В настоящем разделе представлены материалы и популярные вопросы, позволяющие самостоятельно оценить перспективность строительства Мини-Тэц.
Мини-ТЭЦ (малая, или мини, теплоэлектроцентраль) - это теплосиловая установка, которая, как ясно из названия, вырабатывает электрическую и тепловую энергию. Термин «Мини-тэц» имеет несколько популярных синонимов, которые мало чем отличаются друг от друга: Мини-ТЭС, что расшифровывается как Малая Теплоэлектростанция. Как видно, разница и в смысле и в написании минимальна, так что часто можно встретить статьи, где для одного и того же оборудования используется сразу два похожих наименования.
Когенерационная установка, когенерационную модуль – название происходит от слова «когенерация», которое означает совместную (от приставки «co- ») выработку двух видов энергий – электричества и тепла.
Вне зависимости от названия, в настоящей статье пойдёт речь об энергетическом оборудовании, которое позволяет эффективно вырабатывать тепловую и электрическую энергию. При этом оборудование может иметь разную мощность, разный привод (базироваться на разных технологиях) или работать на разном топливе. Экономический смысла мини-тэц при этом останется неизменным – локальная генерация, обеспечивающая экономию средств на энергоносителях по сравнению с сетевыми (централизованными) тарифами.
Основное отличие, на наш взгляд, это по типу первичного двигателя: паровая турбина, ДВС, или газовая турбина. Именно на этапе выбора первичного двигателя определяются основные технические возможности и варианты применения мини-тэц. Забегая вперёд отметим, что мы рассматриваем мини-тэц только на возобновляемых видах топлива, твёрдых, жидких или газообразных.
Принцип работы: Паровой котёл вырабатывает пар. Пар раскручивает лопасти (лопатки) простейшей паровой турбины. Механическая энергия паровой турбины используется генератором для производства электричества. Простая и понятная технология, не имеющая высокий КПД тем не менее является доступной.
Применение: Мини-тэц на базе паровой турбины (от 300 кВт, по нашему мнению) может примяться везде, где есть пар, или где есть возможность его приготовления. Именно паровая турбина является основным приводом мини-тэц на необычных или нехарактерных видах топлива – уголь, древесные отходы, лузга семечек, и другое – любой пригодный для сжигания вид топлива можно использовать для приготовления пара, как рабочего тела паровой турбины. Обеспечение заказчика теплом идёт за счет части неиспользуемого пара из того же самого парового котла.
Наиболее простой способ компенсировать низкую эффективность паровой турбины – это полностью бесплатное или крайне недорогое (нестабильное) топливо ( например, различные отходы).
Так же паровая турбина может использоваться в технологических процессах, где требуется снижение давление пара, вместо РОУ. Редуцировать давление как раз может паровая турбина, повышая энергоэффективность предприятия.
Таким образом, мини-тэц на угле, на дровах, на отходах – это всегда мини-тэц на базе паровой турбины, где первичным является паровой котёл на указанном топливе. Коммерческая эффективность паровых турбин, по нашему мнению, начинается с 300 кВт электрической мощности. Безусловно, современные технологии позволяют паросиловую установку любой мощности, однако её стоимость сделает её неприменимой с коммерческой точки зрения.
Любой поршневой двигатель, работающий на газовом или жидком топливе можно заставить работать в режиме мини-тэц, просто добавив к нему систему утилизации тепла. Классической схемой является схема утилизации тепла по двум контурам: от рубашки охлаждения двигателя и от выхлопных газов. При этом управлять количеством вырабатываемого тепла нельзя, можно лишь управлять степенью (полнотой) его утилизации.
Из-за текущей стоимости жидкого топлива (бензин, дизель, керосин, мазут) стоимость электроэнергии поршневой мини-тэц будет достаточной высокой, и такие установки могут применяться только в удаленных местах, без доступа к сетевому электроснабжению.
Наиболее распространенным в коммерческом сегменте является строительство мини-тэц на базе поршневого двигателя, работающего на газообразном топливе – природном или же попутном газе (ПНГ). Такие мини-тэц называются «Газопоршневыми», в их основе лежат газопоршневые установки, они же газопоршневые электростанции. В таких мини-тэц удаётся достигнуть низкой себестоимости вырабатываемой электроэнергии.
Для больших мощностей, или же для предприятий с большой потребностью высоко потенциальнго тепла применяются газовые турбины, которые, совместно с доустановленной паровой турбиной могут работать в парогазовом цикле – обеспечивая низкую себестоимость для больших объектов.
Мы считаем оправданным рассмотрение газовых турбин в качестве силового привода мини-тэц начиная с мощности 10 – 12 мВт, при наличии постоянной потребности в тепле (паре).
В дальнейшем мы будем делать упор, прежде всего, на мини-тэц, построенные на базе газопоршневых электростанций с системой утилизации тепла, так как они являются наиболее применимыми в сегменте мощностей до 24 мВт (малая энергетика).
На сегодняшний день выделяют несколько основных режимов работы мини-тэц с сетью:
Применяется, при изначальном отсутствии об объекте внешней сети (новое строительство, удаленный объект) - островной режим без взаимодействия с сетью. Так же применяется при наличии "плавающей", некачественной внешней сети, которая используется как резервное питание (основное питание - ГПУ)
ГПУ с COP (длительной) мощностью применяются для снижения затрат на электроэнергию, работая постоянно в максимальной загрузке. ГПУ с PRP (основной) мощностью применяются при недостатке мощности от сети, периодически добавляя мощность на покрытие пиков.
Применяется, для постоянной продажи электроэнергии и тепла в сетевую (ГП) или иную организацию.
Контейнерное и цеховое исполнение - два основных вида монтажа мини-тэц
За исключением некоторых специальных ситуаций, считается что контейнерное исполнение мини-тэц более экономично и оправдано, если мини-тэц состоит из одной или двух газопоршневых установок. При монтаже контейнерной (или блок-модульной) мини-тэц на строительную площадку приезжает уже практически полностью готовое решение, где все кабеля уже проложены, трубы опрессованны, а системы газоснабжения, вентиляции и пожаротушения смонтированы и имеют соответствующие сертификаты. Не смотря на то, что контейнерная мини-тэц приезжает в частично разобранном состоянии, где с крыши контейнеры для удобства транспортировки сняты все внешние элементы, окончательный монтаж достаточно прост. Кроме того, контейнерная экспликация оборудования удобна и оправдана, когда производится поэтапный ввод мощностей в работу, по мере роста потребностей предприятия, или же когда место работы оборудования удалено от инфраструктуры (месторождения, перекачивающие станции). Следует заметить, что по своим габаритам, стоимости и наполненности контейнера для одной и той же ГПУ могут отличаться в несколько раз, от простого и бюджетного исполнения из сэндвич-панель, до полноценных энергомодулей с цельносварными конструкциями (на фото). Одно из дополнительны преимуществ контейнерного вида является тот факт, что весь энергомодуль является законченным единым изделием, для которого уже не требуется проектирование внутренних элементов.
Цеховое исполнение, когда все элементы мини-тэц поставляются и размещаются отдельно в специальном здании, так же востребовано. Во-первых, газопоршневые электростанции часто размещают в существующих зданиях котельной, в рамках реконструкции заменяя устаревшие котлы (к примеру, ДКВР-ы или ПТВМ-ы) на современную когенерационную установку. Во-вторых, при более чем трёх устанавливаемых ГПУ отдельное здание более практично как с точки зрения экономии средств, так и с точки зрения удобства обслуживания ГПУ. В третьих, если на предприятии одновременно строится и котельная, и тепловой узел, и когенерационная установка, их часто располагают вместе, в едином энергоблоке.
При правильном выборе мини-тэц , его типа, мощности, исполнения и режима работы с сетью ЗАО «Автономный Энергосервис» обеспечивает эффективную работа с выработкой электроэнергии в 2-3 раза дешевле сетевых тарифов. При этом дополнительный эффект достигается за счет утилизации бесплатного тепла.