Тригенерация: три в одном

Когенерация как базис цикла
Моральный и физический износ электрических сетей составляет 60-80%, и все мероприятия по их реконструкции проводятся за счет потребителей. Выражается это в том, что 1 кВт электроэнергии, полученный от централизованной сети, стоит в 2-2,5 раза выше, чем произведенный от собственной системы генерации - при этом качество получаемой извне электроэнергии зачастую ниже. Кроме того, требуются дополнительные затраты для организации теплоснабжения.
«При потреблении электроэнергии от сетей возникает немало проблем, - полагает Артем Колинько, директор ООО «Техмаш-Энерго» (Екатеринбург). - Это оплата нерегулируемой части тарифа за электроэнергию (уже сейчас доля «нерега» составляет до 30% в общем объеме потребления, и его цена выше на 0,4 рубля за 1 кВт•ч); с 1 января 2011 года вся электроэнергия будет поставляться по нерегулируемой цене (согласно п. 50 Постановления Правительства РФ N643 от 24.10.2003 года, в редакции от 07.04.2007 года); дополнительными затратами станет оплата почасовых отклонений потребления электрической мощности (в связи с планируемым вступлением в силу «Правил коммерческого учета электроэнергии...» и согласно Разделу XII «Правил розничного рынка электроэнергии...», утвержденных Постановлением Правительства РФ №530 от 31.08.2006 года); большой проблемой станет оплата отклонений от значений соотношения потребления активной и реактивной мощности (Приказ Минпромэнерго № 49 от 22.02.2007 года) с момента принятия Федеральной службой по тарифам соответствующей методики расчета. Создание собственной генерации позволит не только решить проблему получения мощности, но и далее значительно экономить на энергоснабжении, а использование вырабатываемого тепла позволяет значительно повысить эффективность и сроки окупаемости».
Все эти проблемы успешно решаются автономной комбинированной выработкой электроэнергии и тепла. Когенерационный цикл реализуется, если энергоустановка укомплектована теплообменником, утилизирующим теплоту выхлопных газов (теплоутилизатором). Энергетические системы, совместно вырабатывающие электричество и тепло, относятся к классу CHP (Combined Heat and Power) – когенерационный цикл. Подробнее о технических аспектах реализации такого цикла можно прочитать в наших публикациях: «Своя энергия ближе к делу»  и «Нет» - тарифам на электроэнергию».
В США принята программа, по которой мощности когенерации с 1998-го по 2010 год должны удвоиться. Согласно Cogen Europe (Европейской Ассоциации Когенерации), доля когенерации в производстве электроэнергии в Европе также будет расти. «Потенциал развития когенерации в России огромный, - считает Александр Скороходов, генеральный директор «БПЦ Энергетические Системы» (Москва). - Средняя продолжительность отключений электроэнергии у российских потребителей более чем в 100 раз превышает данный показатель в развитых странах. Во многих регионах потребители сталкиваются с проблемой невозможности присоединения к сетям, и это затормозит экономическое развитие страны в послекризисный период.
Наш опыт говорит о перспективах роста строительства мини-ТЭЦ на базе микротурбин на 15-20%. Если ситуация в централизованной энергетике не будет меняться, то этот процент увеличится. Когенерация – одна из перспективных и востребованных технологий, как в большой, так и в малой энергетике. Темпы внедрения когенерации и современного оборудования, в совокупности повышающих эффективность генерации, напрямую зависят от инвестиций и поддержки со стороны государственных и муниципальных органов власти».



Турбины OPRA с теплоутилизаторами на нефтяном месторождении (фото «БПЦ Энергетические Системы»)

По мнению Артема Колинько, «сроки присоединения к сетям и строительства объектов электросетевого хозяйства практически всегда больше, чем срок создания собственной генерации. Кроме этого, необходимо за свой счет построить объекты электросетевого хозяйства: линии электропередачи, ячейки, трансформаторы, иногда и подстанции, которые затем перейдут в собственность сетевой компании. В тоже время мощности, ранее присоединенные к сетям, остаются у предприятия и будут служить источником основного или резервного питания».

Плюс АБХМ и градирня
Тригенерация – это комбинированное производство электричества, тепла и холода. Для получения холода в когенерационный цикл включаются абсорбционная холодильная машина (АХМ) и градирня. Из АХМ наиболее распространены бромистолитиевые машины – АБХМ.
Принцип действия АБХМ основан на том, что вода при сверхнизком давлении испаряется при температурах, близких к 0ºС, и при этом забирает тепло от системы кондиционирования воздуха. После испарения водяной пар попадает в абсорбер, где непрерывно поглощается раствором бромистого лития (LiBr) – благодаря этому в блоке испаритель-абсорбер поддерживается низкое давление. В результате поглощения воды концентрированный раствор LiBr становится разбавленным, после чего он откачивается в генератор, где выпаривается вследствие нагрева от горячего пара, воды или выхлопных газов. Ставший «крепким» раствор LiBr возвращается в абсорбер, а водяной пар направляется в конденсатор - и этот процесс идет по кругу. Так реализуется тригенерационный цикл, CCHP (Combined Cooling Heat and Power).
Применение тригенерационной схемы резко повышает общий КПД энергоустановки, для отдельных видов энергоустановок, таких как микротурбины, КПД в режиме тригенерации превышает 92%.
На мировом и российском рынках представлено несколько крупных производителей АБМ, выпускающих продукцию под брендами Carrier, Broad, Trane, York и Century.



Принципиальная схема АХМ: 1. Генератор высокого давления ГВД. 2. Генератор низкого давления ГНД. 3. Конденсатор. 4. Испаритель. 5. Абсорбер. 6. Низкотемпературный теплообменник. 7. Высокотемпературный теплообменник. 8. Теплообменник конденсированной воды. 9. Насос раствора. 10. Насос холодильного агента. Источник: www.topclimat.ru

Внедри у себя
Чтобы организовать на предприятии тригенерационный цикл, необходимы теплоутилизатор, абсорбционная холодильная машина, градирня и энергогенерирующее оборудование. Спектр производителей компонентов цикла достаточно широк - на рынке представлены как отечественные образцы, так и оборудование из Японии, Китая, Индии, США и Европы.
«Для своих объектов мы используем встроенные в микротурбину теплоутилизаторы Capstone, - рассказывает Александр Скороходов, - а также разработанные нами совместно с Ухтинским экспериментально-механическим заводом. Стоит отметить, что наиболее эффективно (с высоким КПД и оптимальным расходом топлива) в тригенерационном цикле работают микротурбинные и малые газотурбинные установки».
Комплексные системы вентиляции, отопления и кондиционирования – хорошее решение по энергоснабжению производственных предприятий, ЖКХ, сегмента HoReCa (отели, рестораны, кафе), офисных, торгово-развлекательных и спортивно-оздоровительных комплексов. Не случайно тригенерационный цикл активно внедряется в теплоэнергетику практически всеми развитыми и развивающимися странами.


Олег Никитин, EnergyLand.info

На первой фотографии: электроагрегат и модуль системы утилизации тепла когенерационной установки TEDOM Cento T120 SPE

Ссылки по теме:
Отдача – от каждого рубля
Снижение инвестиционных затрат при строительстве и реконструкции строительных объектов
Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. ГОСТ Р 51387-99