Максимальные возможности мини-ТЭЦ

Мини-ТЭЦ «Центральная», Владивосток

В последнее время все чаще будущие перспективы российской энергетики связывают с альтернативными источниками энергии. Но их повсеместное использование пока сопряжено с множеством вопросов, решение которых предстоит рассматривать в ближайшем будущем. Реальная же для нашей страны проблема, которой вплотную занимаются сегодня – обеспечение энергией децентрализованных районов. В данной отрасли разработаны и введены в применение всевозможные технологии, помогающие наиболее оптимально разрешить вопросы тепло- и электроснабжения «трудных» регионов.

Одним из наиболее выгодных выходов из ситуации является внедрение и использование мини-ТЭЦ. Такое решение становится привлекательным вдвойне с учетом того, что с появлением определенных современных технологий возможным становится в качестве топлива для этих станций применять попутный газ нефтедобычи и нефтепереработки. Также им могут выступать отходы санитарной вырубки леса или органический мусор.

Мини-ТЭЦ называются электростанции, которые производят электроэнергию и тепло комбинированным способом, расположенные в непосредственном соседстве с конечным потребителем. Источником энергии такой станций может быть газопоршневая установка с дизельным или газовым двигателем внутреннего сгорания, газотурбинная установка, паровая или водогрейная котельная. Их выбор определяется наиболее оптимальным вариантом в определенных условиях с позиции объема вложений и срока реализации. Многие эксперты сходятся во мнении, что самой современной и выгодной для мини-ТЭЦ может быть микротурбинная установка. Но про ее особенности мы поговорим несколько позже. Сейчас попытаемся выяснить, в каких областях возможно использовать подобные станции.

Мини-ТЭЦ «Океанариум», Владивосток

Применение мини-ТЭЦ можно рассматривать в качестве наиболее вероятного пути при техническом перевооружении региональной энергетики. Реализация подобного проекта характеризуется быстрой окупаемостью и небольшими капиталовложениями организаций или инвесторов. При этом, ученые подсчитали, что себестоимость электроэнергии высокоэкономичной мини-ТЭЦ гораздо ниже себестоимости энергии устаревшей паротурбинной электростанции. При таких обстоятельствах в условиях свободной конкуренции на рынке энергетики для владельцев мини электростанций становится возможной продажа этого продукта по низким тарифам.

Мини-ТЭЦ можно эксплуатировать основным или резервным источником электроэнергии в коммунальном хозяйстве, для очистных сооружений, промышленных и сельскохозяйственных организаций, в учреждениях административной и медицинской специфики, жилых комплексах, а также в личных целях, например на приусадебном участке. Но в последнем случае это не очень дешевое удовольствие. Подобный вариант может быть оправдан только тогда, когда мини-ТЭЦ будет обслуживать одновременно несколько домов или небольшой дачный поселок. Следует отметить, что такие электростанции используются как в качестве автономного источника, так и в составной части централизованной системы электро- или теплоснабжения.

Итак, к основным достоинствам мини-ТЭЦ можно отнести низкую стоимость вырабатываемой тепло- и электроэнергии; быструю окупаемость; небольшое потребление топлива и долговечность в использовании; экологическую безопасность; возможность работы с различными видами топлива; гибкость конструкций; широкий выбор способов получения электроэнергии; показатели КПД выше в 2 раза, чем показатели традиционной ТЭЦ; максимальная близость производства электроэнергии к потребителю, соответственно – сокращение протяженности сетей, снижение затрат на их строительство и содержание.

На мини-ТЭЦ «Сфера» в Южно-Сахалинске (Фото с sfera-construction.ru)

Эксперты подсчитали, что при использовании мини-ТЭЦ расходы на тепло- и электроснабжение можно снизить в 3-4 раза, при этом сроки окупаемости составят всего 3-5 лет. При теплоснабжении с помощью обычных ТЭЦ происходит большое количество тепловых потерь и утечек горячей воды во время передачи ее на большие расстояния, цифра может достигать 20-25%. В работе небольшой станции такой минус отсутствует. Компенсация капитальных затрат при эксплуатации мини-ТЭЦ происходит за счет низкой себестоимости электроэнергии в целом. Кроме того, подключение новых мощностей не требует строительства ЛЭП, ТП, протяженных кабельных систем. Имеющиеся оценки говорят, что передавать газ по газопроводу является в 10-12 раз более экономичным, чем передача электроэнергии по высоковольтным линиям.

Большое распространение получили газопоршневые мини-ТЭЦ. Самая мощная из них в Европе – энергоцентр аэропорта в Мюнхене. Мощность этой установки составляет более 18 МВт. А в нашей стране сегодня работает несколько сотен современных газопоршневых установок. Большая их часть используется в качестве автономных источников энергии, для обеспечения вахтовых поселков или некоторых предприятий. Другая часть эксплуатируется в качестве резервных источников, обслуживающих объекты, где сбои энергии недопустимы. И всего лишь небольшой процент газопоршневых установок работает в единой энергосистеме.

Производство таких станций очень распространено в Европе, но закупка их за рубежом является экономически невыгодной. Исследования в этой области говорят о том, что отечественное производство мини-ТЭЦ вполне успешно может конкурировать с западным по многим показателям. Так, у нас занимаются разработкой газопоршневых двигателей в направлении усовершенствования дизельных. Они несколько больше зарубежных по массе и габаритам, но зато намного дешевле и характеризуются неприхотливостью в тех. обслуживании.

Проект мини-ТЭЦ для Кургана

Мини-ТЭЦ представляют собой продукт, для производства которого требуется использование технологий большого количества производителей (двигатели, генераторы, насосы, котлы, горелки, электрооборудование и т.д.). В данном случае при интеграции импортных и отечественных составляющих можно будет достигнуть максимального уровня качества при минимизации издержек на производство.

Примером такого успешного сотрудничества является совместная работа чешского предприятия «TEDOM» и отечественных ПГ «Генерация» (Свердловская область), ООО «Прогресс» и ОАО «Электросистемы» (Санкт-Петербург), которые работают над интеграционной моделью мини-ТЭЦ.

ООО «НПО ТЕРМЭК» (Москва) и ОАО «Стройтрансгаз», Институтом химической физики им. Н. Н. Семенова РАН, Нижегородским техническим университетом была сформирована программа разработки отечественных мини-ТЭЦ модульного типа, при строительстве которых будут использоваться высокотехнологичные зарубежные и отечественные двигатели.

Мини-ТЭЦ «Северная» на острове Русский, Приморье

Новое, но уже позитивно развивающееся направление в области малых ТЭЦ – эксплуатация микротурбинных установок мощностью в 100-200 кВт. Они уже получили широкое распространение в США и странах Западной Европы. Неплохо такие агрегаты зарекомендовали себя и в нашей стране. На данный момент различными объектами автономной электроэнергетики эксплуатируется более 500 микротурбинных установок. Они характеризуются высокой энергоэффективностью, в качестве топлива могут использовать сжиженный газ, то есть отличаются полной автономностью. Важными плюсами являются большая выработка ресурса до капитального ремонта (60 тыс. часов) и внушительный межсервисный промежуток (8 тыс. часов).

Отличием микротурбин от газопоршневых мини-ТЭЦ является то, что их ремонт и обслуживание возможно осуществлять на месте эксплуатации. Также им не нужна постоянная работающая маслосистема, набор и сбрасывание нагрузки происходит мгновенно. Такие станции хорошо автоматизированы и не требуют постоянного присутствия персонала. Если возникнет необходимость, то мощность микротурбинных установок можно увеличить до 20 МВт за счет объединения нескольких в кластер. Немаловажным фактором для их использования в густонаселенной местности является то, что данные агрегаты обладают низким уровнем шума и вибраций.

Мини-ТЭЦ в Железнодорожном, Подмосковье (Фото Taranov)

К единственному минусу можно отнести стоимость таких станций, которая приближается к 2000 долларов за 1 кВт. установленной мощности, но при этом срок окупаемости составляет не более 4 лет.

Автономные источники малой энергетики, в том числе и мини-ТЭЦ, на сегодняшний день уже зарекомендовали себя в качестве надежных и экономичных поставщиков энергии. Но для того, чтобы извлечь максимальную выгоду от их использования нужно детально рассчитать целесообразность эксплуатации данных установок в определенных регионах и условиях.