Gaskraftverk: autonom energikälla i ett brett kraftområde

Bärbara kraftverk med gas kolv har blivit en utmärkt analog för enheter som körs med dieselbränsle och bensin. Hur lönsamt är användningen av sådana elkällor, hur du utrustar ditt hem med dem och vilka nyanser du måste tänka på när du använder dem, kommer denna artikel att berätta.

Ökningen av elpriser ger upphov till nya förslag på marknaden för autonoma energiförsörjningskällor. Ett nytt ord inom detta område är termiska kraftverk drivna med naturgas. Under de senaste 15 åren har produktionen av sådana installationer nästan fördubblats, och tekniken för den lokala kraftproduktionen i sig har blivit så perfekt att kostnaden för en kilowatt genererad el är billigare än när den konsumeras från urbana nätverk. Mer om fördelarna med gaseldade kraftverk:

1. Mångsidighet med placering. Gaskraftverk kräver inte speciella geologiska eller klimatförhållanden för installation. På grund av dess relativt lilla storlek och vikt krävs endast en beredd betongbas för installation av en fristående station. Avsaknaden av en stor vattenförsörjning för dem är inte heller avgörande..
2. Varaktighet. Olika tillverkare garanterar olika livslängder. Generellt arbetar stationerna utan större reparationer under 30 år och med utbyte av ett antal verkställande enheter – upp till 100 år.
3. Helautomatisk driftläge. Den inbyggda elektroniska styrenheten, som finns i nästan alla installationer, reglerar automatiskt bränsletillförseln och övervakar enhetens hälsa i realtid. Servicepersonalens roll reduceras till operationell omkoppling, övervakning och kontroll av parametrar.
4. Brett kraftområde. Minikraftverk med gas kan ge el till både energiintensiva företag och ett litet hus på landet. Beroende på version garanterar de produktion av el från 5 kW till flera megawatt..
5. Möjligheten att använda som reservkälla. Nästan alla kraftverk kan utrustas med en ATS och automatisk startenhet. Många tillverkare tillverkar standardmoduler för uppgradering av tidigare installerade generatorer.
6. Låg kostnad för elproducerad. Kostnaden för el som förbrukas från stadsnätet inkluderar kostnaderna för transport genom kraftledningar och underhåll av transformatorstationer. Det är mycket billigare att transportera en gasenergibärare, så kostnaden för el som genereras av gaskraftverk är mindre än två rubel per kilowatt.
7. Frihet i valet av bränsle. Kraftverk verkar på alla typer av gasformigt bränsle, inklusive biogas. Detta är relevant för boskap: genom att kombinera en metanreaktor, en anrikningsanläggning och ett kraftverk till ett energikomplex gör produktionen oberoende av energiförsörjningen.

Principen för drift av gaskraftverk

Enligt anordningens princip delas kraftverk upp i två typer: gasturbin och gas kolv. De senare har en enklare design, kräver inte dyrt underhåll under drift och är det mest ekonomiska alternativet för en gasinstallation. Dessutom har de nästan ingen begränsning i maximal effekt. Kraftverk för gasturbiner är mer tekniskt avancerade och komplexa i konstruktionen, men mindre ekonomiska: deras användning är motiverad endast i omfattning av industriell produktion. Deras främsta fördel är enheternas höga slitstyrka och fullständig opretentiöshet för typen av bränsle: i vissa fall kan till och med kolstoft användas, men en speciell modul för beredning av bränsleblandningen krävs.

Kraftverk för gasturbiner (GTE)

Grunden för GTE är en gasturbin, anordnad enligt principen för en jetflygmotor. Det är en cylindrisk förbränningskammare som innehåller huvudgasturbinhjulet. Högtrycksluft och bränsleångor kommer in i kammaren, där de antänds. Vid förbränningsprocessen bildas en ström av heta gaser, vilket får turbinen att rotera. Den överför i sin tur rotation till kompressorn och generatorn, vilket ger kraftproduktion..

Det är karakteristiskt att vindkraftverk producerar nästan dubbelt så mycket värmeenergi som el. Därför används de ofta som en del av en kraftvärmeanläggning genom att installera en spillvärmepanna i avgassystemet, vilket säkerställer inte bara elproduktion utan också värmeförsörjning i stora volymer och till en minimal kostnad..

Gasåtervinnande kraftverk (GGE)

I gas kolvkraftverk är källan till kinetisk energi en maskinenhet som fungerar enligt principen om en förbränningsmotor. Bränsletillförseln utförs av en injektor och styrs av en elektronisk styrenhet, på grund av vilken kolvkraftverk har tillräckligt hög effektivitet. En betydande nackdel med gaskolvsystemet är den höga ljudnivån och vibrationen under drift beroende på närvaron av ett stort antal rörliga delar. Fördelen med dessa motorer är deras höga anpassningsförmåga till olika lägen och belastningsnivåer, som inte kan uppnås i gasturbinanläggningar som arbetar med nästan konstant effekt..

Fördelen med att använda gas kolvkraftverk i en enskild gård

Autonoma gasgeneratorer är av stort intresse för både enskilda företagare och boende i privata sektorer, stugor och små tätbebyggelse. I praktiken motiverar gaseldade kraftverk deras användning fullt ut, och deras återbetalning kan uppnås på mycket överskådlig tid. Den enda nackdelen är behovet av seriösa investeringar, dessutom finns det följande nyanser:

1. Gaskolvenheter används huvudsakligen.
2. Återbetalningsperioden är desto lägre, desto högre faktiska kapacitet hos anläggningen.
3. Installation kräver en separat tomt.
4. Vid delad användning krävs en utvecklad infrastruktur.
5. Driften av anläggningarna är omöjlig utan kvalificerat underhåll.

Autonoma gaskraftverk och kraftvärmeverk kan delas in i tre grupper.

Generatorer med låg effekt

Utåt liknar de bensin, de har en liknande princip och den högsta kostnaden för genererad elektricitet. De kan skyddas i form av ett väderhölje eller kräva ett speciellt rum. De används inte som huvudsaklig elkälla med mycket få undantag. Valet av sådana generatorer väljs av privata hushåll och produktionsverkstäder som behöver en reservkälla för el och har en naturgasförsörjning till anläggningen. Designad för flaskbränsle, men den här funktionen används sällan. Till skillnad från kraftfullare installationer har de en betydande begränsning av kontinuerlig drift (från 6 till 10 timmar). Har också en nackdel med den låga kvaliteten på genererad elektricitet.

Viktigaste egenskaperna:

1. Motortyp: Encylindrig fyrtaktsförgasare med tvingad kylning.
2. Generatortyp: vanligtvis asynkron en- eller trefas själv-upphetsad generator.
3. Effekteffekt: upp till 20 kW.
4. Bränsle: naturgas, propan-butan.
5. Styrning: analog styrenhet, reläskydd, automatisk överföringsbrytare i de flesta modeller.
6. Idrifttagning: mindre än en minut.
7. Kostnad: från $ 2000 till $ 10000.

Detta är den enda typen av gasgenerator som kan flyttas enkelt. Det används ofta på de byggarbetsplatser där det inte finns strömförsörjning eller under fälthändelser. Mobil användning kommer med ett högt pris för ett bärbart kraftverk, vilket gör användningen av bensinbränsle mer rationell i detta fall..

Modulära kraftverk med medelkraft

Det är maskinblock med stora dimensioner, de kan vara öppna eller begränsade av ett skyddande ljudabsorberande hölje. De används huvudsakligen som huvud- eller reservkällor för elektricitet för förortsboende kooperativ, kontor och små produktions- och köpcentra, lager. Produktiviteten för sådana kraftverk är ganska hög, och kostnaden för den producerade elen är jämförbar med el från stadsnätet..

Viktigaste egenskaperna:

1. Motortyp: Förgasare eller injektionsmotor av V-typ med 6-16 cylindrar, luftventiler och vattenkylning.
2. Generatortyp: asynkron trefas borstfri generator med självexcitation.
3. Uteffekt: upp till 1 MW.
4. Bränsle: naturgas, biometan, propan-butan.
5. Hantering: digital styrenhet, kombinerat flernivåskydd, automatisk överföringsomkopplare, självdiagnos. Arbetet är helt automatiserat.
6. Utgång till nominell effekt: upp till en timme.
7. Kostnad: från $ 10.000 till $ 250.000.

Gasskolvenheter i denna klass är den mest rationella metoden för autonom kraftförsörjning till bostadsområden och energikrävande företag. Den fastställda gränsen för motortimmar gör att de kan användas fortlöpande och stanna två gånger om året under en dag för underhåll. Kraftverk är utrustade med separata enheter för beredning av gasformigt bränsle och inomhusomkopplare för primäromkoppling.

Denna utrustning är helt stationär och kräver speciellt utrustade platser eller byggnader utrustade med en förberedd betongbas för installation för att kompensera för vibrationer, bränslefack, gasuttag och ventilationssystem. Tack vare automatisk reglering av bränsletillförsel är kostnaden för genererad el betydligt lägre än nätverket.

Energikomplex och mini-CHP

Även om gaseldade kraftverk inkluderar möjligheten att arbeta i kraftvärme-läge med början från 100 kW elkraft, bör den största effektiviteten förväntas från kraftkomplex med en potential på flera megawatt. Dessa installationer är miniatyrvärme- och kraftverk utrustade med varmvatten- eller ångpannor eller värmepumpar. De mest avancerade energisystemen fokuserade på resursbesparande arbete använder samtidigt flera nivåer av värmeavlägsning: en spillvärmepanna, en ekonomiserare och en lågpotential värmeavtagningskrets.

Viktigaste egenskaperna:

1. Motortyp: 12 eller fler cylindrar, med tvångsinjektion, en två-nivå kylkrets och en värmeväxlare på avgasgrenröret.
2. Generatortyp: Asynkron trefas borstfri generator.
3. Effekt: över 1 MW.
4. Bränsle: naturgas, biobränsle, propan-butan, tillhörande petroleumgas.
5. Ledning: helautomatisk operativ tjänst.
6. Nå full kapacitet: 4-5 timmar.

Design, tillverkning och installation av energikomplex utförs individuellt. Uppgiften för varje projekt är den största harmoniseringen av anläggningens termiska och elektriska laster med anläggningens produktionskapacitet. Byggandet av kraftverk utförs vanligtvis på nyckelfärdig basis. De viktigaste konsumenterna är bostadskomplex, energikrävande företag, datacenter och skiftläger. Kostnaden för 1 kW genererad energi – högst en och en halv rubel.

Småskalig kraftvärme

Mini-CHP-anläggningar som drivs med gasformiga bränslen började dyka upp i Ryssland relativt nyligen, men de har ändå visat utmärkt effektivitet. Idag arbetar mer än 200 anläggningar på Rysslands territorium, varav de flesta ligger i avlägsna regioner. Huvudargumentet för installation av en mini-CHP på anläggningen är kravet på fullständig autonomi eller omöjligt att ansluta till huvudströmförsörjningsledningarna. I det här fallet tas frågan om ekonomisk genomförbarhet i bakgrunden..

Fördelen med en mini-CHP är att stationen producerar elektrisk energi, vilket är nästan halva priset på nätet. Värmeenergi är helt fritt i produktion och därför utgör konsumentvärdet uteslutande kostnaderna för underhåll och transport av utrustning över korta avstånd..

Utsikterna att använda mini-CHP-växter överallt är bara en tidsfråga. Så under byggandet av nya generationens bostadsområden är frågan om anslutning till centrala värmekällor och el inte alls värt det. Eftersom kvaliteten och leveranssättet för dessa resurser lämnar mycket att önska, är nya byggnader utrustade med sina egna kraftsystem, som både fastighetsägare och deras användare drar nytta av..

Rekonstruktion av verktygslinjer för att använda mini-CHP är associerat med ett antal svårigheter. Först och främst är detta frågan om volymetriska investeringar. Omstrukturering av kraftförsörjningsindustrin i ett litet företag med en värme- och elektrisk belastning på 2 MW kommer att kosta administrationen 20 miljoner rubel. Det andra skälet till den låga distributionen är problemet med bristen på sitt eget nätverk av teknisk kommunikation: om de centrala källorna för värme och kraftförsörjning överges, måste företaget antingen köpa ut all den befintliga infrastrukturen eller skapa sin egen. Det är lönsamt endast om energiresurser säljs till tredje part..

Enhet för ett generatorrum för GGE

Det kommer inte att vara möjligt att utföra installations- och idrifttagningsarbeten på egen hand med all önskan, såvida vi inte talar om lågeffektgeneratorer. Men det är fullt möjligt att förbereda ett rum eller en plats för installationen av ett kraftverk: detta kommer att bidra till att delvis spara på dyra tjänster från installationsorganisationer.

Öppen placering. När du installerar en installation med en elektrisk effekt på mer än 500 kW, kommer det att vara nödvändigt att installera en betongplattform utrustad med medel för passiv vibrationsdämpning. Den huvudsakliga fördelen med kraftenhetens öppna plats är effektivt värmeavlägsnande och frånvaro av behovet av ett rökavgassystem. För att öka servicepersonalens bekvämlighet byggs en kapell över manöverpanelerna och det mekaniska blocket.

Inomhusinstallation. Behovet av fullständig isolering av kraftverket beror på klimatutformningen av utrustningen. Rummet måste ha ett avancerat tillförsel- och avgasventilations- och brandsläckningssystem. Rökavgassystemet representeras av rökavgångar parade med en gemensam rubrik. Det kommer att vara nödvändigt att installera en skorsten, vars genomströmning och höjd väljs i enlighet med utrustningstillverkarens rekommendationer. Kraven på byggnader i värmekraftverk regleras av SNiP II-58-75.

Anslutning och drift

Kraftverket drivs antingen från en cylinder genom en speciell reducerare eller med huvudgas, vars tryck motsvarar de erforderliga parametrarna. För att ansluta till elnätet måste kraftverket registreras som en extra gasapparat, vilket görs enligt standardförfarandet med införande av ändringar i projektet för inhemsk gasförsörjning.

Gasgeneratorn är ansluten till det elektriska nätet via en tvåpositionskontakt, om själva installationen inte slår på ATS-enheten, eller genom en effektbegränsare, en strömbrytare eller en linjeavkopplare med ett RZAiT-komplex. Det är mycket användbart att organisera en intern doseringsenhet för direkt koppling på generatorledningen eller på strömtransformatorer – detta hjälper till att kontrollera kostnaden för genererad el och snabbt spåra bränsleförbrukningen.

Under drift är det viktigt att följa det föreskrivna driftläget, uttryckt i antalet motortimmar per dag. Kraftverk över 100 kW har ett konstant driftläge i 361 dagar per år, mindre kraftfulla kan arbeta från 6 till 20 timmar om dagen. Under drift övervakas nästan alla parametrar automatiskt, i händelse av ett fel, antingen stannar motorn eller generatorn stänger av spänningsförsörjningen. Ytterligare diagnostik utförs i enlighet med bruksanvisningen.

Underhåll och inträde

De flesta kolvfabriker med en kapacitet på upp till 5 MW kräver inte konstant närvaro av driftspersonal. Övervakning och kontroll av parametrar kan upprättas via den trådlösa länken, men periodisk inspektion måste göras personligen. Underhåll av stationen består i att utföra schemalagda reparationer av specialister från serviceföretag och upprätthålla den normala oljenivån i motorn. Oberoende ingripande i designen av stationen tillåts inte av garantiservicen. Allt som krävs av ägaren är att stoppa driften av generatoren under schemalagda reparationer eller transportera lågkraftverket till servicecentret vid behov.

Slutsats

Industrin för lokal produktion av el och värme anses vara potential för utveckling på global nivå. Att generera energi på detta sätt är ett betydande bidrag till att bevara världens fossila bränslereserver och kommer att ge tillräckligt med tid för en fullständig övergång till utvinning av el och värme från förnybara källor..

Det huvudsakliga problemet med den lokala användningen av kraftverk är att upprätthålla miljösäkerheten i stadsområdet. Men även denna nackdel är mycket lätt att eliminera när man använder installationer som absorberar produkterna av förbränning av naturgas.

För vanliga medborgare ger gaskraftverk ett utmärkt tillfälle att sänka elpriset med nästan hälften, och vid behov använda nästan gratis centralvärme..