Когенерация — это процесс совместного производства электроэнергии и тепла. Основу когенерационной системы составляют газопоршневые (ГПУ) или газотурбинные (ГТУ) установки. С помощью понижающих редукторов силовой агрегат подает вращательный момент на генератор, который вырабатывает электрический ток. В то же время система теплообменников позволяет «снимать» из системы выхлопа выработанную тепловую энергию, подогревая котел с водой, которая затем используется для отопления помещений. На 100 кВт выработанной электрической мощности можно получить около 150 кВт тепловой мощности, что позволяет полностью покрыть потребность в недорогой электрической и тепловой энергии.

Электричество + тепло

Источник: mega-dom.ru

Таким образом, прибегая к когенерации, нет необходимости прокладывать новые сети электро- и теплоснабжения — когенерационные установки (КУ) даже не самой большой мощности вполне способны справиться с задачей электрификации и теплоснабжения всего предприятия. Мощность же и тип такой установки определяется объемом потребляемой энергии. Там, где расход энергии не достигает 5 МВт целесообразнее использовать ГПУ. Если же энергии потребляется больше, то в этом случае лучше прибегнуть к ГТУ. Разумеется, перечень критериев, которыми стоит руководствоваться при выборе системы, не ограничивается количеством потребляемых ватт. В каждом отдельном случае при инсталляции системы необходимо учитывать немало факторов, хотя вопрос объемов потребления здесь один из наиболее принципиальных.

В настоящее время во всем мире наблюдается значительный рост интереса к когенерационным установкам. Наиболее часто их применяют на таких объектах, как промышленные производства, больницы, крупные офисные и торговые центры, жилые кварталы, газоперекачивающие и компрессорные станции и т.п. Сегодня и в России наблюдается активизация данного направления — многие вновь возводимые крупные объекты уже заранее проектируются с собственной когенерационной установкой.

Экономические плюсы

Инвесторам использование когенерационных установок сулит прямые экономические выгоды. Уже в первые пять лет после ввода в эксплуатацию когенерационной установки капитальные затраты на нее полностью покрываются. В дальнейшем собственная ТЭЦ позволяет существенно экономить и чувствовать себя уверенно. Те, кто создал свою энергетическую установку, получают источник сравнительно дешевой тепловой и электрической энергии, в то время как инвесторы, решившие сэкономить на этом, расплачиваются зависимостью от энергетической монополии и ее тарифной политики, при этом всегда есть риски в случае энергетического сбоя остаться и вовсе без «света и тепла».

Есть у когенерационных систем еще один экономический плюс. Если когенерационную установку подключить к центральной электро- и теплосети, то она станет источником дополнительного, пусть небольшого, но стабильного, дохода. Дело в том, что избыточную энергию можно продавать региональным энергосистемам, которые, в свою очередь, ее перепродают, также получая определенную выгоду, а в случае пиковых нагрузок они имеют возможность воспользоваться ресурсами таких мини-ТЭЦ. То же самое относится и к тепловым сетям.

КУ сама автоматически настраивается и передает предприятию столько тепла и электроэнергии, сколько ему необходимо, излишки же энергии, если они возникают, система направляет в сеть региональной энергокомпании. Таким образом, внедрение когенерационных установок позволяет решать не только частные проблемы конкретного предприятия, но и обеспечивать сторонних потребителей теплом и электроэнергией без прокладки дополнительных линий электропередачи и теплотрасс. Сокращаются в этом случае и потери при транспортировке тепла и электроэнергии, ведь расстояние от производителя до потребителя сокращается на порядки.

Впрочем, оговоримся — в России данный вопрос еще не до конца урегулирован законодательно, в связи с чем возникают определенные трудности в развитии этого направления. В то же время, по словам ряда экспертов, несколько подобных проектов в нашей стране уже успешно реализованы. А в будущем, с окончательной ликвидацией всех юридических «накладок» (такая работа сейчас активно ведется), кооперация мини-ТЭЦ с центральными энергосистемами наверняка станет обычным явлением (на Западе, например, такой подход практикуется уже довольно давно, причем, весьма широко и с большим успехом).

Важным фактором является и то, что при когенерации топливо используется почти в два раза эффективнее. При раздельном производстве электроэнергии с помощью электростанций и тепла с помощью котельных общий КПД не достигает и 60%, в то время как КУ дает коэффициент полезного действия в 90, а иногда и в 95% (в зависимости от типа силового агрегата, конструкции системы и способа прокладки сетей).

Источник: hnge.ru

По мнению специалистов, у когенерационных систем особенно хорошие перспективы — в России и странах со схожими климатическими условиями, ведь в ситуации, когда без отопления все равно не обойтись, новое строительство станций с раздельным производством электричества и тепла — слишком расточительно. Однако стоит помнить, что для достижения высоких экономических показателей, которые дают КУ, они должны работать с наргузкой как можно более близкой к максимальной , поскольку остановка генерирующих мощностей не только снижает эффективность всей системы в целом, но и может привести к дополнительным затратам.

При правильной же эксплуатации КУ дает экономический эффект почти сразу в виде снижения затрат на электроэнергию и теплоснабжение более чем в два раза, при этом когенерационные установки могут эксплуатироваться свыше 30 лет.

Альтернативный газ

Как известно, современные когенерационные установки обладают возможностью работать не только на природном газе, но практически на всех других известных видах газа. Во всяком случае, такой вывод можно сделать, изучив технические характеристики когенерационных агрегатов большинства производителей таких систем. Однако насколько эта, в общем-то, полезная опция применима на практике — вопрос довольно неоднозначный.

Разговоры о возможности использования в энергетике альтернативных газов начались не сегодня и даже не вчера. Ведь понимание того, что запасы природного газа когда-нибудь закончатся, пришло к специалистам почти сразу, как только этот газ стали активно применять. И тогда же эксперты во всем мире озаботились проблемой адаптации к использованию в энергетике газов иного происхождения.

Так, еще в 1970-е годы в нашей стране всерьез обсуждалась возможность применения попутных газов для отопления поселков нефтяников и газовиков. Ведь помимо нефти и природного газа в атмосферу выбрасывается множество других газов, которые чаще всего просто сжигаются. Несколько проектов по применению попутных газов даже были реализованы, но это были скорее единичные случаи, так и не положившие начало широкой практике.

Новую актуальность тема использования в качестве топлива альтернативных газов приобрела в результате политических и экономических осложнений на территории постсоветского пространства. Такие страны, как Грузия и Армения уже достаточно давно ведут изыскания в этой области. Правда, пока без громких успехов. В то же время, на сегодняшний день, кроме уже известного попутного газа, использование которого сильно ограничено территориально, существует несколько перспективных проектов, которые при должном внимании со стороны властей и инвесторов могли бы в будущем получить развитие.

Так, в связи с недавней экспедицией российских исследователей в район Северного полюса, в ходе которой было осуществлено погружение батискафов на дно Северного Ледовитого океана, возникла тема использования запасов газа, скрытых под морским дном и пока недоступных для добычи. Однако газ есть не только под морским дном, но и на самом дне. Российские ученые заявляют об огромных запасах метана на океаническом дне, образовавшегося так же, как и на суше — путем разложения органических веществ. Правда, находится он там в скованном виде — в виде твердых гидратов, что, впрочем, при разработке определенных технологий не является непреодолимым препятствием для его добычи.

Помня о метане океаническом, не стоит забывать и о метане болотном. В ряде стран отдельные энтузиасты предлагают добывать этот газ и пускать его на нужды энергетики — и экологии хорошо, и топливо доступное.

На Украине пошли еще дальше. Там уже полным ходом реализуется европейский опыт по применению биогаза, в данном случае — газа, получаемого от утилизации отходов мясного производства. На постсоветском пространстве это первый пример промышленного применения подобной технологии. Но опять же — здесь газ будет направляться на нужды самого предприятия. Это начинание может быть признано эффективным только в рамках мясокомбината, равно как использование, например, мусорного газа, то есть газа, получаемого от разложения бытовых отходов, разумно только на предприятиях, находящихся в непосредственной близости от больших свалок.

Проблема доставки

На самом деле, главной проблемой у всех «газовых альтернативщиков» является проблема доставки газа потребителю. Ведь мало кто захочет строить свой объект рядом с болотом или помойкой, а значит, нужно вести нитку газопровода, что очень дорого и, по сути, сводит на нет весь экономический эффект от внедрения такого альтернативного топлива.

Но даже если провести газопровод, то скольких потребителей и как долго он сможет обеспечивать? В рамках одного болота их может оказаться недостаточно, а вести отдельный газопровод, чтобы отопить одно предприятие едва ли можно признать разумным.

Можно, конечно, пойти другим путем и построить мини-ТЭЦ непосредственно на свалке или на болоте, а до потребителей проложить электромагистраль. Но и это начинание обойдется недешево, да и чисто организационных сложностей здесь возникнет немало. Несмотря на существование такого рода проектов в мире (в нашей стране их нет ни одного), данный подход все равно не имеет какого-то мало-мальски серьезного распространения — природный газ все равно получается дешевле.

Строго говоря, разговоры об альтернативном топливе пока остаются не более чем разговорами и перспективными проектами. При кажущейся привлекательности большинство таких начинаний пока не несут ощутимую экономическую выгоду, а потому применение их в рамках создания источника автономного тепло- и электроснабжения едва ли может быть полезным в большинстве случаев.