Elektrownie gazowe: autonomiczne źródło energii w szerokim zakresie mocy

Treść artykułu

• Zasada działania elektrowni gazowych
• Elektrownie z turbiną gazową (GTE)
• Elektrownie tłokowe na gaz (EDB)
• Zaleta stosowania siłowni gazowych w gospodarstwie indywidualnym
• Generatory gazu małej mocy
• Elektrownie modułowe średniej mocy
• Kompleksy energetyczne i mini-CHP
• Kogeneracja na małą skalę
• Urządzenie pomieszczenia generatora dla EDB
• Połączenie i działanie
• Konserwacja i przyjęcie
• Wniosek

Przenośne elektrownie tłokowe gazowe stały się doskonałym analogiem jednostek zasilanych olejem napędowym i benzyną. Jak opłacalne jest korzystanie z takich źródeł energii elektrycznej, jak wyposażyć w nie swój dom i jakie niuanse należy wziąć pod uwagę podczas ich używania, ten artykuł powie.

Wzrost cen energii elektrycznej rodzi nowe propozycje na rynku autonomicznych źródeł zaopatrzenia w energię. Nowym słowem w tej dziedzinie są elektrownie cieplne na gaz ziemny. W ciągu ostatnich 15 lat produkcja tego typu instalacji niemal się podwoiła, a sama technologia lokalnego wytwarzania energii stała się na tyle zaawansowana, że ​​koszt jednego kilowata wytwarzanej energii elektrycznej jest tańszy niż w przypadku jej zużycia z sieci miejskich. Więcej o zaletach elektrowni opalanych gazem:

1. Wszechstronność umieszczenia. Elektrownie gazowe nie wymagają do instalacji specjalnych warunków geologicznych ani klimatycznych. Ze względu na stosunkowo niewielki rozmiar i wagę do instalacji autonomicznej stacji wymagana jest tylko przygotowana podstawa betonowa. Brak dużego zapasu wody dla nich również nie jest krytyczny..
2. Trwałość. Różni producenci gwarantują różną żywotność. Generalnie stacje pracują bez większych napraw przez 30 lat, a przy wymianie szeregu jednostek wykonawczych – do 100 lat.
3. W pełni automatyczny tryb pracy. Wbudowana elektroniczna jednostka sterująca, która znajduje się w prawie wszystkich instalacjach, automatycznie reguluje dopływ paliwa i monitoruje stan urządzenia w czasie rzeczywistym. Rola personelu serwisowego ogranicza się do operacyjnego przełączania, monitorowania i kontroli parametrów.
4. Szeroki zakres mocy. Miniselektrownie gazowe mogą dostarczać energię elektryczną zarówno do energochłonnych przedsiębiorstw, jak i do małego wiejskiego domu. W zależności od wersji gwarantują produkcję energii elektrycznej od 5 kW do kilku megawatów..
5. Możliwość wykorzystania jako źródło zapasowe. Prawie każda elektrownia może być wyposażona w SZR i automatyczną jednostkę rozruchową. Wielu producentów produkuje standardowe moduły do ​​modernizacji wcześniej zainstalowanych generatorów.
6. Niski koszt wytworzonej energii elektrycznej. Koszt energii elektrycznej zużywanej z sieci miejskich obejmuje koszty jej transportu liniami elektroenergetycznymi i utrzymania podstacji. Transport energii gazowej jest znacznie tańszy, więc koszt energii elektrycznej wytwarzanej przez elektrownie gazowe to mniej niż dwa ruble za kilowat.
7. Swoboda w doborze paliwa. Elektrownie działają na każdy rodzaj paliwa gazowego, w tym biogaz. Ma to znaczenie dla gospodarstw hodowlanych: połączenie reaktora metanowego, zakładu wzbogacania i elektrowni w jeden kompleks energetyczny uniezależni produkcję od dostaw energii.

Zasada działania elektrowni gazowych

Zgodnie z zasadą urządzenia elektrownie dzielą się na dwa typy: turbinę gazową i tłok gazowy. Te ostatnie mają prostszą konstrukcję, nie wymagają kosztownej konserwacji podczas pracy i są najbardziej ekonomiczną opcją dla instalacji gazowej. Co więcej, nie mają prawie żadnych ograniczeń maksymalnej mocy. Elektrownie z turbinami gazowymi są bardziej technologiczne i złożone w konstrukcji, ale mniej ekonomiczne: ich zastosowanie jest uzasadnione tylko w skali produkcji przemysłowej. Ich główną zaletą jest wysoka odporność na zużycie jednostek i całkowita bezpretensjonalność w stosunku do rodzaju paliwa: w niektórych przypadkach można zastosować nawet miał węglowy, ale wymagany jest specjalny moduł do przygotowania mieszanki paliwowej.

Elektrownie z turbiną gazową (GTE)

Podstawą GTE jest turbina gazowa, ułożona na zasadzie silnika samolotu odrzutowego. Jest to cylindryczna komora spalania, w której znajduje się główny wirnik turbiny gazowej. Opary powietrza i paliwa pod wysokim ciśnieniem dostają się do komory, gdzie ulegają zapłonowi. W procesie spalania paliwa powstaje strumień gorących gazów, który wprawia turbinę w ruch obrotowy. To z kolei przenosi obrót na sprężarkę i generator, zapewniając w ten sposób wytwarzanie energii..

Charakterystyczne jest, że elektrownie turbinowe wytwarzają prawie dwukrotnie więcej energii cieplnej niż energia elektryczna. Dlatego często są wykorzystywane jako element elektrociepłowni poprzez zainstalowanie kotła odzysknicowego w układzie wydechowym, zapewniając tym samym nie tylko wytwarzanie energii elektrycznej, ale także dostarczanie ciepła w dużych ilościach i przy minimalnych kosztach..

Elektrownie tłokowe na gaz (EDB)

W elektrowniach gazowych źródłem energii kinetycznej jest zespół maszynowy pracujący na zasadzie silnika spalinowego. Zasilanie paliwem odbywa się za pomocą wtryskiwacza i jest kontrolowane przez elektroniczną jednostkę sterującą, dzięki czemu elektrownie tłokowe mają wystarczająco wysoką wydajność. Istotną wadą systemu tłoków gazowych jest wysoki poziom hałasu i wibracji podczas pracy z powodu obecności dużej liczby ruchomych części. Zaletą tych silników jest ich duża zdolność adaptacji do różnych trybów i poziomów obciążenia, czego nie można osiągnąć w elektrowniach z turbinami gazowymi pracującymi przy prawie stałej mocy..

Zaleta stosowania siłowni gazowych w gospodarstwie indywidualnym

Autonomiczne generatory gazu cieszą się dużym zainteresowaniem zarówno indywidualnych przedsiębiorców, jak i mieszkańców sektorów prywatnych, domków jednorodzinnych i małych aglomeracji. W praktyce elektrownie gazowe w pełni uzasadniają swoje użytkowanie, a ich zwrot jest możliwy do uzyskania w bardzo przewidywalnym czasie. Jedyną wadą jest potrzeba poważnych inwestycji, a ponadto istnieją następujące niuanse:

1. Stosowane są głównie gazowe jednostki tłokowe.
2. Im krótszy okres zwrotu, tym wyższa rzeczywista wydajność elektrowni.
3. Instalacja wymaga osobnej działki.
4. W przypadku wspólnego użytkowania wymagana jest rozbudowana infrastruktura.
5. Eksploatacja instalacji nie jest możliwa bez wykwalifikowanej konserwacji.

Autonomiczne elektrownie gazowe i elektrociepłownie można podzielić na trzy grupy.

Generatory gazu małej mocy

Zewnętrznie są podobne do benzynowych, mają podobną zasadę działania i najwyższy koszt wytworzonej energii elektrycznej. Mogą być chronione w postaci obudowy na każdą pogodę lub wymagać specjalnego pomieszczenia. Nie są wykorzystywane jako główne źródło energii elektrycznej, z nielicznymi wyjątkami. O wyborze takich generatorów decydują prywatne gospodarstwa domowe i zakłady produkcyjne, które potrzebują zapasowego źródła energii elektrycznej i mają dopływ gazu ziemnego do obiektu. Przeznaczony do paliw butelkowanych, ale ta funkcja jest rzadko używana. W przeciwieństwie do mocniejszych instalacji mają znaczne ograniczenie ciągłej pracy (od 6 do 10 godzin). Wadą jest również niska jakość wytwarzanej energii elektrycznej.

Główna charakterystyka:

1. Typ silnika: jednocylindrowy czterosuwowy gaźnik z wymuszonym chłodzeniem.
2. Typ generatora: zwykle asynchroniczny generator jedno- lub trójfazowy samowzbudny.
3. Moc wyjściowa: do 20 kW.
4. Paliwo: gaz ziemny, propan-butan.
5. Sterowanie: analogowa jednostka sterująca, zabezpieczenie przekaźnika, automatyczny przełącznik zasilania w większości modeli.
6. Uruchomienie: mniej niż jedna minuta.
7. Koszt: od 2000 $ do 10000 $.

Jest to jedyny typ generatora gazu, który można łatwo przenosić. Jest często używany na budowach, na których nie ma zasilania lub podczas imprez terenowych. Mobilne użytkowanie odbywa się kosztem wysokiej ceny przenośnej elektrowni, co w tym przypadku sprawia, że ​​zużycie paliwa jest bardziej wydajne..

Elektrownie modułowe średniej mocy

Są to bloki maszyn o dużych gabarytach, mogą być otwierane lub ograniczane osłoną dźwiękochłonną ochronną. Wykorzystywane są głównie jako główne lub rezerwowe źródła energii elektrycznej dla podmiejskich spółdzielni mieszkaniowych, biurowych oraz małych centrów przemysłowych i handlowych, magazynów. Wydajność takich elektrowni jest dość wysoka, a koszt wytworzonej energii jest porównywalny z kosztem energii elektrycznej z sieci miejskiej..

Główna charakterystyka:

1. Typ silnika: gaźnikowy lub wtryskowy typu V z 6-16 cylindrami, zaworami górnymi i chłodzeniem wodnym.
2. Typ generatora: asynchroniczny, trójfazowy, bezszczotkowy generator samowzbudny.
3. Moc wyjściowa: do 1 MW.
4. Paliwo: gaz ziemny, biometan, propan-butan.
5. Sterowanie: sterownik cyfrowy, kombinowana wielopoziomowa ochrona, automatyczny przełącznik transferu, autodiagnostyka. Praca jest w pełni zautomatyzowana.
6. Moc wyjściowa: do jednej godziny.
7. Koszt: od 10 000 do 250 000 dolarów.

Zespoły tłokowe gazowe tej klasy są najbardziej racjonalną metodą autonomicznego dostarczania energii elektrycznej do obszarów mieszkalnych i energochłonnych przedsiębiorstw. Ustalony limit godzin pracy silnika pozwala na ich bieżącą eksploatację, zatrzymując się dwa razy w roku na jeden dzień w celu konserwacji. Elektrownie wyposażone są w oddzielne bloki przygotowania paliwa gazowego oraz rozdzielnice wnętrzowe do załączania pierwotnego.

To urządzenie jest całkowicie stacjonarne i po zainstalowaniu wymaga specjalnie wyposażonych miejsc lub budynków wyposażonych w przygotowaną betonową podstawę do kompensacji wibracji, zbiorników paliwa, systemów odprowadzania gazów i wentylacji. Dzięki automatycznej regulacji dopływu paliwa koszt wytworzonej energii elektrycznej jest znacznie niższy niż sieci.

Kompleksy energetyczne i mini-CHP

Choć elektrownie gazowe przewidują możliwość pracy w trybie kogeneracyjnym już od 100 kW energii elektrycznej, to największej sprawności należy oczekiwać od kompleksów energetycznych o potencjale kilku megawatów. Jednostki te to miniaturowe elektrociepłownie wyposażone w kotły wodne lub parowe lub pompy ciepła. Najbardziej zaawansowane systemy energetyczne skoncentrowane na pracy oszczędzającej zasoby wykorzystują jednocześnie kilka poziomów odprowadzania ciepła: kocioł odzysknicowy, ekonomizer i obwód odprowadzania ciepła o niskim potencjale.

Główna charakterystyka:

1. Typ silnika: 12 i więcej cylindrów, z wymuszonym wtryskiem powietrza, dwustopniowym układem chłodzenia i wymiennikiem ciepła na kolektorze wydechowym.
2. Typ generatora: asynchroniczny trójfazowy generator bezszczotkowy.
3. Moc wyjściowa: ponad 1 MW.
4. Paliwo: gaz ziemny, biopaliwo, propan-butan, towarzyszący gaz ropopochodny.
5. Zarządzanie: w pełni zautomatyzowane stanowisko operacyjne.
6. Pełna moc: 4-5 godzin.

Projektowanie, produkcja i montaż kompleksów energetycznych odbywa się indywidualnie. Zadaniem każdego projektu jest jak największa harmonizacja obciążeń cieplnych i elektrycznych obiektu z możliwościami produkcyjnymi kompleksu. Budowa elektrowni odbywa się zwykle pod klucz. Głównymi konsumentami są kompleksy mieszkaniowe, energochłonne przedsiębiorstwa, centra danych i obozy zmianowe. Koszt 1 kW wytworzonej energii – nie więcej niż półtora rubla.

Kogeneracja na małą skalę

Mini-elektrociepłownie na paliwa gazowe zaczęły pojawiać się w Rosji stosunkowo niedawno, niemniej jednak charakteryzowały się one doskonałą wydajnością. Obecnie na terytorium Federacji Rosyjskiej działa ponad 200 instalacji, z których większość znajduje się w odległych regionach. Głównym argumentem przemawiającym za zainstalowaniem mini-CHP w obiekcie jest wymóg pełnej autonomii lub brak możliwości podłączenia do głównych linii zasilających. W tym przypadku kwestia ekonomicznej wykonalności zostaje postawiona na drugim planie..

Zaletą mini-CHP jest to, że stacja produkuje energię elektryczną, czyli prawie połowę kosztu sieci. Produkcja energii cieplnej jest całkowicie bezpłatna, dlatego jej wartość konsumencka składa się wyłącznie z kosztów utrzymania sprzętu i transportu na krótkie odległości..

Perspektywa stosowania mini-elektrociepłowni wszędzie jest tylko kwestią czasu. Tak więc przy budowie kompleksów mieszkaniowych nowej generacji kwestia podłączenia do scentralizowanych źródeł ciepła i energii elektrycznej wcale nie jest tego warta. Ponieważ jakość i sposób dostarczania tych zasobów pozostawia wiele do życzenia, nowe budynki wyposażane są we własne systemy energetyczne, z których korzystają zarówno właściciele nieruchomości, jak i ich użytkownicy..

Przebudowa linii energetycznych na mini-CHP wiąże się z szeregiem trudności. Przede wszystkim jest to kwestia wolumetrycznych inwestycji kapitałowych. Restrukturyzacja branży elektroenergetycznej dla małego przedsiębiorstwa o obciążeniu cieplnym i elektrycznym 2 MW będzie kosztować administrację 20 mln rubli. Drugim powodem niskiej dystrybucji jest problem braku własnej sieci łączności inżynierskiej: w przypadku rezygnacji z centralnych źródeł ciepła i energii przedsiębiorstwo będzie musiało albo wykupić całą istniejącą infrastrukturę, albo stworzyć własną. Opłacalne jest tylko wtedy, gdy zasoby energii są sprzedawane odbiorcom będącym osobami trzecimi..

Urządzenie pomieszczenia generatora dla EDB

Nie będzie możliwe samodzielne przeprowadzenie prac instalacyjnych i uruchomieniowych, z całym pragnieniem, chyba że mówimy o generatorach małej mocy. Ale całkiem możliwe jest przygotowanie pomieszczenia lub miejsca do instalacji elektrowni: pomoże to częściowo zaoszczędzić na drogich usługach organizacji instalacyjnych.

Otwarte miejsce docelowe. W przypadku montażu instalacji o mocy elektrycznej powyżej 500 kW konieczne będzie zainstalowanie platformy betonowej wyposażonej w pasywne tłumienie drgań. Główną zaletą otwartej lokalizacji bloku energetycznego jest efektywne odprowadzanie ciepła oraz brak konieczności stosowania systemów oddymiania. Aby zwiększyć wygodę obsługi, nad panelami operacyjnymi i blokiem mechanicznym zabudowano daszek.

Instalacja wewnętrzna. Potrzeba całkowitej izolacji elektrowni zależy od klimatycznego projektu wyposażenia. Pomieszczenie musi posiadać zaawansowaną wentylację nawiewno-wywiewną oraz system gaśniczy. System oddymiania jest reprezentowany przez wyrzutnie dymu połączone ze wspólną głowicą. Konieczne będzie zainstalowanie komina, którego przepustowość i wysokość dobiera się zgodnie z zaleceniami producenta sprzętu. Wymagania dotyczące budynków elektrociepłowni reguluje SNiP II-58-75.

Połączenie i działanie

Elektrownia zasilana jest albo z butli przez specjalny reduktor, albo gazem głównym, którego ciśnienie odpowiada wymaganym parametrom. Aby podłączyć do sieci elektrownię należy zarejestrować jako dodatkowe urządzenie gazowe, co odbywa się zgodnie ze standardową procedurą z wprowadzeniem zmian w projekcie zaopatrzenia w gaz krajowy.

Generator gazu jest podłączony do sieci elektrycznej za pomocą przełącznika dwupozycyjnego, jeśli sama instalacja nie włącza jednostki SZR lub przez ogranicznik mocy, wyłącznik automatyczny lub odłącznik linii z zespołem RZAiT. Bardzo przydatne jest zorganizowanie wewnętrznego licznika do bezpośredniego podłączenia lub na przekładnikach prądowych na linii generatora – pomoże to kontrolować koszt wytwarzanej energii elektrycznej i szybko śledzić zużycie paliwa.

Podczas eksploatacji ważne jest przestrzeganie zalecanego trybu pracy, wyrażonego liczbą godzin pracy silnika w ciągu dnia. Elektrownie powyżej 100 kW mają ciągłą pracę przez 361 dni w roku, słabsze mogą pracować od 6 do 20 godzin dziennie. Podczas pracy prawie wszystkie parametry są monitorowane automatycznie, w przypadku awarii silnik zatrzymuje się lub generator odcina zasilanie. Dalsza diagnostyka przeprowadzana jest zgodnie z instrukcją obsługi.

Konserwacja i przyjęcie

Większość elektrowni gazowych o mocy do 5 MW nie wymaga stałej obecności personelu obsługującego. Monitorowanie i sterowanie parametrami można ustanowić za pośrednictwem łącza bezprzewodowego, ale okresowe kontrole muszą być wykonywane osobiście. Konserwacja stacji polega na wykonywaniu napraw planowych przez specjalistów firm serwisowych i utrzymywaniu normalnego poziomu oleju w silniku. Samodzielna ingerencja w projekt stacji nie jest dozwolona warunkami serwisu gwarancyjnego. Od właściciela wymaga się jedynie zatrzymania pracy generatora podczas planowej naprawy lub w razie potrzeby przetransportowania stacji o małej mocy do serwisu.

Wniosek

Branża lokalnej produkcji energii elektrycznej i ciepła uznawana jest za potencjał rozwojowy na poziomie globalnym. Wytwarzanie energii w ten sposób stanowi znaczący wkład w oszczędzanie światowych rezerw paliw kopalnych i zapewni wystarczającą ilość czasu na pełne przejście na pozyskiwanie energii elektrycznej i ciepła ze źródeł odnawialnych..

Głównym problemem lokalnego wykorzystania elektrowni jest utrzymanie bezpieczeństwa ekologicznego na terenie miasta. Ale nawet ta wada jest bardzo łatwa do wyeliminowania przy stosowaniu instalacji, które absorbują produkty spalania gazu ziemnego.

Dla zwykłych obywateli elektrownie gazowe stanowią doskonałą okazję do obniżenia ceny energii elektrycznej o prawie połowę i, w razie potrzeby, skorzystania z prawie bezpłatnego scentralizowanego ogrzewania..

Powiązane Wpisy:

1. Rezerwowe źródło zasilania w domu: UPS, generator, automatyczny start Treść artykułu Użytkowanie UPS w gospodarstwie domowym Bezpieczne konfiguracje sieciowe Długa praca autonomiczna – podłączamy generator Budowa obwodu na wielofunkcyjnym SZR Okresowe przerwy w dostawie prądu mogą uszkodzić całą instalację grzewczą...
2. Specjały z karaibskich wysp – wyjątkowe wille Le Sereno na szerokim pokładzie autorstwa Luisa Ponsa, Francuskie Indie Zachodnie Pokoje są bardzo duże, ale przytulne. Na tarasach znajdują się sofy, stoliki, wygodne leżaki. Żaluzje blokują promienie słoneczne. Jasne odcienie wnętrz i nowoczesny krajobraz cieszą oko. Niesamowite widoki na niekończącą się...
3. Gazowe kotły kondensacyjne: wybory i zalety Treść artykułu Jaka jest różnica między kotłem kondensacyjnym Cechy konstrukcyjne i zasada działania Obszar zastosowań Główni producenci Montaż kotła kondensacyjnego Branża urządzeń grzewczych nadal zachwyca nowymi, bardziej zaawansowanymi rozwiązaniami technicznymi. Coraz...
4. Kotły gazowe: eksploatacja, konserwacja i naprawa Treść artykułu Instalacja lub wymiana kotła gazowego Uruchomienie i uruchomienie zainstalowanego sprzętu Automatyka i czujniki. Rozwiązywanie problemów Czujnik temperatury spalin Czujnik temperatury czynnika grzewczego Czujnik trakcji Jak zainstalować kocioł gazowy, przestrzegając...