Conținutul articolului
- Principiul funcționării centralelor electrice pe gaz
- Centrale electrice cu turbine pe gaz (GTE)
- Centrale electrice cu gaz alternativ (GGE)
- Avantajul utilizării centralelor electrice cu piston pe gaz într-o fermă individuală
- Generatoare mici de gaz
- Centrale electrice modulare de putere medie
- Complexe energetice și mini-CHP
- Cogenerare la scară mică
- Dispozitiv al unei camere generatoare pentru GGE
- Conexiune și funcționare
- Întreținere și aprobare
- Concluzie
Centralele electrice portabile cu piston cu gaz au devenit un excelent analog al unităților care funcționează pe motorină și benzină. Cât de profitabil este utilizarea unor astfel de surse de energie electrică, cum să vă dotați casa cu ele și ce nuanțe trebuie să luați în considerare atunci când le utilizați, acest articol vă va spune.
Creșterea prețurilor la energia electrică dă naștere la noi propuneri pe piața surselor autonome de furnizare a energiei. Un cuvânt nou în această zonă este centralele termice alimentate cu gaz natural. În ultimii 15 ani, producția de instalații de acest fel aproape că s-a dublat, iar tehnologia generarii locale de energie a devenit atât de perfectă încât costul unui kilowatt de energie electrică este mai ieftin decât atunci când este consumat din rețelele urbane. Mai multe despre beneficiile centralelor electrice pe gaz:
- Versatilitatea plasării. Centralele pe gaz nu necesită condiții geologice sau climatice speciale pentru instalare. Datorită dimensiunii și greutății sale relativ mici, este necesară doar o bază de beton pregătită pentru instalarea unei stații autonome. Lipsa unui aport mare de apă pentru aceștia nu este, de asemenea, critică..
- Durabilitate. Producători diferiți garantează o durată de viață diferită. În general, stațiile funcționează fără reparații majore timp de 30 de ani și cu înlocuirea unui număr de unități executive – până la 100 de ani.
- Mod de operare complet automat. Unitatea de control electronică încorporată, care se găsește în aproape toate instalațiile, reglează automat alimentarea cu combustibil și monitorizează starea de sănătate a unității în timp real. Rolul personalului de serviciu este redus la comutarea operațională, monitorizarea și controlul parametrilor.
- O gamă largă de putere. Centralele cu mini-energie pe gaz pot furniza energie electrică atât pentru întreprinderile cu consum energetic cât și pentru o casă mică. În funcție de versiune, acestea garantează producția de energie electrică de la 5 kW la mai mulți megawați..
- Posibilitatea de a utiliza ca sursă de rezervă. Aproape orice centrală electrică poate fi echipată cu un ATS și o unitate de pornire automată. Mulți producători produc module standard pentru actualizarea generatoarelor instalate anterior.
- Cost redus de energie electrică generată. Costul energiei electrice consumate din rețelele urbane include costurile transportului său prin liniile electrice și întreținerea stațiilor. Transportul energiei cu gaz este mult mai ieftin, deci costul energiei electrice generate de centralele cu gaz este mai mic de două ruble pe kilowatt.
- Libertatea în alegerea combustibilului. Centralele electrice funcționează cu orice tip de combustibil gazos, inclusiv biogaz. Acest lucru este relevant pentru fermele de animale: combinarea unui reactor de metan, a unei instalații de îmbogățire și a unei centrale electrice într-un complex energetic va face producția independentă de aprovizionarea cu energie.
Principiul funcționării centralelor electrice pe gaz
Conform principiului dispozitivului, centralele electrice sunt împărțite în două tipuri: turbină cu gaz și piston cu gaz. Acestea din urmă au un design mai simplu, nu necesită întreținere costisitoare în timpul funcționării și sunt cea mai economică opțiune pentru o instalație pe gaz. În plus, acestea nu au aproape nicio limitare în ceea ce privește puterea maximă. Centralele electrice cu turbine pe gaz sunt mai tehnologice și complexe în proiectare, dar mai puțin economice: utilizarea lor este justificată doar pe scara producției industriale. Principalul avantaj al acestora este rezistența ridicată la uzură a unităților și nepretenția completă la tipul de combustibil: în unele cazuri poate fi utilizat chiar și praf de cărbune, dar este necesar un modul special pentru prepararea amestecului de combustibil..
Centrale electrice cu turbine pe gaz (GTE)
Baza GTE este o turbină cu gaz, aranjată după principiul unui motor cu avioane cu jet. Este o cameră cilindrică de ardere care găzduiește rotorul principal de turbină cu gaz. Aerul de înaltă presiune și vaporii de combustibil intră în cameră, unde se aprind. În procesul de ardere a combustibilului, se formează un flux de gaze fierbinți, care determină rotirea turbinei. La rândul său, transferă rotația către compresor și generator, asigurând astfel generarea de energie electrică..
Este caracteristic faptul că centralele de turbină produc aproape două ori mai multă energie termică decât energia electrică. Prin urmare, acestea sunt adesea utilizate ca o componentă a unei instalații CHP, prin instalarea unui cazan de căldură uzată în sistemul de evacuare, asigurând astfel nu numai generarea de energie electrică, ci și furnizarea de căldură într-un volum mare și cu un cost minim..
Centrale electrice cu gaz alternativ (GGE)
În centralele electrice cu piston cu gaz, sursa de energie cinetică este o unitate de mașini care funcționează pe principiul unui motor cu ardere internă. Alimentarea cu combustibil este realizată de un injector și este controlată de o unitate de control electronică, datorită căreia centralele cu piston au o eficiență suficient de ridicată. Un dezavantaj semnificativ al sistemului cu piston cu gaz este nivelul ridicat de zgomot și vibrații în timpul funcționării, datorită prezenței unui număr mare de piese mobile. Avantajul acestor motoare este adaptabilitatea ridicată a acestora la diferite moduri și niveluri de încărcare, care nu pot fi obținute în instalațiile de turbină cu gaz care funcționează la o putere aproape constantă.
Avantajul utilizării centralelor electrice cu piston pe gaz într-o fermă individuală
Generatoarele autonome de gaz sunt de mare interes atât pentru antreprenorii individuali, cât și pentru rezidenții din sectoarele private, cabane și mici aglomerări. În practică, centralele electrice pe gaz își justifică în totalitate utilizarea, iar amortizarea lor este realizabilă într-un timp foarte previzibil. Singurul dezavantaj este nevoia de investiții serioase, în plus, există următoarele nuanțe:
- Se folosesc în principal unități cu piston pe gaz.
- Perioada de rambursare este mai mică, cu atât capacitatea reală a uzinei este mai mare.
- Instalarea necesită un teren separat.
- În cazul utilizării comune, este necesară o infrastructură dezvoltată.
- Funcționarea instalațiilor este imposibilă fără întreținere calificată.
Centralele autonome de gaz și centralele de cogenerare pot fi împărțite în trei grupuri.
Generatoare mici de gaz
În exterior sunt similare cu cele pe benzină, au un principiu similar de funcționare și cel mai mare cost al energiei electrice generate. Acestea pot fi protejate sub forma unei carcase pentru toate condițiile meteorologice sau necesită o cameră specială. Nu sunt utilizate ca sursă principală de energie electrică, cu foarte puține excepții. Alegerea unor astfel de generatoare este aleasă de gospodăriile private și de atelierele de producție care au nevoie de o sursă de rezervă a energiei electrice și au o alimentare cu gaz natural la instalație. Proiectat pentru combustibilul îmbuteliat, dar această caracteristică este foarte rar folosită. Spre deosebire de instalațiile mai puternice, acestea au o limitare semnificativă a funcționării continue (de la 6 la 10 ore). De asemenea, aveți un dezavantaj în calitatea scăzută a energiei electrice generate.
Caracteristici principale:
- Tip motor: carburator monocilindru în patru timpi cu răcire forțată.
- Tipul de generator: de obicei generator auto-excitat monofazic sau monofazat, asincron.
- Putere de ieșire: până la 20 kW.
- Combustibil: gaz natural, propan-butan.
- Control: unitate de control analogică, protecție releu, comutator de transfer automat la majoritatea modelelor.
- Punerea în funcțiune: mai puțin de un minut.
- Cost: de la 2000 la 10000 USD.
Acesta este singurul tip de generator de gaz care poate fi mișcat fără efort. Este adesea utilizat pe acele șantiere în care nu există alimentare cu energie electrică sau în timpul evenimentelor de teren. Utilizarea mobilă vine în detrimentul costului ridicat al unei centrale portabile, ceea ce face ca consumul de benzină să fie mai eficient în acest caz..
Centrale electrice modulare de putere medie
Sunt blocuri de mașini de dimensiuni mari, pot fi deschise sau limitate printr-o carcasă protectoare care asigură zgomot. Sunt utilizate în principal ca surse principale sau de rezervă de energie electrică pentru cooperativele de locuințe suburbane, birouri și mici centre industriale și comerciale, depozite. Productivitatea unor astfel de centrale este destul de mare, iar costul energiei electrice generate este comparabil cu electricitatea din rețeaua orașului..
Caracteristici principale:
- Tip motor: carburator tip V sau motor cu injecție cu 6-16 cilindri, valve aeriene și răcire cu apă.
- Tip de generator: generator asincron cu trei faze, fără perii, cu autoexcitare.
- Putere de ieșire: până la 1 MW.
- Combustibil: gaz natural, biometan, propan-butan.
- Control: controler digital, protecție combinată pe mai multe niveluri, comutator de transfer automat, autodiagnosticare. Munca este complet automatizată.
- Putere nominală: până la o oră.
- Cost: de la 10.000 USD la 250.000 USD.
Unitățile cu piston pe gaz din această clasă sunt metoda cea mai rațională de furnizare autonomă de energie electrică către zonele rezidențiale și întreprinderile cu consum energetic. Limita stabilită de ore a motorului permite utilizarea lor permanent, oprindu-se de două ori pe an pentru o zi pentru întreținere. Centralele electrice sunt echipate cu unități separate pentru pregătirea combustibilului gazos și a comenzii interioare pentru comutarea primară.
Acest echipament este complet staționar și, atunci când este instalat, necesită amplasamente special amenajate sau clădiri echipate cu o bază de beton pregătită pentru a compensa vibrațiile, coșurile de combustibil, eliminarea gazelor și sistemele de ventilație. Datorită reglementării automate a alimentării cu combustibil, costul energiei electrice este semnificativ mai mic decât rețeaua.
Complexe energetice și mini-CHP
Deși centralele electrice pe gaz includ posibilitatea de a funcționa în modul de cogenerare începând de la 100 kW de energie electrică, cea mai mare eficiență ar trebui să fie așteptată de la complexele de energie cu un potențial de mai multe megawati. Aceste unități sunt centrale combinate de căldură și energie electrică, echipate cu apă caldă sau cazane cu aburi sau pompe de căldură. Cele mai avansate sisteme energetice concentrate pe lucrările de economisire a resurselor folosesc simultan mai multe niveluri de eliminare a căldurii: un cazan de căldură, un economizator și un circuit de eliminare a căldurii cu potențial scăzut.
Caracteristici principale:
- Tip motor: 12 cilindri și mai mulți, cu injecție de aer forțat, un circuit de răcire pe două niveluri și un schimbător de căldură pe galeria de evacuare.
- Tip generator: Generator asincron cu trei faze, fără perii.
- Putere: peste 1 MW.
- Combustibil: gaz natural, biocombustibil, propan-butan, gaz petrolier asociat.
- Management: post operațional complet automatizat.
- Putere maximă: 4-5 ore.
Proiectarea, fabricarea și instalarea complexelor energetice se realizează individual. Sarcina fiecărui proiect este cea mai mare armonizare a încărcărilor termice și electrice ale instalației cu capacitatea de producție a complexului. Construcția de centrale este de obicei efectuată la cheie. Principalii consumatori sunt complexe rezidențiale, întreprinderi cu consum energetic, centre de date și tabere de schimb. Costul de 1 kW de energie generată – nu mai mult de ruble și jumătate.
Cogenerare la scară mică
Uzinele Mini-CHP care funcționează pe combustibili gazoși au început să apară relativ recent în Rusia, dar, cu toate acestea, au demonstrat o eficiență excelentă. Astăzi, peste 200 de instalații funcționează pe teritoriul Federației Ruse, majoritatea fiind situate în regiuni îndepărtate. Principalul argument pentru instalarea unui mini-CHP la instalație este cerința pentru o autonomie completă sau imposibilitatea conectării la liniile principale de alimentare. În acest caz, problema fezabilității economice este pusă pe fundal..
Avantajul unui mini-CHP este că stația produce energie electrică, ceea ce reprezintă aproape jumătate din costul rețelei. Energia termică este complet liberă în producție și, prin urmare, valoarea consumatorului constă exclusiv în costul întreținerii și transportului echipamentelor pe distanțe scurte..
Perspectiva de a utiliza plante mini-CHP peste tot este doar o chestiune de timp. Așadar, în timpul construcției de complexe rezidențiale de nouă generație, problema conectării la surse centralizate de căldură și electricitate nu merită deloc. Întrucât calitatea și modul de furnizare a acestor resurse lasă mult de dorit, clădirile noi sunt echipate cu sisteme proprii de energie, de care beneficiază atât proprietarii, cât și utilizatorii acestora..
Reconstrucția liniilor de utilitate pentru a utiliza mini-CHP este asociată cu o serie de dificultăți. În primul rând, este vorba despre investițiile de capital volumetrice. Restructurarea industriei de alimentare cu energie electrică pentru o întreprindere mică cu o sarcină termică și electrică de 2 MW va costa administrarea 20 de milioane de ruble. Al doilea motiv pentru distribuția scăzută este problema lipsei rețelei proprii de comunicații inginerești: dacă sursele centrale de căldură și alimentare sunt abandonate, întreprinderea va trebui să cumpere întreaga infrastructură existentă sau să-și creeze propria. Este profitabil numai dacă resursele energetice sunt vândute către consumatori terți..
Dispozitiv al unei camere generatoare pentru GGE
Nu va fi posibil să efectuăm lucrări de instalare și punere în funcțiune pe cont propriu, cu toată dorința, decât dacă vorbim despre generatoare cu putere redusă. Dar este foarte posibil să pregătești o cameră sau un site pentru instalarea unei centrale electrice: acest lucru va ajuta la economisirea parțială a serviciilor costisitoare ale organizațiilor de instalare.
Plasament deschis. Atunci când instalați o instalație cu o putere electrică mai mare de 500 kW, va fi necesară instalarea unei platforme de beton dotate cu mijloace de amortizare a vibrațiilor pasive. Principalul avantaj al amplasării deschise a unității de alimentare este îndepărtarea eficientă a căldurii și absența necesității sistemelor de evacuare a fumului. Pentru a spori confortul personalului de serviciu, se construiește un baldachin peste panourile de operare și blocul mecanic.
Instalare la interior. Necesitatea unei izolații complete a centralei depinde de proiectarea climatică a echipamentului. Camera trebuie să aibă un sistem avansat de ventilație și de aerisire și de stingere a incendiilor. Sistemul de evacuare a fumului este reprezentat de exhausters fum asociat cu un antet comun. Va fi necesară instalarea unui coș de fum, a cărui capacitate și înălțime este selectată în conformitate cu recomandările producătorului de echipamente. Cerințele pentru clădirile centralelor termice sunt reglementate de SNiP II-58-75.
Conexiune și funcționare
Centrala este alimentată fie dintr-un cilindru printr-un reductor special, fie cu gaz principal, a cărui presiune corespunde parametrilor necesari. Pentru conectarea la rețea, centrala trebuie să fie înregistrată ca un aparat suplimentar pe gaz, ceea ce se face conform procedurii standard cu introducerea modificărilor la proiectul de alimentare cu gaz intern.
Generatorul de gaz este conectat la rețeaua electrică printr-un comutator cu două poziții, în cazul în care instalația în sine nu pornește unitatea ATS sau printr-un limitator de putere, un întreruptor sau un deconector de linie cu un complex RZAiT. Este foarte util să organizați o unitate de contor internă pentru conectarea directă sau pe transformatoarele de curent pe linia generatorului – acest lucru va ajuta la controlul costurilor de electricitate generată și la urmărirea rapidă a consumului de combustibil.
În timpul funcționării, este important să respectați modul de funcționare prescris, exprimat în numărul de ore de motor pe zi. Centralele de peste 100 kW au un mod de funcționare continuu timp de 361 de zile pe an, cele mai puțin puternice pot funcționa între 6 și 20 de ore pe zi. În timpul funcționării, aproape toți parametrii sunt monitorizați automat, în cazul unei defecțiuni, fie motorul se oprește, fie generatorul întrerupe alimentarea cu tensiune. Diagnosticările ulterioare sunt efectuate în conformitate cu manualul de instrucțiuni.
Întreținere și aprobare
Majoritatea instalațiilor cu piston pe gaz cu o capacitate de până la 5 MW nu necesită prezența constantă a personalului de operare. Monitorizarea și controlul parametrilor pot fi stabilite prin intermediul conexiunii wireless, dar inspecția periodică trebuie făcută personal. Întreținerea stației constă în efectuarea de reparații programate de către specialiștii companiilor de servicii și menținerea unui nivel normal de ulei în motor. Intervenția independentă în proiectarea stației nu este permisă de termenii serviciului de garanție. Tot ce este necesar de la proprietar este de a opri funcționarea generatorului în timpul unei reparații programate sau de a transporta o stație cu putere mică la un centru de service, dacă este necesar.
Concluzie
Industria producției locale de electricitate și căldură este considerată potențial de dezvoltare la nivel global. Generarea de energie în acest fel este o contribuție semnificativă la economisirea rezervelor de combustibili fosili din lume și va oferi suficient timp pentru o tranziție completă la extragerea energiei electrice și a căldurii din surse regenerabile..
Problema principală a utilizării locale a centralelor este menținerea siguranței mediului în limitele dezvoltării urbane. Dar chiar și acest dezavantaj este foarte ușor de eliminat atunci când folosiți instalații care absorb produsele de ardere a gazelor naturale.
Pentru cetățenii obișnuiți, centralele electrice pe gaz oferă o oportunitate excelentă de a reduce prețul energiei electrice cu aproape jumătate și, dacă este necesar, utilizați o încălzire centralizată aproape gratuită..
Cum funcționează exact centralele electrice pe gaz și ce beneficii își aduce utilizatorul în viitor prin utilizarea unei surse de energie autonomă?