gototopgototop

УДК 620.9

Основы и преимущества малой энергетики и когенерации

Савельева Дарья Сергеевна – студент магистратуры Института архитектуры, строительства и энергетики Владимирского государственного университета им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых.

Мельников Владимир Михайлович – кандидат технических наук, доцент кафедры Теплогазоснабжения, вентиляции и гидравлики Владимирского государственного университета им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых.

Аннотация: В статье рассматриваются основы и преимущества малой энергетики и когенерации. Использование когенерации является одним из приоритетных направлений совершенствования энергоснабжения. Это направление наиболее актуально для энергодефицитных регионов с высоким уровнем тарифов на тепловую и электрическую энергию.

Ключевые слова: Когенерация, малая энергетика, энергосбережение, энергоэффективность, механическая энергия, тепловая энергия, газотурбинные установки, газопоршневые установки.

Под когенерацией следует понимать термодинамическое производство более двух форм благоприятной энергии из одного первичного источника.

К наиболее применяемым формам энергии относятся механическая и тепловая. При этом механическая, как правило, используется в целях вращения электрогенератора. Это обуславливает тот факт, что следующее определение наиболее часто применяется в литературных источниках (вне зависимости от своей ограниченности).

Та механическая энергия, которая произведена, может быть использована в целях поддержания работоспособности вспомогательного оборудования, к которому относятся компрессоры и насосы. Тепловая энергия может быть использована в целях и отопления и охлаждения. Охлаждение производится за счет абсорбционного модуля, который способен функционировать за счет горячей воды, пара или горячего газа.

В процессе эксплуатации традиционных, то есть паровых электростанций, из-за технологических особенностей процесса генерации энергии, достаточно большое количество произведенного тепла выбрасывается в атмосферу посредством конденсаторов пара, градирни и прочего. Большая доля такого тепла может утилизироваться или использоваться в целях удовлетворения тепловых потребностей, что увеличивает эффективность с 30-50% электростанции до 80-90% в системах когенерации. Сравнение когенерации и раздельными производствами электричества и тепла представлено на рисунке 1.

1

Рисунок 1. Сравнение реальных производств электроэнергии и тепла и когенерации.

Под когенерационными установками принято понимать газотурбинные и газопоршневые установки, используемые в целях выработки электрической и тепловой энергии.

Под газотурбинными установками (ГТУ) следует подразумевать тепловые машины, которые позволяют тепловую энергию газообразного рабочего тела преобразовывать в энергию механического характера. Базовыми элементами в них выступают: компрессор, газовая турбина и камера сгорания. В целях обеспечения работы и управления в установке существует комплекс соединенных между друг другом вспомогательных систем. ГТУ в общей совокупности с электрическим генератором следует называть газотурбинным агрегатом. Одно устройство вырабатывает мощность от двадцати киловатт до десятков мегаватт. Такой интервал характерен для классических газотурбинных установок. Производство электроэнергии на электростанции реализуется посредством одной или нескольких ГТУ [3, с.111].

Под газопоршневой установкой (ГПУ) следует понимать систему генерации, созданная на базе поршневого двигателя внутреннего сгорания, который работает на основе природного или иного горючего газа [3, с.111].

Основу работы газопоршневых установок (ГПУ) представляет принцип действия двигателя внутреннего сгорания, под которым принято понимать тип двигателя, тепловая машина, в которой химическая энергия топлива (как правило используется жидкое или газообразное углеводородное топливо), которое сгорает в рабочей зоне, превращаясь в механическую работу. 

В когенерационной установке (ГПУ) имеются 4 основных узла: газопоршневой двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, система утилизации тепла, система управления.

Основной принцип работы системы утилизации тепла базируется на применении тепловой энергии выхлопных газов газопоршневой установки.

Жидкостный теплоноситель потребителя (вода) направляется в котёл-утилизатор выхлопных газов. Отходящие газы двигателя внутреннего сгорания проходят через кожухотрубный теплообменник, где производится перенос тепловой энергии жидкостному теплоносителю когенерационной установки, нагревая его до температуры в 90 °С. Далее теплоноситель (вода) отправляется в тепловую сеть потребителя.

Данный контур является основным тепловым контуром оборудования, так как именно здесь осуществляется передача тепловой мощности на теплообменник потребителя.

Тепловой баланс когенерационной установки, (если потребление тепловой энергии клиентом становится меньше, чем вырабатывается когенерационной установкой), обеспечивается байпасным клапаном, который отводит часть выхлопных газов, минуя котёл-утилизатор, в атмосферу через глушитель двигателя.

Когенерация – фактически идеальная форма обеспечения энергией с точки зрения безопасности энергоснабжения [2].

Развитие современных технологий повышает зависимость человеческой деятельности от энергоснабжения в каждой области: в доме, на работе и отдыхе. Прямая связь человеческой жизни и бесперебойного энергоснабжения увеличивается на транспорте (от лифтов до систем обеспечения безопасности на скоростных железнодорожных магистралях) и в медицине, базирующейся в современном мире на сложные и дорогостоящие приборы, а не только лишь на стетоскоп и ланцет [1, c. 349].

Требования к энергоснабжению формулируются просто, оно должно быть надежным и постоянным. И становится понятно, что сегодня есть единственная возможность иметь продукт высокого качества, это произвести его самому.

При использовании системы когенерации потребитель застрахован от перебоев в централизованном энергоснабжении, которые иногда возникают по причине крайнего износа основных фондов в электроэнергетике, или природных катаклизмов и прочих непредвиденных причин.

Когенерация увеличивает надежность энергоснабжения сооружений, и является существенным преимуществом в условиях изменяющегося рынка энергии и высокотехнологичного общества.

Список литературы

    1. Домников А.Ю., Домникова Л.В. Монография. Развитие систем когенерации энергии в условиях кризиса / Домников А.Ю., Домникова Л.В. – Екатеринбург: ООО «Издательство УМЦ УПИ», 2016. – 349c
    2. О когенерации, малой энергетике и строительстве тепловых электростанций [Электронный ресурс]. –URL: http://www.cogeneration.ru
    3. Быстрицкий Г.Ф., Бородич Е.А. Автономные и когенерационные установки энергоснабжения, 2014. – 111 с.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail