Plinske elektrane: autonomni izvor energije u širokom rasponu napajanja

Sadržaj članka

• Princip rada plinskih elektrana
• Elektrane na plinske turbine (GTE)
• Povratne elektrane na plin (GGE)
• Prednost upotrebe plinskih klipnih elektrana na pojedinačnoj farmi
• Generatori plina male snage
• Elektrane srednje snage modularnog tipa
• Energetski kompleksi i mini-CHP
• Kogeneracija malih razmjera
• Uređaj generatora za GGE
• Spajanje i rad
• Održavanje i prijem
• Zaključak

Prijenosne elektrane s plinskim klipom postale su izvrstan analogni agregat na dizel i gorivo. Koliko je isplativo korištenje takvih izvora električne energije, kako opremiti svoj dom njima i koje nijanse trebate uzeti u obzir pri njihovom korištenju, ovaj će članak reći.

Rast cijena električne energije dovodi do novih prijedloga na tržištu autonomnih izvora energije. Nova riječ na ovom području su termoelektrane koje rade na prirodni plin. U posljednjih 15 godina proizvodnja ovakvih postrojenja gotovo se udvostručila, a sama tehnologija lokalne proizvodnje energije postala je toliko savršena da su troškovi jednog kilovata proizvedene električne energije jeftiniji nego kada se troše iz urbanih mreža. Više o prednostima elektrana na plin:

1. Svestranost postavljanja. Plinske elektrane ne zahtijevaju posebne geološke ili klimatske uvjete za ugradnju. Zbog relativno male veličine i težine, za postavljanje autonomne stanice potrebna je samo pripremljena betonska podloga. Manjak velike opskrbe vodom za njih također nije presudan..
2. Izdržljivost. Različiti proizvođači jamče različit vijek trajanja. Općenito, stanice rade bez većih popravaka 30 godina, a uz zamjenu brojnih izvršnih jedinica – do 100 godina.
3. Potpuno automatski način rada. Ugrađena elektronička upravljačka jedinica koja se nalazi u gotovo svim instalacijama automatski regulira dovod goriva i nadzire zdravlje uređaja u stvarnom vremenu. Uloga servisnog osoblja svodi se na operativno prebacivanje, nadzor i kontrolu parametara.
4. Širok raspon snage Plinske mini elektrane mogu osigurati struju i energetski intenzivnim poduzećima i maloj seoskoj kući. Ovisno o verziji, oni jamče proizvodnju električne energije od 5 kW do nekoliko megavata..
5. Sposobnost korištenja kao rezervnog izvora. Gotovo svaka elektrana može biti opremljena ATS i automatskim pokretanjem. Mnogi proizvođači proizvode standardne module za nadogradnju prethodno instaliranih generatora.
6. Niski troškovi proizvedene električne energije. Trošak električne energije potrošene iz urbanih mreža uključuje troškove njezinog transporta električnim vodovima i održavanja podstanica. Puno je jeftinije prevoziti plinski nosač energije, tako da je trošak električne energije koju generiraju plinske elektrane manji od dvije rublje po kilovatu.
7. Sloboda u izboru goriva. Elektrane rade na bilo kojoj plinovitoj gorivi, uključujući bioplin. Ovo je važno za stočna gospodarstva: spajanjem metanskog reaktora, postrojenja za obogaćivanje i elektrane u jedan energetski kompleks učinit će proizvodnju neovisnom o opskrbi energijom.

Princip rada plinskih elektrana

Prema principu uređaja, elektrane su podijeljene u dvije vrste: plinska turbina i plinski klip. Potonji su jednostavnijeg dizajna, ne zahtijevaju skupo održavanje tijekom rada i najekonomičnija su opcija za plinsku instalaciju. Štoviše, oni gotovo nemaju ograničenja u maksimalnoj snazi. Elektrane na plinske turbine tehnološki su i složenije u dizajnu, ali manje ekonomične: njihova je upotreba opravdana samo na ljestvici industrijske proizvodnje. Njihova glavna prednost je visoka otpornost na habanje jedinica i potpuna nepretencioznost prema vrsti goriva: u nekim se slučajevima može koristiti čak i ugljena prašina, ali potreban je poseban modul za pripremu mješavine goriva.

Elektrane na plinske turbine (GTE)

Osnova GTE-a je plinska turbina, raspoređena po principu motora mlaznog zrakoplova. To je cilindrična komora za sagorijevanje u kojoj se nalazi glavni propeler plinske turbine. Zrak i pare visokog pritiska ulaze u komoru gdje se zapale. U procesu izgaranja goriva nastaje mlaz vrućih plinova, zbog čega se turbina okreće. Ona zauzvrat prenosi rotaciju na kompresor i generator, osiguravajući na taj način proizvodnju energije..

Karakteristično je da turbine elektrane proizvode gotovo dvostruko više toplinske energije od električne energije. Stoga se često koriste kao komponenta SPTE ugradnjom kotla za otpadnu toplinu u ispušni sustav, čime se osigurava ne samo proizvodnja električne energije, već i opskrba toplinom u velikom volumenu i uz minimalne troškove..

Povratne elektrane na plin (GGE)

U plinskim klipnim elektranama izvor kinetičke energije je strojna jedinica koja radi na principu motora s unutarnjim izgaranjem. Dovod goriva vrši se ubrizgavanjem, a kontrolira elektronička upravljačka jedinica, zbog koje klipne elektrane imaju dovoljno visoku učinkovitost. Značajan nedostatak sustava plinskog klipa je visoka razina buke i vibracija tijekom rada zbog prisutnosti velikog broja pokretnih dijelova. Prednost ovih motora je njihova velika prilagodljivost različitim modalitetima i razinama opterećenja, što se ne može postići u postrojenjima za plinske turbine koje rade gotovo konstantnom snagom..

Prednost upotrebe plinskih klipnih elektrana na pojedinačnoj farmi

Autonomni proizvođači plina od velikog su interesa kako za individualne poduzetnike, tako i za stanovnike privatnog sektora, vikendica i malih aglomeracija. U praksi, elektrane na plin u potpunosti opravdavaju njihovu uporabu, a njihov povrat je moguće ostvariti u vrlo doglednom vremenu. Jedini nedostatak je potreba za ozbiljnim ulaganjem, osim toga, postoje sljedeće nijanse:

1. Uglavnom se koriste plinske klipne jedinice.
2. Rok otplate je manji, što je veći stvarni kapacitet postrojenja.
3. Ugradnja zahtijeva zasebno zemljište.
4. U slučaju zajedničke uporabe, potrebna je razvijena infrastruktura.
5. Rad instalacija je nemoguć bez kvalificiranog održavanja.

Autonomne plinske elektrane i termoelektrane mogu se podijeliti u tri skupine.

Generatori plina male snage

Izvana su slični benzinskim, imaju sličan princip rada i najveći trošak proizvedene električne energije. Mogu se zaštititi u obliku vremenskog kućišta ili zahtijevati posebnu sobu. Ne koriste se kao glavni izvor električne energije s vrlo malo izuzetaka. Izbor takvih generatora biraju privatna domaćinstva i proizvodne radionice kojima je potreban rezervni izvor električne energije i opskrba prirodnim plinom iz objekta. Dizajniran za gorivo u bocama, ali se ova značajka rijetko koristi. Za razliku od snažnijih instalacija, oni imaju značajno ograničenje u neprekidnom radu (od 6 do 10 sati). Također imaju nedostatak u niskoj kvaliteti proizvedene električne energije.

Glavne karakteristike:

1. Vrsta motora: Jednocilindrični četverotaktni rasplinjač s prisilnim hlađenjem.
2. Vrsta generatora: obično asinhroni jednofazni ili trofazni samopobuđeni generator.
3. Izlazna snaga: do 20 kW.
4. Gorivo: prirodni plin, propan-butan.
5. Upravljanje: analogna upravljačka jedinica, relejna zaštita, automatski prekidač za prijenos u većini modela.
6. Puštanje u rad: manje od jedne minute.
7. Cijena: od 2000 do 10000 USD.

Ovo je jedina vrsta generatora plina koja se bez ikakvih poteza može pomicati. Često se koristi na onim gradilištima na kojima nema napajanja električnom energijom ili tijekom terenskih događanja. Mobilna upotreba dolazi na štetu visoke cijene prijenosne elektrane, što u ovom slučaju čini korištenje benzinskog goriva učinkovitijim..

Elektrane srednje snage modularnog tipa

To su strojni blokovi velikih dimenzija, mogu se otvoriti ili ograničiti zaštitnim kućištem koje apsorbira buku. Koriste se uglavnom kao glavni ili rezervni izvor električne energije za prigradske stambene zadruge, urede i male industrijske i trgovačke centre, skladišta. Produktivnost takvih elektrana prilično je visoka, a trošak proizvedene električne energije usporediv je s električnom energijom iz gradske mreže..

Glavne karakteristike:

1. Vrsta motora: V-rasplinjač ili ubrizgavajući motor sa 6-16 cilindara, nadzemnim ventilima i vodenim hlađenjem.
2. Tip generatora: asinhroni trofazni generator bez četkica sa samopobuđivanjem.
3. Izlazna snaga: do 1 MW.
4. Gorivo: prirodni plin, biometan, propan-butan.
5. Upravljanje: digitalni kontroler, kombinirana višeslojna zaštita, automatska sklopka za prijenos, samodijagnostika. Rad je u potpunosti automatiziran.
6. Izlazna snaga na nazivnu snagu: do jednog sata.
7. Cijena: od 10.000 do 250.000 USD.

Plinske klipne jedinice ove klase su najracionalnija metoda autonomne opskrbe električnom energijom stambenih područja i energetski intenzivnih poduzeća. Utvrđena granica radnih sati motora omogućuje ih neprekidna uporaba, zaustavljajući se dva puta godišnje tijekom jednog dana radi održavanja. Elektrane su opremljene zasebnim jedinicama za pripremu plinovitih goriva i unutrašnjim rasklopnim uređajima za primarno uključivanje.

Ova je oprema potpuno nepomična i kad se ugradi zahtijeva posebno opremljena mjesta ili zgrade opremljene pripremljenom betonskom podlogom da nadoknade vibracije, kante za gorivo, sustav za uklanjanje plina i ventilacijske sustave. Zahvaljujući automatskoj regulaciji opskrbe gorivom, cijena proizvedene električne energije znatno je niža od mreže.

Energetski kompleksi i mini-CHP

Iako elektrane na plin uključuju mogućnost rada u načinu kogeneracije počevši od 100 kW električne energije, najveću učinkovitost treba očekivati ​​od elektrana s potencijalom od nekoliko megavata. Ove jedinice su minijaturne kombinirane termoelektrane opremljene bojlerima s toplom vodom ili parom ili toplinskim pumpama. Najnapredniji energetski sustavi usmjereni na uštedu resursa istodobno koriste nekoliko razina uklanjanja topline: bojler, ekonomizer i krug za uklanjanje topline malog potencijala.

Glavne karakteristike:

1. Tip motora: 12 i više cilindara, s prisilnim ubrizgavanjem zraka, dvostupanjskim rashladnim krugom i izmjenjivačem topline na ispušnom razvodniku.
2. Vrsta generatora: Asinhroni trofazni generator bez četkica.
3. Izlazna snaga: preko 1 MW.
4. Gorivo: prirodni plin, biogorivo, propan-butan, povezani naftni plin.
5. Uprava: potpuno automatizirano operativno mjesto.
6. Puna snaga: 4-5 sati.

Projektiranje, proizvodnja i ugradnja energetskih kompleksa obavljaju se individualno. Zadaća svakog projekta je najveće usklađivanje toplinskih i električnih opterećenja objekta s proizvodnim kapacitetima kompleksa. Gradnja elektrana obično se izvodi na ključ. Glavni potrošači su stambeni kompleksi, energetski intenzivna poduzeća, podatkovni centri i kampovi smjenjivanja. Trošak 1 kW proizvedene energije – ne više od jednog i pol rubalja.

Kogeneracija malih razmjera

Mini-CHP postrojenja koja rade na plinovitim gorivima počela su se pojavljivati ​​u Rusiji relativno nedavno, ali su ipak pokazala izvrsnu učinkovitost. Danas na teritoriju Ruske Federacije djeluje više od 200 postrojenja, od kojih se većina nalazi u udaljenim regijama. Glavni argument za instaliranje mini-CHP-a u postrojenju je zahtjev za potpunom autonomijom ili nemogućnošću priključenja na glavne vodove. U ovom se slučaju pitanje ekonomske izvedivosti dovodi u pozadinu..

Prednost mini-SPTE je u tome što stanica proizvodi električnu energiju, što je gotovo polovica cijene mreže. Toplinska energija je potpuno besplatna u proizvodnji, pa se njezina potrošačka vrijednost sastoji isključivo od troškova održavanja i prijevoza opreme na kratke udaljenosti..

Mogućnost korištenja postrojenja za minijaturnu proizvodnju bilo je samo pitanje vremena. Dakle, tijekom izgradnje stambenih kompleksa nove generacije, pitanje priključenja na centralizirane izvore topline i električne energije uopće ne vrijedi. Kako kvaliteta i način snabdijevanja tim resursima ostavljaju puno željenije, nove su zgrade opremljene vlastitim elektroenergetskim sustavima, od kojih imaju koristi i vlasnici nekretnina i njihovi korisnici..

Obnova komunalnih vodova za korištenje mini-CHP povezana je s nizom poteškoća. Prije svega, to je pitanje volumenih kapitalnih ulaganja. Restrukturiranje industrije napajanja za malo poduzeće toplinskog i električnog opterećenja od 2 MW koštat će administraciju 20 milijuna rubalja. Drugi je razlog slabe distribucije problem nedostatka vlastite mreže inženjerskih komunikacija: ako napušte središnji izvori toplinske i električne energije, poduzeće će morati otkupiti cjelokupnu postojeću infrastrukturu ili stvoriti vlastitu. To je isplativo samo ako se energetski resursi prodaju trećim potrošačima..

Uređaj generatora za GGE

Montažne i puštanje u rad neće biti moguće samostalno, uz svu želju, osim ako ne govorimo o generatorima male snage. Ali sasvim je moguće pripremiti sobu ili mjesto za ugradnju elektrane: to će pomoći djelomično uštedjeti na skupim uslugama instalacijskih organizacija.

Otvoreni položaj. Prilikom postavljanja instalacije električne snage veće od 500 kW, bit će potrebno ugraditi betonsku platformu opremljenu sredstvima za pasivno prigušivanje vibracija. Glavna prednost otvorenog položaja jedinice za napajanje je učinkovito uklanjanje topline i nepostojanje potrebe za dimnim sustavima. Da bi se povećala praktičnost servisnog osoblja, nad upravljačkim pločama i mehaničkim blokom ugrađuje se nadstrešnica.

Instalacija u zatvorenom. Potreba za potpunom izolacijom elektrane ovisi o klimatskom dizajnu opreme. Prostorija mora imati napredni sustav dovoda i odvodnje ventilacije i gašenja požara. Sustav za odvod dima predstavljen je uređajima za odzračivanje dima uparenima s zajedničkim zaglavljem. Bit će potrebno ugraditi dimnjak, čija je propusnost i visina odabrana u skladu s preporukama proizvođača opreme. Zahtjevi za zgrade termoelektrana regulirani su SNiP II-58-75.

Spajanje i rad

Elektrana se napaja ili iz cilindra kroz poseban reduktor, ili glavnim plinom, čiji tlak odgovara potrebnim parametrima. Da bi se priključili na glavni, elektrana mora biti registrirana kao dodatni plinski uređaj, što se vrši po standardnoj proceduri uz uvođenje izmjena u projektu opskrbe kućnim plinom..

Generator plina spojen je na električnu mrežu preko dvostranog prekidača, ako sama instalacija ne uključuje ATS jedinicu, ili preko graničnika napajanja, prekidača ili linijskog rastavljača s RZAiT kompleksom. Vrlo je korisno organizirati unutarnju mjernu jedinicu za izravno spajanje ili na strujne transformatore na generatoru – ovo će vam pomoći u kontroli troškova proizvedene električne energije i brzo pratiti potrošnju goriva.

Tijekom rada važno je pridržavati se propisanog načina rada, izraženog u broju radnih sati motora dnevno. Elektrane veće od 100 kW imaju neprekidni način rada 361 dan u godini, a manje moćne mogu raditi od 6 do 20 sati dnevno. Tijekom rada gotovo se svi parametri automatski prate, u slučaju kvara, motor se zaustavlja ili generator isključuje napajanje. Daljnja dijagnostika provodi se u skladu s uputama za uporabu.

Održavanje i prijem

Većina postrojenja za plinske klipove snage do 5 MW ne zahtijevaju stalno prisustvo operativnog osoblja. Nadgledanje i kontrola parametara može se uspostaviti putem bežične veze, ali povremeni pregled mora se obaviti osobno. Održavanje stanice sastoji se u obavljanju redovitih popravaka od strane stručnjaka servisnih tvrtki i održavanju normalne razine ulja u motoru. Uvjeti garancije ne dopuštaju samostalnu intervenciju u dizajnu stanice. Sve što je potrebno od vlasnika je da zaustavi rad generatora tijekom planiranog popravka ili po potrebi transportira stanicu slabe snage do servisnog centra.

Zaključak

Industrija lokalne proizvodnje električne energije i topline smatra se potencijalnim razvojem na globalnoj razini. Proizvodnja energije na ovaj način značajan je doprinos očuvanju svjetskih rezervi fosilnih goriva i dat će dovoljno vremena za potpuni prijelaz na ekstrakciju električne i toplinske energije iz obnovljivih izvora..

Glavni problem lokalne uporabe elektrana je održavanje zaštite okoliša u granicama urbanog razvoja. No čak je i ovaj nedostatak vrlo lako otkloniti ako koristite instalacije koje sortiraju proizvode izgaranja prirodnog plina.

Običnim građanima plinske elektrane pružaju odličnu priliku za smanjenje cijene električne energije za gotovo upola, a po potrebi koriste gotovo besplatno centralizirano grijanje..

Povezani unosi:

1. Socijalna norma potrošnje električne energije: hoće li to pomoći uštedu električne energije Sadržaj članka Nova pravila o potrošnji i plaćanju električne energije Kako preračunati Praktični savjeti za uštedu energije Koristite štedne žarulje Provjerite ožičenje sobe Ne zaboravite isključiti kućanske uređaje s mreže Postoji...
2. Majstorska klasa: popravak napajanja bušilice Ovaj članak opisuje korak po korak postupak dijagnosticiranja kvara napajanja i njegovog popravljanja. Na temelju ovog članka možete u potpunosti zamijeniti kabel za napajanje odabirom novog u duljini koja odgovara vama....
3. Organizacija napajanja za seosku kuću Sadržaj članka Planiranje i dizajn Spajanje na javne mreže Uzemljenje Odabir vrste i potrebnog presjeka vodiča Električni štit Zaštitni uređaji ožičenje Utičnice, prekidači, izlazi Rezervno napajanje Jedan od najvažnijih elemenata svih...
4. Instalacijski radovi u kuhinji, uzimajući u obzir zahtjeve napajanja Sadržaj članka Proračun kapaciteta i odabir ožičenja Električna ploča Prekidači i utičnice signalizacija Na što obratiti posebnu pozornost Moderna kuhinja vrlo je zahtjevna za opskrbu električnom energijom, stoga prilikom izrade plana...

Čitaj više  Učinite samostalno instaliranje kamera i video nadzornih sustava za kuće i stanove