Plynové elektrárny: autonomní zdroj energie v širokém rozsahu výkonů

Obsah článku

• Princip fungování plynových elektráren
• Elektrárny s plynovou turbínou (GTE)
• Elektrárny s plynovým pístem (GGE)
• Výhoda využití plynových elektráren s pístem v individuální farmě
• Generátory plynu s nízkým výkonem
• Elektrárny středního výkonu modulárního typu
• Energetické komplexy a mini-KVET
• Kogenerace v malém měřítku
• Zařízení generátorové místnosti pro GGE
• Připojení a provoz
• Údržba a schvalování
• Závěr

Přenosné elektrárny s plynovými písty se staly vynikajícím analogem jednotek na motorovou naftu a benzín. Jak výhodné je využití takových zdrojů elektřiny, jak je vybavit svým domovem a jaké nuance je třeba při jejich používání zvážit, tento článek řekne.

Nárůst cen elektřiny vede k novým návrhům na trhu autonomních zdrojů energie. Novým slovem v této oblasti jsou tepelné elektrárny na zemní plyn. Za posledních 15 let se výroba zařízení tohoto druhu téměř zdvojnásobila a technologie samotné výroby místní energie se tak pokročila, že náklady na jeden kilowatt vyrobené elektřiny jsou levnější, než když jsou spotřebovány z městských sítí. Další informace o výhodách plynových elektráren:

1. Všestrannost umístění. Plynové elektrárny nevyžadují pro instalaci zvláštní geologické nebo klimatické podmínky. Vzhledem k relativně malé velikosti a hmotnosti je pro instalaci autonomní stanice zapotřebí pouze připravený betonový základ. Nedostatek velkých zásob vody pro ně také není kritický..
2. Trvanlivost. Různí výrobci zaručují různou životnost. Obecně platí, že stanice fungují bez větších oprav po dobu 30 let as výměnou řady výkonných jednotek – až 100 let.
3. Plně automatický provozní režim. Vestavěná elektronická řídicí jednotka, která se nachází téměř ve všech instalacích, automaticky reguluje přívod paliva a monitoruje zdraví jednotky v reálném čase. Role servisního personálu je omezena na provozní přepínání, monitorování a kontrolu parametrů.
4. Široký rozsah výkonu. Plynové mini-elektrárny mohou dodávat elektřinu jak energeticky náročným podnikům, tak malým venkovským domům. V závislosti na verzi zaručují výrobu elektřiny od 5 kW do několika megawattů..
5. Schopnost použít jako záložní zdroj. Téměř každá elektrárna může být vybavena ATS a jednotkou automatického startu. Mnoho výrobců vyrábí standardní moduly pro upgrade dříve nainstalovaných generátorů.
6. Nízké náklady na vyrobenou elektřinu. Náklady na elektřinu spotřebovanou z městských sítí zahrnují náklady na její dopravu po elektrických vedeních a údržbu rozvoden. Je mnohem levnější přepravovat plynového nosiče energie, takže náklady na elektřinu vyrobenou v plynových elektrárnách jsou menší než dvě rublů na kilowatth.
7. Svoboda při výběru paliva. Elektrárny pracují na jakémkoli druhu plynného paliva, včetně bioplynu. To je důležité pro farmy živočišné výroby: kombinací metanového reaktoru, obohacovací jednotky a elektrárny do jednoho energetického komplexu bude výroba nezávislá na dodávkách energie.

Princip fungování plynových elektráren

Podle principu zařízení jsou elektrárny rozděleny do dvou typů: plynová turbína a plynový píst. Ty mají jednodušší konstrukci, nevyžadují nákladnou údržbu během provozu a jsou nejúspornější variantou pro plynové zařízení. Navíc nemají téměř žádná omezení v maximálním výkonu. Elektrárny s plynovou turbínou jsou konstrukčně technologičtější a složitější, ale méně ekonomické: jejich použití je odůvodněno pouze v měřítku průmyslové výroby. Jejich hlavní výhodou je vysoká odolnost jednotek proti opotřebení a naprostá nenáročnost na druh paliva: v některých případech lze použít i uhelný prach, ale pro přípravu palivové směsi je nutný speciální modul.

Elektrárny s plynovou turbínou (GTE)

Základem GTE je plynová turbína, uspořádaná podle principu proudového leteckého motoru. Je to válcová spalovací komora, ve které je umístěno hlavní oběžné kolo s plynovou turbínou. Vysokotlaké páry vzduchu a paliva vstupují do komory, kde se vznítí. Při spalování paliva se vytváří proud horkých plynů, který způsobuje rotaci turbíny. To zase přenáší rotaci na kompresor a generátor, čímž zajišťuje výrobu energie..

Je charakteristické, že turbínové elektrárny vyrábějí téměř dvakrát tolik tepelné energie než elektřina. Proto se často používají jako součást kogenerační jednotky instalací kotle na odpadní teplo do výfukového systému, čímž se zajišťuje nejen výroba elektřiny, ale také dodávka tepla ve velkých objemech a s minimálními náklady..

Elektrárny s plynovým pístem (GGE)

V elektrárnách s plynovými písty je zdrojem kinetické energie strojní jednotka pracující na principu spalovacího motoru. Přívod paliva se provádí vstřikovačem a je řízen elektronickou řídicí jednotkou, díky čemuž mají pístové elektrárny dostatečně vysokou účinnost. Významnou nevýhodou plynového pístového systému je vysoká hladina hluku a vibrací během provozu v důsledku přítomnosti velkého počtu pohyblivých částí. Výhodou těchto motorů je jejich vysoká přizpůsobivost různým režimům a úrovním zatížení, čehož nelze dosáhnout v zařízeních na výrobu plynových turbín pracujících s téměř konstantním výkonem..

Výhoda využití plynových elektráren s pístem v individuální farmě

Autonomní výrobci plynu mají velký význam jak pro individuální podnikatele, tak pro obyvatele soukromého sektoru, chaty a malé aglomerace. V praxi plynové elektrárny plně odůvodňují jejich použití a jejich návratnost je dosažitelná ve velmi předvídatelné době. Jedinou nevýhodou je potřeba seriózních investic, navíc existují následující nuance:

1. Používají se hlavně plynové pístové jednotky.
2. Doba návratnosti je nižší, čím vyšší je skutečná kapacita zařízení.
3. Instalace vyžaduje samostatný pozemek.
4. V případě sdíleného použití je nutná rozvinutá infrastruktura.
5. Provoz zařízení není možný bez kvalifikované údržby.

Autonomní plynové elektrárny a kogenerační jednotky lze rozdělit do tří skupin.

Generátory plynu s nízkým výkonem

Navenek jsou podobné benzínovým, mají podobný princip provozu a nejvyšší náklady na vyrobenou elektřinu. Mohou být chráněny ve formě pláště za každého počasí nebo vyžadují zvláštní místnost. Nepoužívají se jako hlavní zdroj elektřiny, až na několik málo výjimek. Výběr takových generátorů si vybírají soukromé domácnosti a výrobní dílny, které potřebují záložní zdroj elektřiny a mají do zařízení dodávku zemního plynu. Navrženo pro lahvové palivo, ale tato funkce se používá jen zřídka. Na rozdíl od výkonnějších instalací mají významné omezení nepřetržitého provozu (od 6 do 10 hodin). Nevýhodou je také nízká kvalita vyrobené elektřiny.

Hlavní vlastnosti:

1. Typ motoru: Jednoválcový čtyřdobý karburátor s nuceným chlazením.
2. Typ generátoru: obvykle asynchronní jedno nebo třífázový samočinně generovaný generátor.
3. Výstupní výkon: až 20 kW.
4. Palivo: zemní plyn, propan-butan.
5. Ovládání: analogová řídicí jednotka, ochrana relé, přepínač automatického přenosu ve většině modelů.
6. Uvedení do provozu: méně než jedna minuta.
7. Cena: od 2 000 $ do 10 000 $.

Toto je jediný typ plynového generátoru, který lze bez námahy pohybovat. Používá se často na těch staveništích, kde není napájení nebo během polních událostí. Mobilní použití přichází na úkor vysoké ceny přenosné elektrárny, která v tomto případě zefektivňuje využití benzínového paliva..

Elektrárny středního výkonu modulárního typu

Jsou to strojní bloky velkých rozměrů, mohou být otevřeny nebo omezeny ochranným krytem pohlcujícím hluk. Používají se hlavně jako hlavní nebo rezervní zdroje elektřiny pro příměstská bytová družstva, kancelářské a malé průmyslové a nákupní centra, sklady. Produktivita takových elektráren je poměrně vysoká a náklady na vyrobenou elektřinu jsou srovnatelné s elektřinou z městské sítě..

Hlavní vlastnosti:

1. Typ motoru: Karburátor nebo vstřikovací motor typu V s 6-16 válci, zpětné ventily a vodní chlazení.
2. Typ generátoru: asynchronní třífázový samočinně vzrušený generátor bez generátoru.
3. Výstupní výkon: do 1 MW.
4. Palivo: zemní plyn, biomethan, propan-butan.
5. Ovládání: digitální ovladač, kombinovaná víceúrovňová ochrana, spínač automatického přenosu, autodiagnostika. Práce je plně automatizovaná.
6. Výstup na jmenovitý výkon: až jednu hodinu.
7. Cena: od 10 000 do 250 000 $.

Plynové pístové jednotky této třídy jsou nejracionálnější metodou autonomního zásobování elektrickou energií obytnými oblastmi a energeticky náročnými podniky. Stanovený limit hodin motoru umožňuje jejich trvalé používání a zastavení dvakrát ročně na jeden den z důvodu údržby. Elektrárny jsou vybaveny samostatnými jednotkami pro přípravu plynného paliva a vnitřním rozvaděčem pro primární spínání.

Toto zařízení je zcela nehybné a po instalaci vyžaduje speciálně vybavená místa nebo budovy vybavené připravenou betonovou základnou pro kompenzaci vibrací, zásobníků paliva, odvádění plynu a ventilačních systémů. Díky automatické regulaci dodávky paliva jsou náklady na vyrobenou elektřinu výrazně nižší než síť.

Energetické komplexy a mini-KVET

Přestože plynové elektrárny zahrnují možnost provozu v kogeneračním režimu od 100 kW elektrické energie, největší účinnost by se měla očekávat od energetických komplexů s potenciálem několika megawattů. Jedná se o miniaturní kombinované teplárny a elektrárny vybavené teplovodními nebo parními kotli nebo tepelnými čerpadly. Nejmodernější energetické systémy, zaměřené na práci šetřící zdroje, využívají současně několik stupňů odvodu tepla: kotel na odpadní teplo, ekonomizér a obvod pro odvod tepla s nízkým potenciálem.

Hlavní vlastnosti:

1. Typ motoru: 12 a více válců, s nuceným vstřikováním vzduchu, dvouúrovňový chladicí okruh a výměník tepla na výfukovém potrubí.
2. Typ generátoru: Asynchronní třífázový bezkartáčový generátor.
3. Výkon: přes 1 MW.
4. Palivo: zemní plyn, biopalivo, propan-butan, přidružený ropný plyn.
5. Management: plně automatizovaný operační post.
6. Plný výkon: 4-5 hodin.

Návrh, výroba a instalace energetických komplexů se provádí individuálně. Úkolem každého projektu je největší harmonizace tepelných a elektrických zátěží zařízení s výrobní kapacitou komplexu. Výstavba elektráren se zpravidla provádí na klíč. Hlavními spotřebiteli jsou obytné komplexy, energeticky náročné podniky, datová centra a směnné tábory. Náklady na 1 kW vyrobené energie – ne více než jeden a půl rublů.

Kogenerace v malém měřítku

Mini-kogenerační jednotky na plynná paliva se v Rusku začaly objevovat relativně nedávno, přesto vykazovaly vynikající účinnost. Na území Ruské federace dnes působí více než 200 zařízení, z nichž většina se nachází v odlehlých regionech. Hlavním argumentem pro instalaci mini-CHP v zařízení je požadavek úplné autonomie nebo nemožnosti připojení k hlavním napájecím vedením. V tomto případě je otázka ekonomické proveditelnosti uvedena do pozadí..

Výhodou mini-CHP je, že stanice vyrábí elektrickou energii, což je téměř polovina nákladů na rozvodnou síť. Tepelná energie je při výrobě zcela zdarma, a proto její spotřebitelská hodnota spočívá výhradně v nákladech na údržbu a dopravu zařízení na krátké vzdálenosti..

Vyhlídka na používání mini-KVET rostlin kdekoli je jen otázkou času. Při budování rezidenčních komplexů nové generace tedy otázka připojení k centralizovaným zdrojům tepla a elektřiny vůbec nestojí za to. Vzhledem k tomu, že kvalita a způsob zásobování těmito zdroji není příliš žádoucí, jsou nové budovy vybaveny vlastními energetickými systémy, z nichž těží jak vlastníci nemovitostí, tak jejich uživatelé..

Rekonstrukce inženýrských sítí pro použití mini-CHP je spojena s řadou obtíží. Nejprve se jedná o otázku objemových kapitálových investic. Restrukturalizace energetického průmyslu pro malý podnik s tepelnou a elektrickou zátěží 2 MW bude stát administrativu 20 milionů rublů. Druhým důvodem nízké distribuce je problém nedostatku vlastní sítě inženýrských komunikací: pokud budou opuštěny centrální zdroje tepla a elektřiny, bude muset podnik buď odkoupit celou existující infrastrukturu, nebo si vytvořit vlastní. Je výhodné, pouze pokud jsou energetické zdroje prodávány spotřebitelům třetích stran..

Zařízení generátorové místnosti pro GGE

Nebudeme-li hovořit o nízkoenergetických generátorech, nebude možné provádět vlastní instalační a zprovozňovací práce se vší touhou. Je však možné připravit místnost nebo místo pro instalaci elektrárny: pomůže to částečně ušetřit drahé služby instalačních organizací..

Otevřené umístění. Při instalaci zařízení s elektrickým výkonem větším než 500 kW bude nutné nainstalovat betonovou plošinu vybavenou prostředky pasivního tlumení vibrací. Hlavní výhodou otevřeného umístění výkonové jednotky je účinné odvádění tepla a absence potřeby systémů pro odvod kouře. Pro zvýšení pohodlí obsluhujícího personálu je nad ovládacími panely a mechanickým blokem vestavěná kabina.

Vnitřní instalace. Potřeba úplné izolace elektrárny závisí na klimatické konstrukci zařízení. Místnost musí být vybavena moderním přívodním a odsávacím větráním a hasicím systémem. Výfukový systém kouře je reprezentován spalinami spárovanými se společnou hlavicí. Bude nutné nainstalovat komín, jehož propustnost a výška je vybrána v souladu s doporučeními výrobce zařízení. Požadavky na budovy tepelných elektráren jsou upraveny SNiP II-58-75.

Připojení a provoz

Elektrárna je poháněna buď z láhve přes speciální redukční ventil, nebo z hlavního plynu, jehož tlak odpovídá požadovaným parametrům. Pro připojení k síti musí být elektrárna zaregistrována jako přídavný plynový spotřebič, který se provádí podle standardního postupu se zavedením změn v projektu dodávky plynu do domu.

Plynový generátor je připojen k elektrické síti pomocí dvoupolohového spínače, pokud se samotná instalace nezapne na ATS jednotku nebo přes omezovač výkonu, jistič nebo odpojovač vedení s komplexem RZAiT. Je velmi užitečné uspořádat interní měřicí jednotku pro přímé připojení nebo pro proudové transformátory na generátorové lince – to pomůže řídit náklady na generovanou elektřinu a rychle sledovat spotřebu paliva.

Během provozu je důležité dodržovat předepsaný provozní režim, vyjádřený počtem hodin motoru za den. Elektrárny nad 100 kW mají nepřetržitý provoz po dobu 361 dní v roce, méně výkonné elektrárny mohou pracovat od 6 do 20 hodin denně. Během provozu jsou téměř všechny parametry monitorovány automaticky, v případě poruchy se motor zastaví nebo generátor přeruší napájení. Další diagnostika se provádí v souladu s návodem k použití.

Údržba a schvalování

Většina elektráren s plynovým pístem s kapacitou až 5 MW nevyžaduje stálou přítomnost obsluhy. Monitorování a kontrola parametrů lze provádět prostřednictvím bezdrátového spojení, ale pravidelná kontrola musí být prováděna osobně. Údržba stanice spočívá v provádění plánovaných oprav specialisty servisních společností a udržování normální hladiny oleje v motoru. Nezávislý zásah do návrhu stanice není podle záručního servisu povolen. Od vlastníka je pouze nutné zastavit provoz generátoru během plánované opravy nebo přepravit nízkoenergetickou stanici do servisního střediska, je-li to nutné.

Závěr

Průmysl místní výroby elektřiny a tepla je považován za potenciál rozvoje na celosvětové úrovni. Výroba energie tímto způsobem je významným příspěvkem k zachování světových zásob fosilních paliv a poskytne dostatek času na plný přechod k těžbě elektřiny a tepla z obnovitelných zdrojů..

Hlavním problémem lokálního využití elektráren je udržování environmentální bezpečnosti v mezích rozvoje měst. Ale i tento nedostatek lze velmi snadno odstranit při použití zařízení, která sorbují produkty spalování zemního plynu.

Pro obyčejné občany poskytují plynové elektrárny vynikající příležitost snížit cenu elektřiny o téměř polovinu a v případě potřeby využít téměř bezplatné centralizované vytápění..

Podobné záznamy:

1. Kombinované topné kotle: plynové elektrické nebo plynové palivové dřevo Obsah článku Dvě hlavní odrůdy hybridních kotlů Provozní režimy Bezpečnostní požadavky Rozdíly v páskování Instalační funkce Proč si vybrat mezi různými druhy energie, když můžete použít několik najednou? Představíme vám hybridní...
2. Nejzajímavější větrné elektrárny na světě Mezi vůdčí osobnosti v kategorii větrných farem existují nejsilnější generátory i nejrozsáhlejší komplexy s instalací stovek a stovek jednotlivých turbín. Zkusme sestavit seznam nejvýznamnějších projektů, které již pravidelně pracují a dodávají...
3. Pronájem nemovitosti: Několik pravidel, jak ze svého domova udělat stabilní zdroj příjmů Získejte pomoc od spolehlivé agentury Rekreanti chtějí pohodlné dočasné ubytování, které je stejně dobré jako jejich vlastní. Chtějí světlé a prostorné útočiště, kde se rodina nebo skupina přátel může pohodlně uvelebit....
4. Příroda jako zdroj neomezené inspirace v domě od HYLA Architects v Singapuru Podlaha z tmavého dřeva dobře ladí s barevnou paletou ručně vyrobeného bambusu. Bílý interiér téměř ve všech místnostech nejenže opticky zvětšuje objem domu, ale také stíní přicházející světlo a rozptyluje ho...

Přečtěte si více  Pravidla pro instalaci elektrického vedení v dřevěném domě