Простой монтаж,легко обслуживать и ремонтировать Благодаря высокой степени автоматизации энегосистема может работать без постоянного контроля со стороны персонала. Срок до капитального ремонта микротурбин составляет 60 000 часов. Сервисвное обслуживание производится по истечении 8000 часов непрерывной работы турбины,сл-но один раз в год . Затраты на выработку энергии (текущий и капитальный ремонты),варьируются в диапазоне 3-6 коппек (на 1 кВ/час), в зависимости от правил и норм эксплуатации. Контроль над турбиной осуществляется через GSM модем,который непосредственно координирует работу установки или групп установок,вне зависимости от их расположения. материал предоставлен компанией «БПЦ Энергетические Системы» г. Москва Решения На рынке электрической энергии появляются новые игроки, использующие новые технологии для глубоких преобразований в системах выработки и распределения электроэнергии с целью решения накопившихся проблем. Перспектива Пришло время территориально распределенных электростанций, объединяющих небольшие установки по выработке электроэнергии, которым предстоит полностью изменить способ получения и распределения электрической энергии в ближайшем будущем. Распределенные электростанции, управляемые центральным компьютером посредством сети интернет/интранет набором небольших электрогенераторов, расположенных в непосредственной близости к потребителям, должны играть важную роль в будущем рынке электроэнергии. Преимущества Понимание преимуществ таких предлагаемых систем в полной мере будет осознано в ближайшем будущем. Одно из важных достоинств состоит в том, что они могут быть сгруппированы в кластеры, соединенные в сети и обслуживать многих потребителей, расположенных во многих местах, и действовать подобно централизованным системам, контролируемым из единого места. Самостоятельность В то же время каждый участок может быть хозяином одной или нескольких таких электроэнергетических установок в зависимости от энергетических потребностей. Это дает автономность и увеличение гибкости. Сбережение Распределенные электростанции позволяют избежать потерь и дополнительных инвестиций, связанных с передачей и распределением электроэнергии. Они также предоставляют возможность совместной выработки тепла и электроэнергии для удовлетворения индивидуальных потребностей, повышая таким образом общую эффективность всей электрической системы. Согласованность Набор небольших установок по производству электроэнергии может управляться посредством центрального компьютера, обеспечивающего оптимальный режим согласованного функционирования всей системы по критерию энергосбережения в целом. Управление микротурбиной может осуществляться непосредственнос операторской панели или с удаленного места оператора посредством связи через модем. Микротурбина может также управляться через Интернет из любого места или посредством локальной сети. Эффективность Выгода возникает не только от экономии электроэнергии, но также от низких затрат на обслуживание, продажи избыточной электроэнергии, более дешевых систем безопасности, повышенной точности учета потребления тепла и электроэнергии, оперативности и своевременности выставления счетов. В ближайшие годы такие электростанции будут появляться в стремительно возрастающем количестве. И движение начнется от создания индивидуальных микроэлектростанций для удовлетворения потребностей отдельно взятого потребителя: цеха, ресторана, дома и т.д.Затем возникнут сети обмена и перераспределения избыточной энергииия во время холодного сезона (зимой) и холодоснабжения во время теплого сезона (летом) позволяет увеличить продолжительность времени, в течение которого система может работать с максимальной эффективностью, что отвечает как интересам собственника, так и соображениям охраны окружающей среды