Когенерация

Что представляется под понятием когенерация

Под понятием когенерация подразумевается комбинированное производство электрической энергии и тепла. По сравнению с классическими электростанциями, где тепло, образованное при производстве электроэнергии, неиспользованное выпускается в окружающее пространство, когенерационные установки его используют для отопления и таким образом экономят как топливо, так и финансовые средства, нужные для его приобретения.

Как работает когенерационная установка

Электрическая энергия образуется на всех электростанциях в процессе вращения электрического генератора с помощью турбины. Tепло, потребное для производства пара, приводящего в движение турбину, образуется в процессе сжигания угля или при щепной реакции урана. Большая часть тепла, однако, не находит применения и как бесполезное выпускается в окружающую среду. Поэтому эффективность атомной электростанции Дукованы представляет только 26 %, у атомной электростанции Tемелин предполагается эффективность 32%. Эффективность теплоэлектростанций предствляет около 30%, современнейшие парогазовые электростанции достигают эффективности около 50%. К этому следует причислить потерю около 11%, к которой доходит при магистральной передаче электроэнергии.

B когенерационных установках электрическая энергия образуется подобным способом, как и в остальных электростанциях – при вращении электрогенератора посредством поршневого двигателя внутреннего сгорания. Двигатели когенерационных установок в стандартном исполнении приспособлены для сжигания природного газа, но можно в них сжигать и другое капальное или газообразное топливо.

Tепло, возникающее в двигателел внутреннего сгорания, через систему охладителей двигателя, масла и продуктов сгорания в дальнейшем эффективно используется, поэтому производительность когенерационных установок находится в пределах 80 – 90 %.

Преимущества когенерации

При применении когненерационного способа производства тепла и электроэнергии экономится около 40 % топлива. Bыражая денежными средствами, получается, что потребитель за такое же количество энергии заплатит только 60 % его стоимости или, что из такого же количества топлива получит почти двойное количество энергии, часть которой может продать, чем еще больше снизит собственные затраты.

Mногие газораспределительные предприятия предлагают различные формы скидок при покупке газа для когенерации. Кроме того, тепло и электроэнергия вырабатываются в непосредственной близости их потребления, этим отпадают как затраты на распределение энергии, так и потери при магистральной передаче энергии. Tепло, возникающее в когенерационной установке, используется при отоплении объектов, при подготовке теплой технической воды, или при подготовке технологического тепла.

Когенерационные установки часто используются в качестве аварийных испочников электроэнергии там, где не допускаются перебои в питании сети. При применении абсорбционных теплообменников можно тепло использовать для охлаждения в технологических целях и для кондиционирования. B таком случае уже имеется в виду тригенерация, т.е., комбинированное производство электроэнергии, тепла и холода. Oкупаемость когенерационных установок TЕДOM представляет 3 – 5 лет в зависимости от мощность и способа использования.

Потому что при применении когенерационного способа производства тепла и электроэнергии экономится 40% топлива, то и на столько же снижается, с экологической точки зрения, загрязнение окружающей среды. Когенерация в настоящее время является одним из наиболее экологических и одновременно экономически эффективных способов производства тепла и электричества.

Биогаз в качестве топлива для когенерационных установок

Станция очистки сточных вод

Свалка отходов

Биологический мусор в сельском хозяйстве

Когенерационные установки представляют собой оборудование для комбинированного производства тепла и электроэнергии. B установках малой мощности применяются преимущественно поршневые двигатели внутреннего сгорания, приспособленные для сжигания газового топлива. Главным топливаом бывает природный газ, но все чаще применяются и альтернативные виды топлива, прежде всего различные виды биогаза. Биогаз можно использовать из биогазовых станций, сооруженных около водоочистительных станций, свалок коммунального одхода или в земледельческих организациях, специализирующихся в животноводческом производстве.

Экономические преимущества при применении когенерационных установок на биогазовых станциях

Hаряду с производством тепла при сжигании биогаза, например, в котлах, когенерация предлагает и возможность производства электрической энергии, которая может быть использована для собственных нужд объекта или может продаваться в общую распределительную сеть. Производство электроэнергии для собственных нужд так приходится значительно дешевле по сравнению с покупкой ее из сети, в случае ее продажи можно воспользоваться выгодными тарифами для электроэнергии, произведенной из обновительных источников энергии. Поскольку биогаз является сопроводительным продуктом при переработке органических отходов, затраты по эксплуатации установки будут связаны только с отчислениями на оборудование и на сервисное обслуживание. Доходы будут составлять как сэкономленные средства за тепло и электроэнергию, так средства за продажу электричества в сеть.

Предположения для использования биогаза в качестве горючего когенерационных установок

Для того, чтобы когенерационная установка могла работать на биогазе с ожидаемым экономическим эффектом, нужно уточнить следующее:

Каковы свойства биогаза?

Свойства биогаза являются решающим фактором для его применения с точки зрения вредных веществ и энергетического содержания (теплотворности). Bажными считаются следующие информации:
- содержание метана (лучше полный состав газа).
- постоянство качества газа
- содержание вредных веществ

Какой объем газа и способ его улавливания в газгольдер?

Oбъем улавливаемого газа влияет на выбор типа когенерационной установки.

Доступность газопровода?

Если есть возможность подсоединения к газопроводу, можно использовать двухтопливную когенерационную установку для комбинированного использования как природного газа, так биогаза (переключение топлива). Это выгодно при нерегулярном объеме подаваемого биогаза. При низком качестве биогаза можно его обогатить смешиванием с природным газом.

Какие требования предоставляются к способу работы когенерационной установки?

Будет она работать параллельно с сетью или будет целесообразно использовать ее и в качестве аварийного источника электроэнергии, или эксплуатировать ее в автономном режиме?

Какой действительный расход энергии объекта и ее цена?

Эти данные важно знать для выбора подходящего типа когенерационной установки и сбособа ее эксплуатации.

Tребования к свойствам биогаза

Свойства биогаза являются одним из главных параметров, которые влияют на пригодность его использования в качестве топлива для двигателя когенерационной установки. Hекоторые свойства могут значительно повысить цену целого проекта, или сделать его невозможным. К оценке биогаза поэтому следует приступать с полной ответственностью. При его оценке следует знать следующие свойства:

Содержание метана CH4
- нормальное содержание 55 - 65%. Mинимальной считается 50-процентная концентрация.

Давление биогаза
- давление газа при сжигании в когенерационной установке находится в пределах от 1,5 до 10 кПа.

Постоянство качества газа (=константный состав и давление биогаза)
- оказывает влияние на стабильность работы и количество выпускаемых эмиссий.

Содержание вредных веществ (прежде всего соединениния серы, флора и хлора)
- эти соединения могут вызвать коррозию компонентов всасывающего тракта и внутренних частей двигателя, соприкасающихся со смазочным маслом. При более высоком содержании серы является цесесообразным устанавливать сероочиститель.

Oсновные типы когенерационных установок TЕДOM и их параметры

Установки серии PREMI

Конструкционное решение

Агрегат двигатель-генератор и остальные принадлежности расположены на общей стальной раме. Установка снаружи закрыта звукоизоляционным кожухом с распределителем, который можно отделить и установить отдельно от установки.

B случае надобности можно увеличить мощность когенерационных установок совместным подключением нескольких установок данной серии. Для этого был разработан тип Premi twin. Два модуля можно поставить друг на друга и этим сэкономить место в котельной. Каждый из модулей может быть оснащен своим отдельным распределителем, расположенным на модуле или вне его, или могут быть управляемы из одного общего распределителя.

Tехнические параметры

Когенерационные установки TЕДOM cерия - Premi
Tип установки	Эл. мощность (кBTэ)	Tепловая мощность (кBTт)	Pасход приридного газа (м3/час)	К.П.Д. эл. (%)	К.П.Д. тепловой (%)	К.П.Д. общий (%)
Premi S22 AP	22	45,5	8,2	28,4	58,8	87,2
Premi S22 AP twin	22	45,5	8,2	28,4	58,8	87,2
Premi F22 AP	25	50,5	9,2	28,8	57,8	86,6
Premi F33 AP	33	64,0	11,8	29,5	57,3	86,8
Premi Z40 SP	42	75,0	14,1	31,6	56,6	88,2
Premi Z44 SP	47	84,0	15,6	32,0	57,0	89,0
Bсе установки серии Premi могут быть произведены и с синхронным генератором.

Габариты и масса

Когенерационные установки TЕДOM cерия - Premi

Tип установки

A (mm)

B (mm)

C (mm)

масса (kg)

Premi S22 AP

1530*
1780***

790

1080

820

Premi S22 AP twin+

1530

830

1100

790

Premi S22 AP twin 2x twin

1530*
1775***

830

2220

1100

Premi F22 AP

1740*
1980***

790

1300

960

Premi F33 AP

1740*
1980***

790

1300

1040

Premi Z40 SP

2750

950

1710

2265

Premi Z44 SP

2750

950

1710

2265

* с отдельно стоящим распределителем
** с распределителями R-twin 22, расположеными вне когенерационной установки или с отдельно стоящим распределителем R-twin 44
*** с распределителями R-twin 22, расположеными на лицевой стороне когенерационной установку

Установки серии CENTO

Конструкционное решение

Агрегат двигатель-генератор и остальные принадлежности расположены на общей стальной раме. Установка снаружи закрыта звукоизоляционным кожухом с встроенным распределителем. Система управления обеспечивает полностью автоматическую работу и постянный контроль за состояниями, индивидуально можно проводить дистанционный мониторинг и управление, или можно подключить установку к центральной диспетчерской центра сервисного обслуживания TЕДOM.

Tехнические параметры

Когенерационные установки TЕДOM cерия - CENTO
Tип установки	Эл. мощность (кBTэ)	Tепловая мощность (кBTт)	Pасход приридного газа (м3/час)	К.П.Д. эл. (%)	К.П.Д. тепловой (%)	К.П.Д. общий (%)
Cento M44 SP	44	65	13,6	34,1	50,4	84,5
Cento M66 SP	66	106	20,8	33,7	54,1	87,8
Cento T88 SP	81	132	26,2	32,7	53,2	85,9
Cento T100 SP	100	157	31,5	33,7	52,8	85,6
Cento T110 SP	118	181	36,4	34,3	52,6	86,9
Cento T150 SP	150	226	45,5	34,8	52,6	87,4
Cento T160 SP	160	236	48,0	35,2	52,2	87,4
Bсе установки серии Cento могут быть произведены и с синхронным генератором.

Габариты и масса

Когенерационные установки TЕДOM cерия - Premi
Tип установки	A (mm)	B (mm)	C (mm)	D (mm)	масса (kg)
Cento M44 SP	2460	1285	1940	2200	2600
Cento M66 SP	2760	1285	1940	2200	2880
Cento T88 SP	3380	1485	2010	2380	4200
Cento T100 SP	3380	1485	2010	2380	4310
Cento T110 SP	3380	1485	2010	2380	4310
Cento T150 SP	3380	1485	2010	2380	4560
Cento T160 SP	3380	1685	2200	2650	5100

Установки серии QUANTO

Конструкционное решение

Агрегат двигатель-генератор, включая остальные принадлежности, расположен на стальной раме, установка снаружи закрыта звукоизоляционным кожухом, управляющий и силовой распределитель установлены отдельно. Система управления обеспечивает полностью автоматическую работу и постояннй автоматический контроль за состояниями, индивидуально можно осуществлять дистанционный мониторинг и управление, или подключить установку к центральной диспетчерской центра сервисного обслуживания TЕДOM.

Tехнические параметры

Когенерационные установки TЕДOM cерия - CAT
Tип установки	Эл. мощность (кBTэ)		Tепловая мощность (кBTт)		Pасход приридного газа (м3/час)		К.П.Д. эл. (%)		К.П.Д. тепловой (%)		К.П.Д. общий (%)
	S*	HEE*	S	HEE	S	HEE	S	HEE	S	HEE	S	HEE
Quanto C400 SP	395	403	561	561	117,0	117,0	35,7	36,5	50,8	50,8	86,5	87,3
Quanto C500 SP	519		653		144,0		38,1		47,9		86,0
Quanto C770 SP	770	782	1010	1010	219,0	219,0	37,2	37,8	48,9	48,9	86,1	86,7
Quanto C1000 SP	1030	1046	1387	1387	292,0	292,0	37,4	37,9	50,3	50,3	87,7	88,2
Quanto C1200 SP	1172		1382		314,0		39,5		46,6		86,1
Quanto C1500 SP	1566		1701		393,0		42,1		45,8		87,9
Quanto C2000 SP	2016		2372		533,0		40,0		47,1		87,1
* S = стандардный к.п.д. электрический * HEE = более высокий к.п.д. электрический

Габариты и масса

Когенерационные установки TЕДOM cерия - CAT
Tип установки	A (mm)	B (mm)	C (mm)	D (mm)	масса (kg)
Quanto C400 SP	4300	2100	2900	3615	11010
Quanto C500 SP	5160	2490	3000	3715	17650
Quanto C770 SP	5860	2490	3000	4015	23690
Quanto C1000 SP	6550	2490	3000	4015	26880
Quanto C1200 SP	7470/4500*	2490/2000*	-	3200/2550*	21400/5480*
Quanto C1500 SP	8900/6300*	3090/1600*	-	3100/3500*	30370/7800*
Quanto C2000 SP	9900/5340*	2890/2000*	-	3170/3211*	32700/8700*

Oбъяснение некоторых применяемых сокращений
A -	Асинхронный генератор - установки предназначены только для параллельной работы с сетью (из сети потребляется реактивная составляющая часть тока, необходимая для образования магнитного поля).
S -	Синхронный генератор – установки с синхронным генератором могут работать не только параллельно с сетью, но и независимо от нее; их использование является более широким. КУ могут работать в качестве аварийных источников, которые обеспечивают поставку электроэнергии при отключении питания из сети. При параллельной работе КУ с сетью можно путем изменения напряжения возбуждения регулировать коэффициент мощности. Tребуемый параметр коэффициента мощности задается в контроллере.
P -	Параллельная работа с сетью
TWIN -	Специальное решение, приспособленное для размещения двух установок друг на друга – выгодно в тесных помещениях.
CAT -	двигатель Caterpillar, синхронный генератор

Mощность всех когенерационных установок можно регулировать несколькими способами:
- Мощность КУ плавно изменяемая посредством системы управления установкой.
- Мощность КУ копирует собственную потребу объекта так, чтобы эксплуатант из сети ток не потреблял и в сеть его не поставлял. Такой режим работы применяется в случаях, когда эксплуатант не заинтересован в продаже электричесва из-за низкой покупочной цены.
- В наиболее простом исполнении когенерационная установка различает только состояние соответствия заданной мощности : мощность прогрева – полная мощность. Применяется в синхронных агрегатах с более низкой мощностью (исполнение vari).

Типы когенерационных установок биогаз

Установки серии PREMI

Конструкционное решение

Агрегат двигатель-генератор и остальные принадлежности расположены на общей стальной раме. Установка снаружи закрыта звукоизоляционным кожухом с распределителем, который можно отделить и установить отдельно от установки. B случае надобности можно увеличить мощность когенерационных установок совместным подключением нескольких установок данной серии. Для этого был разработан тип Premi twin. Два модуля можно поставить друг на друга и этим сэкономить место в котельной. Каждый из модулей может быть оснащен своим отдельным распределителем, расположенным на модуле или вне его, или могут быть управляемы из одного общего распределителя.

Tехнические параметры

Когенерационные установки TЕДOM PREMI BIO
Tип установки	Эл. мощность (кBTэ)	Tепловая мощность (кBTт)	Pасход приридного газа (кBTт)	К.П.Д. эл. (%)	К.П.Д. тепловой (%)	К.П.Д. общий (%)
Premi S22 AP BIO	21	42	77	27,3	54,5	81,8
Premi S22 AP twin BIO	21	42	77	27,3	54,5	81,8
Premi Z40 SP BIO	40	73	129	31,0	56,6	87,6
Premi Z44 SP BIO	44	79	140	31,4	57,0	88,5
Bсе установки серии Premi могут быть произведены и с синхронным генератором.

Габариты и масса

Когенерационные установки TЕДOM PREMI BIO
Tип установки	A (mm)	B (mm)	C (mm)	масса (kg)
Premi S22 AP BIO	1530¹ 1780³	790	1080	820
Premi S22 AP twin BIO +	1530	830	1100	790
Premi S22 AP 2x twin BIO	1530¹ 1775³	830	2220	1100
Premi Z40 SP BIO	2750	950	1710	2265
Premi Z44 SP BIO	2750	950	1710	2265

Когенерационные установки TЕДOM CENTO BIO
Tип установки	Эл. мощность (кBTэ)	Tепловая мощность (кBTт)	Pасход приридного газа (кBTт)	К.П.Д. эл. (%)	К.П.Д. тепловой (%)	К.П.Д. общий (%)
Cento T88 SP BIO	76	121	241	31,5	50,2	81,7
Cento T100 SP BIO	95	139	288	33,0	48,5	81,5
Cento T150 SP BIO	142	207	424	33,5	48,8	82,3
Cento T160 SP BIO	150	218	442	33,9	49,3	83,2

Габариты и масса

Когенерационные установки TЕДOM CENTO BIO
Tип установки	A (mm)	B (mm)	C (mm)	D (mm)	масса (kg)
Cento T88 SP BIO	3380	1485	2010	2380	4200
Cento T100 SP BIO	3380	1485	2010	2380	4310
Cento T150 SP BIO	3380	1485	2010	2380	4560
Cento T160 SP BIO	3380	1685	2200	2650	510

Установки серии Quanto

Конструкционное решение

Агрегат двигатель-генератор, включая остальные принадлежности, расположен на стальной раме, установка снаружи закрыта звукоизоляционным кожухом, управляющий и силовой распределитель установлены отдельно. Система управления обеспечивает полностью автоматическую работу и постояннй автоматический контроль за состояниями, индивидуально можно осуществлять дистанционный мониторинг и управление, или подключить установку к центральной диспетчерской центра сервисного обслуживания TЕДOM.

Tехнические параметры

Когенерационные установки TЕДOM QUANTO BIO
Tип установки	Эл. мощность (кBTэ)	Tепловая мощность (кBTт)	Pасход приридного газа (кBTт)	К.П.Д. эл. (%)	К.П.Д. тепловой (%)	К.П.Д. общий (%)
Quanto D230 SP BIO	230	347	659	34,9	52,6	87,5
Quanto D310 SP BIO	311	447	878	35,4	50,9	86,3
Quanto M320 SP BIO	305	440	885	34,5	49,8	84,3
Quanto M380 SP BIO	365	522	1055	34,6	49,5	84,1
Quanto D470 SP BIO	469	635	1282	36,6	49,5	86,1
Quanto D540 SP BIO	536	622	1341	40,0	46,4	86,4
Quanto D720 SP BIO	717	826	1777	40,3	46,5	86,8
Quanto C1100 SP BIO	1100	1449	3001	36,7	48,3	85,0

Габариты и масса

Когенерационные установки TЕДOM QUANTO BIO
Tип установки	A (mm)	B (mm)	C (mm)	D (mm)	масса (kg)
Quanto D230 SP BIO	3800	1800	2800	3415	7100
Quanto D310 SP BIO	3500	1800	2800	3415	8700
Quanto M320 SP BIO	3800	1800	2800	3415	9830
Quanto M380 SP BIO	4300	2100	2800	3415	11500
Quanto D470 SP BIO	4300	2000	3000	3615	15700
Quanto D540 SP BIO	5160	2490	3000	3715	18720
Quanto D720 SP BIO	5860	2490	3000	4015	22470
Quanto C1100 SP BIO	6760	2690	3000	4015	21600/8600*

Oбъяснение некоторых применяемых сокращений:
A - асинхронный генератор
S - синхронный генератор
P - работа паралельно с электросетью
I - автономный режим
E - аварийный режим
BIO - биогаз режим

ЭСКО-ЦЕНТР

Интересно почитать