Технологія когенерації та тригенерації

Когенерація є високоефективним використанням первинного джерела енергії - газу, для здобуття двох форм корисної енергії - теплової і електричної.  Головна перевага когенерациі перед звичайними теплоелектростанціями полягає в тому, що перетворення енергії тут відбувається з більшою ефективністю. Іншими словами, система когенерациі дозволяє використовувати те тепло, яке звичайне просто втрачається.

При цьому знижується потреба в енергі, що купляється на величину тієї, що виробляються (теплової і електричної ), що сприяє зменшенню виробничих витрат.  Когенераційна установка складається з газового поршньового двигуна, генератора, системи відбору тепла і системи управління. Тепло відбирається з газовихлопу, масляного холодильника і охолоджувальної  рідини двигуна. При цьому в середньому на 100 кВт електричній потужності споживач отримує 150-160 кВт тепловій енергії у вигляді гарячої води (900С-1150С) для опалювання і гарячого водопостачання.

Чому когенераційні установки?
Когенераційні успішно покривають потребу споживачів в дешевій електричній і тепловій енергії. Незалежне електропостачання спричиняє за собою цілий ряд переваг.  Автономна робота когенераційних установок дозволяє забезпечити споживачів електроенергією із стабільними параметрами по частоті і по напрузі, тепловою енергією із стабільними параметрами по температурі і якісною гарячою водою. Когенераційні установки мають ефективність використання палива на 30% - 40% вище, ніж устаткування, що виробляє лише електроенергію або лише тепло.  Когенераційні установки більш екологічні (потрібно менше палива для виробництва такої ж кількості енергії) і економічніші - при вдалій розробці проекту, інвестиції на закупівлю і монтаж КУ поступово окупляться за рахунок виробництва дешевшої електроенергії і тепла).

Сфера застосування.

Потенційними об'єктами для запровадження когенерації є промислові виробництва, заводи, підприємницька сфера (пекарні, хімчистки, і так далі) нафтопереробні заводи, лікарні, готелі, торгівельні центри, адміністративні центри, ферми, об'єкти житлової сфери - житлові будівлі і приватні будинки, суспільні установи: лікарні, курортні і лікувальні заклади, басейни, спортивні центри, казарми і так далі, власні потреби газоперекачуючих станцій, компресорних станцій, котельних і так далі  У ряді проектів утилізоване тепло когенераційних установок використовується в низькотемпературних виробничих процесах, таких, як сушка, дублення, обробка харчових продуктів, обігрів приміщень і нагрівання води в будівлях, охолоджування приміщень за допомогою холодильних абсобційних холодильних машин. В якості холодоагента в абсорбційних чиллерах використовується дистильована вода, а як абсорбент - розчин бромистого літію. Для виробництва холоду абсорбційні чиллери фірми "SANYO" майже не використовують електричну енергію, а використання надлишкової теплової енергії в літній період дозволяють рівномірно завантажити устаткування і скоротити терміни окупності.

Тригенераційний комплекс дозволяє максимально понизити собівартість електроенергії, гарячого водопостачання, опалювання і охолоджування для підприємства за рахунок використання власної когенерационной електростанції у комплекті з абсорбційним чиллером. Для вирівнювання піків і провалів теплових навантажень інколи необхідно буває передбачити теплові акумулятори. Когенераційні установки використовуються не лише як резервні, допоміжні джерела тепло- і електроенергії, але і як незалежні альтернативні міні ТЕЦ.

В якості чого?
джерела тепла - для систем опалювання, для підтримки стабільної температури, для використання в технологічних процесах або як додаткове джерело опалювання до вже наявних водяних систем опалювання, а також джерела електроенергії – для спільної роботи з електромережею,  Електрична енергія, що виробляється може бути підключена на розподільну мережу або використана в островному режимі. Аналогічним чином, вода, що нагрілася, може бути подаватися по централізованих тепломережах або використана для внутрішніх потреб як теплоносій для опалювання і підготовки гарячої води для побутових потреб.  Тепло може бути вироблено для власних потреб або на продаж.

Види палив.

Головним чинником, що визначає економіку когенерациі, є вартість палива. Теплотворні властивості палива для в поршньових двигунів може вагатися в значних межах, що дає можливість вибрати найбільш дешеве газоподібне паливо. Газовий двигун може мати декілька карбюраторів, що дозволяє працювати на різних сортах газу - природному, бутані, пропані, біогазі, сміттєвому газі, попутному газі нафтових свердловин.

Характеристика системи теплообміну.
Система теплообміну утворена двома взаємно розділеними контурами. У первинному контурі, який заповнений антифризом або хімічно очищенною водою, передається тепло  від двигуна і змащувального мастила в утилізаторі тепла антифризу і від вихлопних газів в утилізаторі тепла газів. Регулювання теплопродуктивностіі здійснюється перепуском газу через байпас.  Нагрітий теплоносій первинного контура передає тепло в основному теплообміннику мережевій воді.Основних теплообмінників два – один робочий, один резервний, що виключає втрати тепла при виведенні теплообмінника на обслуговування. У разі потреби виробництва електричної енергії і недостатньому використанні тепла у вторинному контурі, охолоджування первинного контура забезпечується примусовим охолоджуванням.

Рентабельність когенераційних установок.
На сьогоднішній день існує багато аргументів в захист вибору когенераційних технологій.  Когенераційні установки мають чудові характеристики: дешева електро- і теплоенергіїі, близькістю до споживача, відсутністі необхідності в дорогих ЛЕП і підстанціях, екологічною безпекою, мобільністю, легкістю монтажу і багатьма іншими чинниками.  Розглянемо їх детальніше.

По-перше, спорудження подібних установок (електричною потужністю від 0,5 до 8МВт) не вимагає величезних капіталовкладень. В порівнянні з витратами на будівництво нових електростанцій, які обходяться в $1000 - $1500 на один кВт потужності, питома вартість  1 кВт потужності пропонованих когенераційних установок складає $500 - $800. По-друге, враховуючи відмінність в собівартості електроенергії і теплової енергії та тарифів монопольних постачальників енергоносіїв, що діють на енергоринку, використання когенераційних установок економічно ефективно, тобто когенераційні установки здатні приносити прибуток.Таким чином, когенераторні установки є економічно привабливими для промислового споживача. Витрати на проектування, закупівлю, введення в експлуатацію і амортизацію подібних установок окупаються вже на 3 - 4 році експлуатації при розрахунковому терміні служби устаткування 25-30 років (180-192 тисячі годин роботи).  Пропоновані НПП "Мадек" установки мають міжремонтний ресурс 64 тис. годин і низьку вартість експлуатаційних витрат: витрата газу - менше 0,3 м3, витрата масла - менше 0,3 г на 1 кВт/годину.