Технология когенерации и тригенерации

Когенерация представляет собой высокоэффективное использование первичного источника энергии - газа, для получения двух форм полезной энергии - тепловой и электрической.
Главное преимущество когенерации перед обычными теплоэлектростанциями состоит в том, что преобразование энергии здесь происходит с большей эффективностью. Иными словами, система когенерации позволяет использовать то тепло, которое обычно просто теряется. При этом снижается потребность в покупной энергии на величину вырабатываемых тепловой и электрической энергии, что способствует уменьшению производственных расходов.
Когенерационная установка состоит из газового поршневого двигателя, генератора, системы отбора тепла и системы управления. Тепло отбирается из газовыхлопа, масляного холодильника и охлаждающей жидкости двигателя. При этом в среднем на 100 кВт электрической мощности потребитель получает 150-160 кВт тепловой мощности в виде горячей воды (900С-1150С) для отопления и горячего водоснабжения.

Почему когенерационые установки?
Когенерационные успешно покрывают потребность потребителей в дешевой электрической и тепловой энергии. Независимое электроснабжение влечет за собой целый ряд преимуществ.
Автономная работа когенерационных установок позволяет обеспечить потребителей электроэнергией со стабильными параметрами по частоте и по напряжению, тепловой энергией со стабильными параметрами по температуре и качественной горячей водой.
Когенерационные установки имеют эффективность использования топлива на 30% - 40% выше, чем оборудование, вырабатывающее только электроэнергию или только тепло.
Когенерационные установки более экологичны (требуется меньше топлива для производства такого же количества энергии) и более экономичны - при удачной разработке проекта, инвестиции на закупку и монтаж КУ постепенно окупятся за счет производства более дешевой электроэнергии и тепла).

Область применения
Потенциальными объектами для применения когенерации являются промышленные производства, заводы, предпринимательская сфера (пекарни, химчистки, и т.д.) нефтеперерабатывающие заводы, больницы, гостиницы, торговые центры, административные центры, фермы, объекты жилищной сферы - жилые здания и частные дома, общественные учреждения: больницы, курортные и лечебные заведения, бассейны, спортивные центры, казармы и т.д., собственные нужды газоперекачивающих станций, компрессорных станций, котельных и т.д.
В ряде применений утилизируемое тепло когенерационных установок используется в низкотемпературных производственных процессах, таких, как сушка, дубление, обработка пищевых продуктов, обогрев помещений и нагревание воды в зданиях, охлаждение помещений с помощью абсорбционных холодильных машин.
В качестве хладагента в абсорбционных чиллерах используется дистиллированная вода, а в качестве абсорбента - раствор бромистого лития.
Для производства холода абсорбционные чиллеры фирмы "SANYO" почти не используют электрическую энергию, а использование избыточной тепловой энергии в летний период позволяют равномерно загрузить оборудование и сократить сроки окупаемости.
Тригенерационный комплекс позволяет максимально снизить себестоимость электроэнергии, горячего водоснабжения, отопления и охлаждения для предприятия за счет использования собственной когенерационной электростанции в связке с абсорбционным чиллером
Для выравнивания пиков и провалов тепловых нагрузок иногда необходимо бывает предусмотреть тепловые аккумуляторы.
Когенерационные установки используются не только в качестве резервных, вспомогательных источников тепло- и электроэнергии, но и как независимые альтернативные мини ТЭЦ.

В качестве чего?
источника тепла - для систем отопления, для поддержания устойчивой температуры, для использования в технологических процессах или в качестве дополнительного источника отопления к уже имеющимся водяным системам отопления, а также источника электроэнергии – для совместной работы с электросетью,
Производимая электрическая энергия может быть подключена на распределительную сеть или использована в самостоятельных разводках. Аналогичным образом, нагревшаяся вода может быть подсоединена к централизованным теплосетям или использована в самостоятельных разводках в качестве воды для отопления и производства горячей воды для бытовых нужд. Тепло может быть произведено для собственных нужд или продажи.

Виды топлив.
Главным фактором, определяющим экономику когенерации, является стоимость топлива. Тепловая способность топлив, применяемых в поршневых двигателях, может колебаться в значительных пределах, что дает возможность выбрать наиболее дешевое газообразное топливо. Газовый двигатель может иметь несколько карбюраторов, что позволяет работать на разных сортах газа - природном, бутане, пропане, биогазе, мусорном газе, попутном газе нефтяных скважин.

Характеристика системы теплообмена
Система теплообмена образована двумя взаимно разделенными контурами.
В первичном контуре, который заполнен антифризом или химочищенной водой, передается тепло  от мотора и смазочного масла в утилизаторе теплообменном антифриза и от выхлопных газов в утилизаторе теплообменном газов. Регулирование теплопроизводительности осуществляется байпассированием газа.
Нагретый теплоноситель первичного контура передает тепло в основном теплообменнике сетевой воде. Основных теплообменников два – один рабочий, один резервный, что исключает потери тепла при выводе теплообменника на обслуживание.
В случае необходимости производства электрической энергии и недостаточном потреблении тепла во вторичном контуре, охлаждение первичного контура обеспечивается принудительным охлаждением.

Рентабельность когенераторных установок
На сегодняшний день существует множество аргументов в защиту выбора когенерационных технологий.
Когенерационные установки обладают замечательными особенностями: дешевизной электро- и теплоэнергии, близостью к потребителю, отсутствием необходимости в дорогостоящих ЛЭП и подстанциях, экологической безопасностью, мобильностью, легкостью монтажа и многими другими факторами.
Рассмотрим их подробнее.
Во-первых, сооружение подобных установок (электрической мощностью от 0,5 до 8МВт) не требует огромных капиталовложений. По сравнению с затратами на строительство новых электростанций, которые обходятся в $1000 - $1500 на один кВт мощности, удельная стоимость  1 кВт мощности предлагаемых когенерационных установок составляет $500 - $800.
Во-вторых, учитывая различие в себестоимости вырабатываемой электро- и теплоэнергии и тарифов монопольных энергоносителей, действующих на энергорынке, использование когенерационных установок экономически эффективно, т.е. когенерационные установки способны приносить прибыль.
Таким образом, когенераторные установки являются экономически привлекательными для промышленного потребителя. Затраты на проектирование, закупку, ввод в эксплуатацию и амортизацию подобных установок окупаются уже на 3 - 4 году эксплуатации при расчетном сроке службы оборудования 25-30 лет (180-192 тысячи часов).
Предлагаемые НПП "Мадек" установки имеют межремонтный ресурс 64 тыс. часов и низкую стоимость эксплуатационных расходов: расход газа - менее 0,3 м3, расход масла - менее 0,3 г на 1 кВт/час.