Сегодня собственная выработка электричества и тепловой энергии для нужд предприятий позволяет значительно сократить расходы на электроэнергию, получить качественное бесперебойное электропитание, нарастить мощности, а иногда – утилизировать отходы производства.
Малая энергетика (собственная генерация) – это направление энергетики, связанное с получением независимых от централизованных сетей тепло- и электроснабжения, функционирующее на основе традиционных видов топлива или возобновляемых источников энергии (ВИЭ).
Для выработки электроэнергии применяются следующие виды оборудования:
· Дизель-генераторные установки (ДГУ) и бензиновые генераторы
· Газопоршневая установка (ГПУ), как правило, в составе мини-ТЭЦ
· Газотурбинные и паротурбинные установки в составе мини-ТЭЦ
· Ветряные турбины, гидротурбины и солнечные батареи
Далее, по роду нашей деятельности, рассмотрим оборудование для выработки электроэнергии на базе газовых и дизельных двигателей, определим области применения и укажем преимущества и недостатки.
Дизель-генераторные установки и бензиновые генераторы чаще всего используются для удаленных от цивилизации мест, где нет централизованного электричества и газа. Это могут быть небольшие поселки в труднодоступной местности для добытчиков полезных ископаемых.
ДГУ- очень надежные, так как пока есть дизельное или бензиновое топливо станция будет вырабатывать электричество.
Основное преимущество ДГУ то, что они справляются с моментальными набросами нагрузки вплоть до 85% от номинальной мощности.
Основной недостаток, что дизельное или бензиновое топливо дорогое и стоимость киловатт часа будет высокой.
Газопоршневые установки применяются в мини-ТЭЦ для выработки электроэнергии до 20 МВт, можно конечно и больше 20, но это будет экономически не выгодно. Применяются для работы различных предприятий и тепличных хозяйств.
ГПУ могут эксплуатироваться в двух режимах:
1. Основной режим (при полном отсутствии городской сети)
2. Параллельная работа с городской сетью (основная энергия идет от ГПУ, а меньшая часть берется из городской сети). В случае пропадания городской сети, установки переходят в основной режим.
Параллельная работа с сетью является самым выгодным решением для оптимизации затрат на электричество.
Кроме выработки электричества от ГПУ в составе мини-ТЭЦ получают еще и тепловую энергию для обогрева помещений или для производственного процесса.
Температура от рубашки охлаждения двигателя и от выхлопных газов передается в контур обогрева через теплообменник. Коэффициент полезного действия (КПД) ГПУ при использовании тепла и электричества может достигать 96%.
Высокий КПД и относительная дешевая стоимость ГПУ являются преимуществом. Недостатками будут зависимость от состава газа, невозможность принять всю нагрузку сразу, необходимы постепенные набросы дозированной нагрузки, а также возможность эксплуатации на 70-80% от номинальной мощности ГПУ при отсутствии динамических стабилизаторов.
Газотурбинные установки применяют для строительства энергоцентров мощностью свыше 20 МВт. Но это не значит, что нет установок с ГТУ меньшей мощности, они есть, но применение их экономически не является выгодным. ГТУ состоит из силовой турбины и генератора. Поток газа высокой температуры, под большим давлением проходит через лопатки турбины, создавая крутящий момент. Газотурбинные двигатели неприхотливы к газу и могут быть двухтопливные (дизель и газ), поэтому их часто используют в нефтяной промышленности. По аналогии с ГПУ газотурбинные установки дают и тепловую энергию. Недостаток ГТУ это низкий электрический КПД (20-30%), высокая стоимость. Низкий уровень шума, простота конструкции и компактность ГТУ являются преимуществом.
Отдельное место на рынке занимают класс газовых турбин – микротурбины, мощностной ряд которых варьируется от 30 кВт до 1 МВт. Они обладают всеми вышеперечисленными достоинствами и недостатками газотурбинных установок.
Ресурс микротурбин может доходить до 60000 ч, так как там минимум движущихся и трущихся деталей, что также является преимуществом. Применяются в различных областях – промышленность, сельское хозяйство, добыча полезных ископаемых, жилые комплексы и прочее.
Идея использования собственной электрогенерации рано или поздно приходит на данный момент многим, как частным лицам, так и владельцам аграрных и промышленных предприятий. Постоянно растущие тарифы на покупную электроэнергию, потребность в увеличении мощности делают эту идею всё более и более привлекательной.