Когенерационная установка для дома: Когенерационные установки (мини ТЭЦ) для дома

Малая когенерация в частном секторе — проблемы и перспективы | C.O.K. archive | 2017

Когенерация

Когенерация, как следует из названия, это комбинированная (совместная) генерация электрической и тепловой энергии для использования в интересах потребителя. В принципе, любое производство электроэнергии при помощи теплового двигателя — турбины, ДВС и т.д. — сопровождается выделением тепла, причём, как правило, доля тепловой энергии намного превышает долю электрической энергии в общем энерговыделении. Использование этого тепла (рис. 1), например, для отопления зданий или технологических процессов, значительно повышает энергоэффективность производства электроэнергии, помогает снизить выбросы и сберечь топливные ресурсы. Те же преимущества когенерации проявляются в случае использования тепловой энергии, получаемой при отоплении, для производства электроэнергии. Таким образом, внедрение когенерации является важным инструментом в решении задачи снижении затрат на обеспечение тепловой и электрической энергией и повышении эффективности использования топливных ресурсов.

На сегодня в режиме когенерации работают, как правило, крупные электростанции, расположенные в больших городах (ТЭЦ — теплоэнергоцентраль). Они используют паровые и газовые турбины для производства электроэнергии, а образующееся тепло направляют на отопление многоквартирных домов, предприятий и учреждений. Обычно современные ТЭЦ имеют мощность по электричеству не менее 25 МВт и относятся к «большой когенерации». Кроме того, некоторые предприятия при необходимости устанавливают у себя широко распространённые микротурбинные или газопоршневые установки (ГПУ) для самообеспечения электроэнергией, и иногда тепло, вырабатываемое системой охлаждения, используется для внутренних нужд. Производители таких когенерационных установок (относимых к «средней когенерации») предлагают модели разного уровня мощности по электричеству — от 20–30 кВт до нескольких мегаватт, хотя недавно чешская компания Tedom выпустила когенерационную мини-ГПУ Micro T7 с мощностью 7 кВт по электричеству и 11 кВт по теплу.

Что же касается частного жилого сектора, то ситуация с внедрением когенерации является более сложной по многим причинам, как техническим, так и экономическим, которые и подвергаются анализу в этой статье.

 

Технологии. Малые КГУ в Европе

Существует несколько технологий, на базе которых созданы и серийно выпускаются малые когенерационные установки для дома. Все они различаются в основном по способу преобразования газового топлива в электрическую энергию (КГУ для дома на других видах топлива — пеллетах, угле, дровах и т.д. — пока не производятся). Это небольшие газопоршневые двигатели внутреннего сгорания, топливные ячейки, двигатели Стирлинга и паровые двигатели (последние два вида можно объединить как двигатели внешнего сгорания). Ещё можно назвать микротурбины и термоэлектрические технологии, но они пока не вышли за рамки экспериментов и оптимистичных пресс-релизов.

Первые серийные домашние КГУ появились в Европе (и Японии) к началу 2000-х годов. Они были основаны на газопоршневом двигателе, через рубашку охлаждения которого прокачивалась вода, далее используемая для отопления.

Пионером и лидером европейской когенерации стала фирма Senertec Dachs, разработав и продав к настоящему моменту свыше 30 тыс. шт. различных КГУ на газопоршневых двигателях с электрической мощностью от 5,5 до 20 кВт. В настоящий момент компания продолжает производство этой линейки: к примеру, подходящая для частного дома модель Dachs G5.5 выдаёт до 5,5 кВт электрической мощности и до 15 кВт — тепловой, и стоит около 22 тыс. евро.

За Senertec последовали и другие, например, Valliant Group разработала и выпускает несколько моделей газопоршневых микро-КГУ: это модели Ecopower 1.0, 3.0 и 4.7, где цифровые индексы означают электрическую мощность, а тепловая составляет 2,5; 9,0 и 14 кВт, соответственно. Цены составляют: за Ecopower 1.0 — 12,3 тыс. евро (сейчас модель не предлагается), Ecopower 3.0 — 18,2 тыс. евро и за Ecopower 4.7 — 20,7 тыс. евро, соответственно [1].

Особняком стоит немецкая компания Otag, выпустившая небольшую партию необычных КГУ Lion PowerBlock. В основе этой модели лежит двухцилиндровый паровой двигатель со свободным поршнем и линейным электрогенератором мощностью до 2 кВт. Тепловая мощность КГУ достигала 16 кВт, но, к сожалению, в настоящий момент Lion PowerBlock не выпускается.

В начале 2010-х годов прошёл бум по созданию КГУ на базе двигателя Стирлинга. Взяв за основу свободнопоршневой двигатель Стирлинга компании Microgen Engine Corp., ряд европейских производителей разработали и выпускали свои «стирлинговые» когенерационные установки: среди известных моделей можно назвать Senertec Dachs SE, Viessmann Vitotwin 300-W, BAXI Ecogen.

Вследствие использования однотипного электрогенерирующего блока базовые технические характеристики у всех этих КГУ совпали: электрическая мощность 1 кВт, тепловая мощность 6 кВт (от двигателя). Дополнительную тепловую мощность обеспечивали отдельные газовые блоки 18–20 кВт. Стоимость когенерационных установок с двигателем Microgen составляла 12–20 тыс. евро [1], но в настоящий момент все перечисленные компании прекратили поставки своих установок с двигателем Стирлинга.

Сама компания Microgen сейчас предлагает только КГУ на дизельном двигателе с электрической мощностью 15 кВт.

Хотя в общем парке установленных домашних КГУ до сих пор преобладают газопоршневые системы (рис. 3), в последние годы основную ставку в Европе делают на технологии топливных элементов (ТЭ, fuel cells — топливные ячейки), так как из всех когенерационных технологий ТЭ обеспечивают самые «чистые» выбросы. За последние годы были разработаны и начато производство газовых КГУ на ТЭ сразу несколькими фирмами, к примеру назовём самые известные из них: Senertec с моделью InnoGen электрической мощностью 700 Вт, Viessmann с моделью Vitovalor 300-P мощностью 750 Вт и Buderus с моделью Logapower FC10 мощностью 700 Вт.

У первых двух моделей максимальная тепловая мощность около 20 кВт, у третьей — 24 кВт. Отличилась компания Solid Power, заявляющая свою модель BlueGEN как самую эффективную КГУ на ТЭ. Но это скорее домашний электрогенератор на ТЭ, так как при электрической мощности 1,5 кВт установка выдаёт 600 Вт тепловой мощности, что для отопления жилья совершенно недостаточно. Уровень цен в расчёте на 1 кВт для когенерационной установки с ТЭ самый высокий: базовые модели стоят от 14,5 тыс. до 25 тыс. евро, а учитывая услуги по монтажу, подключению и все опции — конечная стоимость для домовладельца может достигать 25–56 тыс. евро, в зависимости от компании-производителя [2].

Идеи малой когенерации пользуются огромной поддержкой в ЕС, стремящейся всеми силами сократить потребление ископаемого топлива, по многим причинам — экологическим, экономическим, и не в последнюю очередь политическим. Образована европейская ассоциация Cogen, которая продвигает когенерацию во всех сферах общества: устраивает конференции и встречи, выпускает информационные материалы, координирует меры поддержки со стороны структур ЕС, участвует в подготовке законодательства, касающегося малой энергетики, инициирует и продвигает внедрение мер господдержки микрои когенерации.

Один из самых значимых видов государственной поддержки в ЕС частных пользователей КГУ стал «входной тариф» (feed-in tariff). Например, в Великобритании, если КГУ соответствует требованиям «входного тарифа», то пользователю выплачивается 10 пенсов за каждый киловатт-час электричества, выработанный КГУ и потраченный на внутридомовые нужды. Если же этот киловатт-час потребитель направляет во внешнюю электрическую сеть, то получает дополнительно 3 пенса. Если учесть стоимость непотраченного сетевого электричества по тарифу 12,7 пенсов за 1 кВт·ч, то потенциальная экономия за отопительный период составит существенную сумму. Кроме «входного тарифа», очень значимой поддержкой можно назвать выплату EU Enefield grant в размере 3500 фунтов стерлингов, которую получает домовладелец при покупке КГУ [3]. Аналогичный уровень поддержки ЕС предписал всем своим странам-членам.

Тем не менее, несмотря на все предлагаемые финансовые стимулы и пропаганду сокращения выбросов, внедрение когенерации в частный жилой сектор в Европе пробуксовывает, несмотря на большую экономию на топливе и счетах за электричество (рис. 2), домовладельцы очень неохотно приобретают дорогостоящие КГУ, предпочитая проверенные дешёвые отопительные котлы. Как результат, к 2015 году в странах ЕС насчитывалось 40 тыс. уже установленных КГУ на фоне рынка отопительных котлов в размере 8 млн шт. лишь за один год! Слабым утешением для европейцев стало второе место по домашним КГУ в мире — 15 % от мировых установок, в то время как почти все остальные 85 % остаются за Японией (230 тыс. шт.) [4].

В своих отчётах [5] Cogen признает, что даже поставленные цели по продвижению к доли 25 % у всей когенерации в общем энергопотреблении в ЕС не достигнуты, а о доли домашней когенерации приходится говорить не в процентных долях, а в числах установленных КГУ. Сложившуюся ситуацию Cogen объясняет трудными экономическими условиями, неопределённостью глобального энергетического рынка, неосведомлённостью потребителей, слабой координацией структур ЕС и национальных правительств. Но работа продолжается: в рамках проекта Code2 разработана новая «дорожная карта» по развитию микрокогенерации в Европе, тем более что, по оценкам отчёта, сделанного в рамках этого проекта, в недалёком будущем рынок домашних КГУ в ЕС должен достигнуть многомиллиардных значений (рис. 3).

 

За океаном

Япония является мировым лидером во внедрении когенерации в частный жилой сектор: считается, что местные продажи КГУ превосходят европейские почти в десять раз! Основной технологией является газопоршневая КГУ на базе двигателя Honda или Yanmar, но правительство поддерживает КГУ на топливных элементах (ТЭ) при помощи программы Ene-Farm.

В рамках программы корпорации Tokyo Gas и Panasonic разработали и продают КГУ на ТЭ по ценам свыше $30 тыс., хотя обещается снижение до $20 тыс. Для сравнения, газопоршневые КГУ Ecowill на базе Honda стоят чуть более $10 тыс., и только их продано к 2013 году свыше 120 тыс. шт., на фоне 21 тыс. шт. КГУ на ТЭ.

Частично лидерство Японии по когенерации можно объяснить очень высокой стоимостью электричества (по сравнению с Европой) и повышенными сложностями с обеспечением страны топливными ресурсами. Тем не менее, даже мировой рекорд (230 тыс. шт. к 2015 году) по числу частных КГУ меркнет на фоне общего количества населения и частных домов, где можно было бы установить когенерационную установку. В самой Японии признают [6], что из-за своей высокой стоимости даже КГУ Ecowill доступна совсем не для каждого жителя.

Что касается Нового Света, то проблемы малой когенерации не обошли и их. В 2015 году американское правительственное агентство ARPA-E выпустило доклад [7], в котором признает, что частная когенерация в США, имеющая огромный потенциал в энергосбережении и сокращении выбросов, остаётся в зачаточном состоянии (менее тысячи установленных КГУ на фоне 70 млн газифицированных домовладений, пригодных для установки КГУ). В попытке стимулировать распространение КГУ в США ARPA-E объявило конкурс на создание недорогой (до $3000 за 1 кВт) КГУ мощностью 1 кВт и пообещало финансовую поддержку разработчикам и производителям.

 

В России

В России до последнего времени когенерационные установки бытового класса не предлагались, не считая нереализованных планов по поставкам немецкой когенерационной установки от компании Viessmann модели Vitotwin 300-W.

Другие зарубежные производители пока не объявляли о новых планах поставок своих домашних КГУ в Россию. Если обратиться к российским производителям КГУ, то они пока сосредоточились на выпуске установок среднего класса на базе отечественных и импортных газопоршневых и дизельных двигателей с мощностью по электричеству от 60 кВт и более.

Что же касается КГУ с электрической мощностью до 10 кВт, то в РФ деятельность в этой области пока не вышла за пределы исследований, разработок и экспериментов, но вот некоторые примеры.

В Москве научной группой «Промтеплоэнергетика» ведутся работы над созданием когенерационных паровых машин, сделаны широкие теоретические и экспериментальные исследования. Группой собран паровой двигатель путём конвертации автомобильного двигателя ВАЗ и успешно испытан с получением электрической мощности 2,15 кВт [8].

В Томске группа учёных ТУСУР работает над газогенераторной мобильной мини-ТЭЦ с электрической мощностью 10–30 кВт и потенциально пригодной для дополнения когенерационной функцией [9]. В Калуге на НПВП «Турбокон» создана и испытана гидропаровая турбина ГПТ-10 на электрическую мощность 10 кВт. Турбинные технологии хорошо подходят для процесса когенерации, но стоимость микротурбин, кака правило, значительно превышает стоимость ГПУ аналогичной мощности [10].

Производственная компания Научнопроизводственная фирма «Экип» совместно с ОАО «КАМАЗ» и МВТУ им. Баумана ведёт разработку свободнопоршневого многотопливного двигателя, и, по расчётам, модели П38-НС и ПГН-50 обеспечат номинальную мощность 8 кВт [11]. О возможности режима когенерации пока открытых сведений нет.

Автором статьи ведётся разработка газовой бытовой КГУ на прямоточном паровом двигателе с электрической мощностью до 2,5 кВт и тепловой мощностью до 25 кВт в рамках проекта «Кропат», но результаты пока ограничиваются удачными испытаниями прототипа [12].

 

Заключение

Наблюдая за непросто идущим процессом внедрения когенерации в сектор частного домовладения, можно сделать вывод, что для ускорения этого процесса необходимо предпринять новые активные действия как со стороны заинтересованных государственных структур, так и со стороны бизнес-сообщества, в частности, компаний-производителей КГУ. Накопленные данные, изложенные в статье, показывают, что даже объёмная господдержка (в некоторых европейских странах) в виде больших выплат частным домовладельцам за приобретение КГУ и выработанную энергию, не приводит к существенному росту числа установленных домашних КГУ. На фоне несомненных выгод для потребителя в виде экономии топлива, основным фактором, тормозящим массовую замену отопительных котлов на КГУ, остаётся слишком высокая цена существующих КГУ. И наиболее действенным инструментом в интенсификации распространения КГУ был бы комплекс мер, направленный на снижение цены для потребителя КГУ для домашнего использования.

В перечне таких мер можно назвать: разработку новых недорогих моделей КГУ, принципиально отличающихся от существующих типов; радикальная переработка существующих типов КГУ с целью снижения себестоимости; организация специального порядка сдачи КГУ в лизинг, субсидирование процентов по кредиту на КГУ, стимулирование беспроцентной рассрочки при покупке КГУ; частичную компенсацию розничной цены КГУ для потребителя в виде налоговых вычетов и других средств, а также финансовой и налоговой поддержки производителей и разработчиков КГУ.

И при совместной и продуктивной работе в этом направлении как государственных структур развития, так и научного и промышленного сообществ, есть все основания полагать, что развитие малой когенерации обретёт новое дыхание и общество получит весомые результаты в виде масштабного сокращения выбросов и потребления топливных ресурсов.

Когенрационные установки ФАС

Когенерационные установки – агрегаты, решающие задачи теплоснабжения и электроснабжения объекта. Когенерационная установка ФАС – это, по сути, мини ТЭЦ на газовом топливе. Она способна обеспечить теплом и электричеством многоквартирный жилой дом, небольшой коттеджный поселок или среднее предприятие. Основу установки составляет газовый электрогенератор, тепло от работы которого не рассеивается в пространстве, а используется для отопления, горячего водоснабжения и технических нужд. Поэтому суммарный КПД этого агрегата достигает 90%.

Модель	Мощность	Напряжение	Фаза	Вид топлива	Двигатель	Производитель	Гарантия	Цена
ФАС-50/70М	50/50 кВт	400 V	3	метан / суг	ММЗ 246. 4	Россия	24 месяца	по запросу	Описание

Принцип работы когенерационной установки

Для работы любой тепловой машины необходима разность температур, и газопоршневой двигатель не является исключением. Поэтому его нагревающиеся части необходимо постоянно охлаждать. В двигателях небольшой мощности вырабатываемое тепло отводится потоком воздуха, а в более мощных моделях используется жидкостный охлаждающий контур с радиатором. Оптимальный тепловой баланс достигается тогда, когда рассеивается половина тепловой энергии, получаемой от сгорания топлива. При этом КПД двигателя составляет 50%, и это является теоретическим пределом для тепловых машин. Реальное же его значение не превышает 40%, так как часть энергии в буквальном смысле слова вылетает в трубу вместе с горячими выхлопными газами. Кроме того, энергия расходуется на трение движущихся деталей и на нагрев обмоток электрогенератора при включенной нагрузке.

В когенерационных установках «лишнее» тепло не рассеивается в окружающем пространстве, а идет на нагрев жидкого теплоносителя, который отдает его не в радиаторе охлаждения, а в системах отопления, горячего водоснабжения, подогрева технологического оборудования. В простых агрегатах эти системы заменяют штатный радиатор, утилизируя тепло от блока цилиндров, а в более совершенных конструкциях используется тепло от всех деталей двигателя и генератора, а также тепловая энергия выхлопных газов.  

Особенности когенерационных установок ФАС

Когенерационные установки ФАС сделаны на базе двигателя ММЗ, разработанного для большегрузных автомобилей и изначально рассчитанного на долговременную непрерывную работу с высокими нагрузками, что обуславливает его надежность. Использование серийного автомобильного двигателя решает целый ряд вопросов с техническим обслуживанием и обеспечением запчастями, что особо актуально в отдаленных регионах. Двигатель адаптирован под все виды газового топлива – сжиженный пропан и пропан-бутановую смесь в любых пропорциях, а также газы на основе метана – природный газ, шахтный и сопутствующий газ, биогаз.

Когенерационная установка «Фасэнергомаш» производит 50 кВт электрической энергии и примерно столько же тепловой.

Главным отличием когенрационных установок ФАС от аналогичных конструкций является применение горизонтальных цилиндрических теплообменников на встречных потоках, в которых жидкости или газы приводятся не к средней результирующей температуре, а практически обмениваются ими. В установках ФАС задействованы три теплообменных контура. Первый собирает тепло от выхлопных газов, второй – от механических и электрических узлов двигателя и генератора, а третий передает его теплоносителю внешней сети, не допуская перегрева установки. При этом результирующий КПД может достигать 90%!    

Где купить когенерационные установки ФАС в Москве и Санкт-Петербурге

Купить когенерационные установки ФАС в Москве и Санкт-Петербурге вы сможете в компании «Газовые Энергетические Системы» по самым низким в России ценам. Наши специалисты подробно расскажут вам об особенностях их использования и помогут разработать систему теплоснабжения и электроснабжения объекта на их базе. В Москве и Спб когенерационную установку соберут и укомплектуют в точном соответствии с вашими индивидуальными требованиями в кратчайшие сроки. В других регионах вы можете обратиться в наши представительства в Череповце, Краснодаре, Екатеринбурге, Новосибирске и Владивостоке. Мы постоянно расширяем сеть наших дилеров и заинтересованы во взаимовыгодном сотрудничестве с представителями городов и регионов России и ближнего зарубежья.

Вернуться назад

• Главная
• Оборудование
• Газовые генераторы
• Газовые генераторы ФАС для постоянного и резервного электроснабжения
• Когенерационные установки ФАС (50 кВт)

Газопоршневая когенерационная установка, стоимость и цена в «Макс Моторс»

Последние пару десятилетий ситуация в сфере топливной энергетики нестабильна. Связано это с частными перебоями поставок топлива и снабжения энергией пользователей. Из-за данных проблем отрасль малой энергетики становится все более востребованной. Благоволит этому и процесс когенерации, который предполагает выработку электрической и тепловой энергии. Для того чтобы данный процесс был эффективным и безопасным используются газопоршневые когенерационные установки.

Суть и виды ГПУ

Газопоршневая установка – агрегат со сложной конструкцией, без которого невозможна работа малой ТЭЦ. За счет действия двигателя внутреннего сгорания, оборудование генерирует электрическую и тепловую энергию.

Оно бывает 3 видов:

• газопоршневые;
• паровые;
• дизельные.

Экономически выгодными и наиболее безопасными считаются установки, работающие на базе газопоршневого двигателя.

Устройство оборудования

Газопоршневая когенерационная установка состоит из нескольких основных блоков:

• 1 блок включает в себя газовый двигатель или поршень, работающий с источником энергии;
• 2 блок – это электрогенератор, благодаря которому осуществляется генерация энергии двигателя в электрическую;
• 3 блок предполагает систему утилизации тепла, принцип которой заключается в применении энергии горячих узлов;
• 4 блок – система контроля и управления установкой, состоящая из рычагов и датчиков.

Благодаря автоматизации работы всех узлов ГПУ, можно добиться максимального уровня КПД, равного 90%.

На чем основана работа установки?

Газопоршневый генератор работает на газообразном топливе различных видов: можно использоваться биогаз или более сложное по структуре топливо. Принцип работы двигателя осуществляется в процессе генерации газа в электрическую и тепловую энергию. Они вырабатываются одновременно. Это является одним из главных преимуществ газопоршневых установок. Подобный принцип увеличивает эффективность выработки энергии мини ТЭЦ и снижает расходы на топливо. При этом на газопоршневые установки цена остается достаточно стабильной и доступной.

Систему работы генератора можно разделить на 7 этапов:

• Подача газообразного топлива в систему.
• Подача воздуха в турбонагнетатель.
• Охлаждение воздушной массы и перегонка в топливную систему.
• Смешение газа и воздуха для образования воздушно-топливной массы.
• Сжигание топлива и выработка электрической энергии за счет вращения генератора с помощью двигателя.
• Сбор полученной энергии, состоящей из горячего выхлопного газа.
• Использование энергии: электрическая направляется по прямому назначению, а тепловая применяется в системах отопления, водоснабжения.

Газопоршневая установка вырабатывает больший объем тепла, нежели электроэнергии. Так, энергия, которую классические ТЭЦ выбрасывают в атмосферу, сохраняется и утилизируется в тепло, необходимое для различных нужд потребителей. Количество потерянной энергии в ГПУ сокращается с 40% до 5%.

Преимущества газопоршневых когенерационных установок

Эксплуатация ГПУ связана с их высокими техническими характеристиками. К основным достоинствам оборудования относят:

• Высокий уровень эффективности и производительности.
• Окупаемые затраты на покупку установки и топливо.
• Надежные топливные камеры, которые отличаются устойчивостью (перед различным качеством топлива) и достаточными объемами.
• Автоматизированная система работы и управления.
• Возможность объединения нескольких установок для получения большей производительности.
• Долговечность и износостойкость узлов.
• Возможность восстановления и ремонта механизмов.
• Большой модельный ряд с различными уровнями мощности.
• Возможность производства и монтажа установок в зависимости от экономических, природных и производственных потребностей.

Применение ГПУ с технологией когенерации является экономически целесообразным. Сравнивая газопоршневые генераторы с турбинными и дизельными агрегатами, следует отметить такие нюансы:

• Высокий уровень КПД электроэнергии.
• Устойчивость перед различными условиями работы. КПД ГПУ не зависит от изменений температуры или давления.
• Запуск поршневого двигателя можно производить множество раз. При этом старт в работе системы происходит в течение 1-2 минут.
• Продолжительный срок службы – до 80 000 моточасов.
• Минимум затрат на техническое обслуживание и проведение ремонтных работ.
• Сокращение затрат на топливо.
• Экологическая безопасность. Газопоршневые установки выделяют в 2 раза меньше углекислого газа и прочих вредных соединений в атмосферу.

Область применения ГПУ

Когенерационные газопоршневые установки используются для поставки тепловой и электрической энергии на различные объекты. Они незаменимы:

• Для дополнения мощности основным источникам энергии.
• Для обеспечения энергией домов и производственных объектов средней мощности. Так, при использовании нескольких установок в единой сети можно добиться большой эффективности КПД и обеспечить крупную сеть промышленных предприятий.
• При осуществлении строительства, ремонта зданий, работе на шахтах.
• В качестве резервного источника генерации энергии в сферах здравоохранения, образования, коммуникации, связи и транспорта.
• Для поставки тепловой и электрической энергии на удаленные промышленные и жилые объекты.
• ГПУ позволяют наладить систему бесперебойной подачи энергии на участках, где часто происходят сбои в работе основного источника.

В течение 15 лет компания «Макс Моторс» занимается продажей генераторов от марки INNIO Jenbacher, а также предлагает услуги по проектированию, строительству, монтажу, обслуживанию и ремонту ГПУ. В нашем распоряжении достаточно производственных мощностей и большой ассортимент оборудования для выполнения поставленных задач.

На газопоршневые установки стоимость остается вполне доступной, как и на прочее оборудование и комплектующие.

Технология когенерации и тригенерации | Эквент проектно-монтажное предприятие

 

Когенерация представляет собой высокоэффективное использование первичного источника энергии – газа, для получения двух форм полезной энергии – тепловой и электрической.
Главное преимущество когенерации перед обычными теплоэлектростанциями состоит в том, что преобразование энергии здесь происходит с большей эффективностью. Иными словами, система когенерации позволяет использовать то тепло, которое обычно просто теряется. При этом снижается потребность в покупной энергии на величину вырабатываемых тепловой и электрической энергии, что способствует уменьшению производственных расходов.
Когенерационная установка состоит из газового поршневого двигателя, генератора, системы отбора тепла и системы управления. Тепло отбирается из газовыхлопа, масляного холодильника и охлаждающей жидкости двигателя. При этом в среднем на 100 кВт электрической мощности потребитель получает 150-160 кВт тепловой мощности в виде горячей воды (900С-1150С) для отопления и горячего водоснабжения.

Почему когенерационые установки?
Когенерационные успешно покрывают потребность потребителей в дешевой электрической и тепловой энергии. Независимое электроснабжение влечет за собой целый ряд преимуществ.
Автономная работа когенерационных установок позволяет обеспечить потребителей электроэнергией со стабильными параметрами по частоте и по напряжению, тепловой энергией со стабильными параметрами по температуре и качественной горячей водой.
Когенерационные установки имеют эффективность использования топлива на 30% – 40% выше, чем оборудование, вырабатывающее только электроэнергию или только тепло.
Когенерационные установки более экологичны (требуется меньше топлива для производства такого же количества энергии) и более экономичны – при удачной разработке проекта, инвестиции на закупку и монтаж КУ постепенно окупятся за счет производства более дешевой электроэнергии и тепла).

Область применения
Потенциальными объектами для применения когенерации являются промышленные производства, заводы, предпринимательская сфера (пекарни, химчистки, и т.д.) нефтеперерабатывающие заводы, больницы, гостиницы, торговые центры, административные центры, фермы, объекты жилищной сферы – жилые здания и частные дома, общественные учреждения: больницы, курортные и лечебные заведения, бассейны, спортивные центры, казармы и т.д., собственные нужды газоперекачивающих станций, компрессорных станций, котельных и т. д.
В ряде применений утилизируемое тепло когенерационных установок используется в низкотемпературных производственных процессах, таких, как сушка, дубление, обработка пищевых продуктов, обогрев помещений и нагревание воды в зданиях, охлаждение помещений с помощью абсорбционных холодильных машин.
В качестве хладагента в абсорбционных чиллерах используется дистиллированная вода, а в качестве абсорбента – раствор бромистого лития.
Для производства холода абсорбционные чиллеры фирмы “SANYO” почти не используют электрическую энергию, а использование избыточной тепловой энергии в летний период позволяют равномерно загрузить оборудование и сократить сроки окупаемости.
Тригенерационный комплекс позволяет максимально снизить себестоимость электроэнергии, горячего водоснабжения, отопления и охлаждения для предприятия за счет использования собственной когенерационной электростанции в связке с абсорбционным чиллером
Для выравнивания пиков и провалов тепловых нагрузок иногда необходимо бывает предусмотреть тепловые аккумуляторы.
Когенерационные установки используются не только в качестве резервных, вспомогательных источников тепло- и электроэнергии, но и как независимые альтернативные мини ТЭЦ.

В качестве чего?
источника тепла – для систем отопления, для поддержания устойчивой температуры, для использования в технологических процессах или в качестве дополнительного источника отопления к уже имеющимся водяным системам отопления, а также источника электроэнергии – для совместной работы с электросетью,
Производимая электрическая энергия может быть подключена на распределительную сеть или использована в самостоятельных разводках. Аналогичным образом, нагревшаяся вода может быть подсоединена к централизованным теплосетям или использована в самостоятельных разводках в качестве воды для отопления и производства горячей воды для бытовых нужд. Тепло может быть произведено для собственных нужд или продажи.

Виды топлив.
Главным фактором, определяющим экономику когенерации, является стоимость топлива. Тепловая способность топлив, применяемых в поршневых двигателях, может колебаться в значительных пределах, что дает возможность выбрать наиболее дешевое газообразное топливо. Газовый двигатель может иметь несколько карбюраторов, что позволяет работать на разных сортах газа – природном, бутане, пропане, биогазе, мусорном газе, попутном газе нефтяных скважин.

Характеристика системы теплообмена
Система теплообмена образована двумя взаимно разделенными контурами.
В первичном контуре, который заполнен антифризом или химочищенной водой, передается тепло  от мотора и смазочного масла в утилизаторе теплообменном антифриза и от выхлопных газов в утилизаторе теплообменном газов. Регулирование теплопроизводительности осуществляется байпассированием газа.
Нагретый теплоноситель первичного контура передает тепло в основном теплообменнике сетевой воде. Основных теплообменников два – один рабочий, один резервный, что исключает потери тепла при выводе теплообменника на обслуживание.
В случае необходимости производства электрической энергии и недостаточном потреблении тепла во вторичном контуре, охлаждение первичного контура обеспечивается принудительным охлаждением.

Рентабельность когенераторных установок
На сегодняшний день существует множество аргументов в защиту выбора когенерационных технологий.
Когенерационные установки обладают замечательными особенностями: дешевизной электро- и теплоэнергии, близостью к потребителю, отсутствием необходимости в дорогостоящих ЛЭП и подстанциях, экологической безопасностью, мобильностью, легкостью монтажа и многими другими факторами.
Рассмотрим их подробнее.
Во-первых, сооружение подобных установок (электрической мощностью от 0,5 до 8МВт) не требует огромных капиталовложений. По сравнению с затратами на строительство новых электростанций, которые обходятся в $1000 – $1500 на один кВт мощности, удельная стоимость  1 кВт мощности предлагаемых когенерационных установок составляет $500 – $800.
Во-вторых, учитывая различие в себестоимости вырабатываемой электро- и теплоэнергии и тарифов монопольных энергоносителей, действующих на энергорынке, использование когенерационных установок экономически эффективно, т.е. когенерационные установки способны приносить прибыль.
Таким образом, когенераторные установки являются экономически привлекательными для промышленного потребителя. Затраты на проектирование, закупку, ввод в эксплуатацию и амортизацию подобных установок окупаются уже на 3 – 4 году эксплуатации при расчетном сроке службы оборудования 25-30 лет (180-192 тысячи часов).
Предлагаемые НПП “Мадек” установки имеют межремонтный ресурс 64 тыс. часов и низкую стоимость эксплуатационных расходов: расход газа – менее 0,3 м3, расход масла – менее 0,3 г на 1 кВт/час.

 

Современное отопление | Отопительное оборудование и инженерные системы

Отопительные технологии в наши дни развиваются стремительно: каждый год на профильных выставках появляются новые разработки. Вектор развития этих технологий определяют как экономические факторы, например, стоимость энергоносителей, так и социальные, в первую очередь — забота об окружающей среде и экономия ресурсов. Отопительные приборы, работающие на энергии из возобновляемых источников, — достойный ответ на требования нашего времени.

Тепловые насосы

• Фото 1

• Фото 2

• Фото 3

• Фото 4

Тепловые насосы функционируют (как и холодильная техника) благодаря поглощению тепла при переходе рабочего вещества (хладагента, например, фреона) из жидкого состояния в газообразное (испарение или кипение) и, наоборот, его выделению при обратной трансформации газа в жидкость (конденсация). По сути, тепловой насос — это «холодильник наоборот»: он нагревает, а не охлаждает, передавая энергию от менее нагретой среды более нагретой. Это позволяет использовать тепло воздуха, воды и грунта. Затраты энергии, необходимые для работы компрессора, в несколько раз меньше того количества, которое передается потребителям в виде тепла. Тепловые насосы подразделяются по схеме «источник тепла — вид вторичного теплоносителя» и бывают разных типов: «воздух-воздух», «воздух-вода», «вода-вода», «вода-воздух», «грунт-вода» (их еще называют «рассол-вода», подразумевая под рассолом незамерзающий теплоноситель, циркулирующий в грунтовом контуре установки).

Преимущества теплового насоса очевидны: он автономен, безопасен в эксплуатации, долговечен, обеспечивает отопление и ГВС.

В течение последних 15 лет популярность тепловых насосов очень выросла, особенно в развитых странах. Но необходимо учитывать тот факт, что этому росту способствует существующая в Европе государственная поддержка перехода на возобновляемые источники энергии, выражающаяся в частичной компенсации средств, затраченных на новое оборудование.

Фото 1.Настенный тепловой насос geoTHERM (Vaillant, Германия) «грунт-вода» мощностью 3 кВт
Фото 2. Воздушный модуль aroCOLLECT (Vaillant), внешний блок для тепловых насосов Vaillant flexoTHERM и flexoCOMPACT. Его номинальная мощность — 11 кВт
Фото 3. Новый тепловой насос V-Line, «грунт-вода» (Германия), дизайнерский тепловой насос System M, «воздух-вода» (Германия), тепловой насос Logatherm WLW196i IR «воздух-вода» (Германия)
Фото 4. Тепловой насос от Vaillant — flexoTHERM системы «грунт-вода»

---

Солнечные батареи

• Фото 1

• Фото 2

• Фото 3

Количество солнечного тепла, которое получает земля, многократно превышает энергетические потребности человечества. Пока масштабное освоение этого ре­­сурса сдерживается относительной до­­­ступ-ностью других теплоносителей, но, тем не менее, в мире ежегодно монтируются миллионы квадратных метров солнечных коллекторов и фотовольтаики. Солнечные нагревательные коллекто­­ры — эффективные и удобные устройства для улавливания лучей и преобразования их в тепловую энергию. Они бывают плоскими и вакуумными трубчатыми. Вся гелиоустановка состоит из коллектора, циркуляционного контура с регулирующей аппаратурой и резервуара для хранения горячей воды. Тепло от солнечного коллектора используется для ГВС и отопления дома. Солнечные батареи (фотовольтаика) преобразуют солнечную энергию в электрическую. Конструкционно батареи состоят из отдельных фотоэлементов, соединенных последовательно или параллельно.

Фото 1.Солнечные коллекторы WTS-F2 (Weishaupt, Германия) хорошо подходят для установки в отелях, спортивных центрах, многоквартирных домах
Фото 2. Солнечный коллектор SolvisLuna (Solvis, Германия): зеркало, на котором расположены трубки, улавливает дополнительно солнечную энергию
Фото 3. Коллекторы WTS-F2 (Weishaupt) крепятся на алюминиевый профиль, легкий, устойчивый к коррозии и стабильный

---

Пеллетные котлы

• Фото 1

• Фото 2

• Фото 3

Первый бытовой котел на пеллетном топливе появился в середине 1980-х годов, а через 10 лет эти отопительные приборы заняли прочное место на европейском рынке. Использование пеллет в качестве топлива экологически нейтрально: при их сжигании в атмосферу выделяется столько же СО2, сколько было поглощено растением в процессе его жизни. В производстве пеллет не применяются какие-либо химические добавки, поэтому эмиссия вредных веществ стремится к нулю. Древесные топливные пеллеты подразделяются на классы A1, A2 и B, для частных домовладений используются две первые категории. Подача топлива в пеллетный котел осуществляется разными способами. Многие компании выпускают несколько модификаций котлов: с бункерами, с приставными бункерами, а также котлы, в которые пеллеты подаются из хранилища по спиральному или вакуумному транспортеру. Хранилище для пеллет организуют в отдельном помещении, прилегающем к котельной.

Среди пеллетных котлов есть установки различной комплектации и уровня сложности. Выбор высокотехнологичной модели — возможность реализовать все функции управления и регулирования современных систем отопления, вплоть до диспетчеризации и изменения настроек с помощью смартфона или планшета. Но даже простой котел не обходится без электроники.

Фото 1. Pellematic (OekoFen, Австрия). Пеллетный котел Pelletti Touch (Paradigma, Германия)
Фото 2. Схема отопительной системы и ГВС частного дома на одну семью с помощью пеллетного котла Pellematic (OekoFEN)
Фото 3. Напольный пеллетный котел renerVIT (Vaillant)

---

Когенерационные установки

В настоящее время микроустановки для одновременной выработки тепла и электричества не очень популярны в нашей стране, но перспективы у них есть. С их помощью можно решить ряд проблем, например, перебои с поставками электроэнергии, автономное обеспечение частного жилья, и компенсировать пиковые нагрузки.

• Фото 1

• Фото 2

• Фото 3

Фото 1. Немецкая компания Vaillant выпускает когенерационные установки ecoPOWER 1.0, 3.0/4.7, а также ecoPOWER 20. 0 с диапазоном модуляции электрической мощности от 7 до 20 кВт. Преимущества мини-ТЭЦ очевидны: снижаются расходы на энергопотребление, энергопотери отсутствуют. В основе ecoPOWER 1.0 — газопоршневой двигатель Honda, обеспечивающий эффективность по электричеству 26,3% и полную эффективность 92%.
Фото 2. На схеме — когенерационная установка Viessmann в отопительно-энергетической системе дома на одну семью.
Фото 3. Контролировать работу когенерационной установки ecoPOWER от Vaillant можно с помощью приложений в смартфонах и планшетах.

---

Теплонакопительные баки

• Фото 1

• Фото 2

• Фото 3

Теплонакопительный бак — очень важный элемент любой современной отопительной системы. Надежно теплоизолированная емкость, с объемом, достаточным для покрытия потребностей конкретной семьи в горячей воде и отоплении, может быть подключена к генераторам тепла различных типов. В этом резервуаре горячая вода хранится до момента ее использования. Рассмотрим подключение накопительного бака к солнечному коллектору. Теп­лоизолированные трубы, по которым перемещается незамерзающая водногликолевая смесь, соединяют коллектор на крыше с емкостью в доме. Коллекторы передают энергию этой жидкости, она нагревает воду в резервуаре, а затем, уже охлажденная, снова направляется на крышу. В нижней части резервуара температура ниже всего, для бытовых нужд забирается вода из верхней части. Комбинация с так называемой станцией подготовки пресной воды помогает осуществлять подогрев гигиенической воды по проточному принципу.

Накопительные баки комплектуются всеми насосными группами к отопительным контурам и теплообменниками для различных генераторов тепла.

Для большей эффективности работы всей системы при выборе резервуара надо учитывать ряд аспектов. Высокие узкие модели демонстрируют хороший показатель температурного расслоения. Весьма полезны такие конструктивные элементы, как термо­­сифоны и блоки управления. А массивный изоляционный слой гарантирует минимальные теплопотери.

Фото 1. Новый буферный теплоаккумулирующий накопитель Puffermas 2 CTS Power (Cordivari, Италия) обеспечивает постоянное наличие в доме горячей воды для санитарных нужд в достаточном объеме. Модель была разработана для использования в единой системе с солнечными коллекторами, но ее можно подключать одновременно еще к нескольким источникам тепла, например, к тепловому насосу и отопительному котлу. Puffermas.
Фото 2. Накопительный бак Puffermas (Cordivari) подключен к солнечным коллекторам, тепловому котлу и подает горячую воду на отопление и для санитарных нужд.
Фото 3. На схеме — дом на одну семью, оснащенный накопительным бойлером (BDN, Германия).

---

New! Термоэлектрический генератор постоянного тока KIBOR для ТЭС когенерационные установки малой мощности цена

 

Термоэлектрические генераторы постоянного тока KIBOR предназначены для преобразования тепла в электричество. Мы представляем готовое решение по повышению общего кпд энергетической системы  и утилизации избыточного тепла вырабатываемого в тепловых пунктах, котлах и котельных установках, ТЭЦ и ТЭС для выработки электроэнергии, что и позволяет реализовать когенерационные установки.

Термоэлектрический модуль KIBOR электрической мощностью 500 Вт/48 В   Цена 135 000 руб

Основные технические параметры:   Выходная электрическая мощность 500 W Размеры (Д x Ш x В)    460×400×965 мм Выходное постоянное напряжение 48 В Выходной ток 12 А Внутреннее сопротивление  4,0 Ом Напряжение холостого хода 96 В Входная температура и скорость потока (масло)  280℃  0,25m³ /ч Температура охлаждения (вода) 30℃  0,5m³/ч Диаметр коллектора 1 дюйм Вес   72,5 кГ

Термоэлектрический генератор постоянного тока KIBOR  преобразует бросовую тепловую энергию

высокотемпературные термоэлектрический генератор постоянного тока

в полезную электрическую. Термоэлектрический преобразователь KIBOR состоит из девяти

среднетемпературный преобразователь термоэлектрический

металлических секций. Через 3 секции циркулирует горячее масло, через 6 секций прокачивается

генератор термоэлектрический модуль цена

вода для охлаждения. В задней части модуля находится металлический резервуар с горячим

когенерационные установки цена

маслом. Выходные провода цвет: плюс – красный, минус – черный. Термоэлектрический

когенерационные установки малой мощности

преобразователь может генерировать более 500 Вт если источником тепла является температура более 280℃.

ДОСТОИНСТВА. Термоэлектрический генератор постоянного тока KIBOR:

+ Необслуживаемые системы со сроком службы не менее 10 лет.

+ Бесшумная работа.

+ Круглосуточная выработка электроэнергии.

ОТЗЫВЫ Термоэлектрические генераторы постоянного тока KIBOR

ЗАПРОСЫ, ВОПРОСЫ, ОТВЕТЫ, НОВОСТИ

1.   Для каких тепловых станций подходят термоэлектрические генераторы постоянного тока?

– термоэлектрические генераторы подходят для всех типов тепловых станций, где есть температура более 350°С, например: газовые теплостанции, на угле, газотурбинные теплоэлектростанции, бензиновые и дизельные мини электростанции,  на биогазе и пеллетах, электростанции на топливных элементах  и даже заводы по утилизации мусора (мусоросжигающие заводы), там где можно реализовать когенерационные установки.

2. Какие перспективы применения высокотемпературных среднетемпературных термоэлектрических генераторов постоянного тока?

– перспективно применение термоэлектрических генераторов постоянного тока для реализации когенерационных установок в автономных тепло электростанциях на дровах и опилках, ТЭЦ на угле, тепло электрогенераторах на пеллетах и торфе и других энергетических установках по утилизации древесных, бытовых и промышленных отходов.

3. Какой максимальный срок эксплуатации и есть ли скидки на термоэлектрические модули?

Эффективность термоэлектрических генераторов снижается через 10 лет на 5-10%, через 20 лет на 10-20%, через 30 лет снижение более 30%. Скидки на модули при заказе от 10 шт конечно есть!

4.  Какие нормативные документы по энергосбережению?

– ФЗ РФ “О теплоснабжении” от 27 июля 2010 г. N 190

статья 3: Обеспечение приоритетного использования комбинированной выработки электрической и тепловой энергии для организации теплоснабжения.

– ФЗ РФ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» статья 14

– Постановление Правительства Российской Федерации от 31 декабря 2009 г. № 1225 «О требованиях к региональным и муниципальным программам в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности».

Новинки от KIBOR
Напольный кондиционер без воздуховода KIBOR 25	Уличный садово парковый светодиодный фонарь на солнечных батареях на опоре высотой 2,6 метра	Солнечные панели для фасада дома, монтаж навесного фасада из солнечных батарей	Распределенные солнечные электростанции KIBOR-SOLAR

 

Электростанция будущего прямо у вас дома

org/Person”> Даниэль Оберхаус

Наука

7 апреля 2020 г. 9:00

Если мы хотим больше возобновляемой энергии, наши сети должны будут управлять собой. Небольшой эксперимент в Колорадо освещает путь.

Как и микросети, виртуальные электростанции состоят из распределенных энергетических систем, таких как солнечные панели на крыше, зарядные устройства для электромобилей и аккумуляторные батареи. Разница в том, что виртуальные электростанции на самом деле не предназначены для отключения от общей сети. Фотограф: Эрик Такер/Getty Images

Катела Моран Эскобар всегда мечтала стать домовладельцем, но она никогда не думала, что ее первый дом станет энергетическим экспериментом. В июле прошлого года Эскобар и ее семья переехали в Basalt Vista, новый проект доступного жилья в маленьком городке Базальт, штат Колорадо, к северу от Аспена. Проект является защитой от стремительного роста цен на жилье в Долине Роринг-Форк, но это также и живая лаборатория для тестирования передовых технологий электросетей, которые могут превратить каждый дом в придаток децентрализованной электростанции.

Basalt Vista задуман как полностью электрическое сообщество, производящее столько энергии, сколько потребляет. Каждый дом оснащен зарядным устройством для электромобиля в гараже, большой аккумуляторной батареей в подвале и крышей, покрытой солнечными панелями. Дома объединены в микросеть, автономную сеть распределения электроэнергии, которая может работать независимо от региональной электросети. Их энергетические системы работают вместе, чтобы сбалансировать энергетическую нагрузку по всему району: солнечные панели собирают энергию, подключенные электромобили могут накапливать электроэнергию по мере необходимости, а большие аккумуляторные батареи могут обеспечивать электроэнергию, когда солнце не светит.

Но что делает микросеть Basalt Vista уникальной, так это то, что она автономно распределяет энергию. В подвале каждого дома есть подключенный к Интернету блок управления с экспериментальным программным обеспечением, которое постоянно оптимизирует распределение электроэнергии по микросети и поток энергии в более крупную региональную сеть и из нее. Когда один дом производит больше энергии, чем ему нужно, он может самостоятельно принять решение о перераспределении ее между соседями или сохранении на потом. «Нам не нужно иметь дело ни с каким оборудованием», — говорит Эскобар. «Дом работает сам по себе».

Basalt Vista — испытательный стенд для так называемой «виртуальной электростанции» — сети самооптимизирующихся энергетических ресурсов, которая разделяет централизованное энергоснабжение и распределяет его по сети. Как и микросети, виртуальные электростанции состоят из распределенных энергетических систем, таких как солнечные панели на крыше, зарядные устройства для электромобилей и аккумуляторные батареи. Разница в том, что виртуальные электростанции на самом деле не предназначены для отключения от большой сети. Вместо этого они объединяют и контролируют распределенные источники энергии, чтобы выполнять функции крупной централизованной электростанции — генерировать и хранить электроэнергию — для более широкой сети.

Эта виртуальная электростанция может служить противоядием от присущей возобновляемым источникам энергии изменчивости за счет эффективного согласования спроса и предложения среди широко распределенных производителей и потребителей электроэнергии. На данный момент технология существует в подвалах Эскобар и ее соседей по Базальтовой Висте. Но если эксперимент увенчается успехом, однажды он сможет контролировать электроэнергию для миллионов других семей.

«Традиционно мы поставляли электроэнергию по односторонней сети передачи и распределения от централизованных электростанций к относительно пассивным потребителям», — говорит Брайан Ханнеган, генеральный директор Holy Cross Energy, небольшой некоммерческой коммунальной компании, которая обслуживает Базальт, Аспен, и другие близлежащие общины в Колорадо. «Эта архитектура резко меняется, и теперь потребители тоже производят продукцию. Электростанции больше не являются большими и централизованными; они многочисленны и распределены».

Самые популярные

Рабочие устанавливают солнечные панели на крыше одного из новых домов в Basalt Vista, полностью электрическом жилом комплексе с нулевым уровнем выбросов в Колорадо.

Предоставлено Holy Cross Energy

До того, как он возглавил Holy Cross в 2018 году, Ханнеган был директором-основателем Центра интеграции энергетических систем в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии за пределами Денвера. Объект был задуман как «сетка в коробке», где исследователи могли бы изучать, как солнечные батареи, электромобили, системы хранения аккумуляторов и другие так называемые «распределенные энергетические ресурсы» влияют на то, как электричество перемещается по сети.

По мере того, как все больше домов и предприятий устанавливают свои собственные возобновляемые системы генерации и хранения, централизованным коммунальным службам становится все труднее управлять спросом и предложением электроэнергии. Обеспечение того, чтобы электричество доставлялось потребителям, которые в нем нуждаются, и тогда, когда оно им нужно, проще, если у вас есть небольшое количество крупных электростанций, работающих на предсказуемых видах топлива, таких как уголь, природный газ или ядерная энергия. Но энергия, производимая распределенными энергетическими системами, имеет тенденцию быть возобновляемой и, следовательно, сильно изменчивой — иногда светит солнце, иногда нет. Кроме того, есть много распределенных систем. Вместо управления несколькими крупными электростанциями коммунальным предприятиям пришлось бы управлять миллионами малых.

«Коммунальные предприятия переходят от простой продажи электроэнергии конечным пользователям к управлению сетями и потоками электроэнергии», — говорит Хареш Камат, старший менеджер программы распределенных энергетических ресурсов в некоммерческом Исследовательском институте электроэнергетики. «Есть много преимуществ в том, чтобы эти энергетические системы были рядом с конечными пользователями, особенно если у коммунальных предприятий есть способ организовать и координировать их».

Производство и хранение возобновляемой энергии ближе к месту ее использования может повысить отказоустойчивость сети, гарантируя, что электричество будет поступать к пользователям, даже если остальная часть сети будет повреждена лесными пожарами или другими стихийными бедствиями. Но цена устойчивости — эффективность. Распространение распределенных, переменных источников энергии создает неопределенность спроса на электроэнергию; утилиты будут либо производить слишком много, либо недостаточно. Для Ханнегана и его коллег из Центра интеграции энергетических систем NREL было ясно, что для создания экологически чистой и надежной системы электроснабжения и эффективны, сеть будущего должна будет в значительной степени управлять собой.

Самый популярный

Программа УЗЛОВ. Идея, по словам руководителя проекта NODES Андрея Бернштейна, заключалась в создании алгоритмов, оптимизирующих распределение электроэнергии как на уровне отдельных домов, так и на уровне всей сети.

«Проблема в том, что современная технология не способна интегрировать очень большие объемы распределенных энергетических ресурсов, — говорит Бернштейн. «То, что производит NODES, — это платформа plug-and-play, которая позволяет интегрировать миллионы устройств, таких как солнечные панели, аккумуляторы и электромобили, которыми можно управлять на границе системы».

Алгоритмы, разработанные Бернштейном и его коллегами, превращают сетку в улицу с двусторонним движением. Вместо нисходящего подхода, при котором централизованная коммунальная служба распределяет электроэнергию конечным пользователям, программное обеспечение для автономного управления позволяет распределенным энергетическим системам возвращать избыточную электроэнергию обратно в более крупную сеть наиболее эффективным способом. Если это солнечный день, а солнечные панели на крыше производят гораздо больше энергии, чем нужно их владельцам, у коммунальных предприятий нет причин сжигать столько угля или природного газа. Но без сети автономных контроллеров, следящих за распределенной генерацией, коммунальное предприятие остается в слепой зоне и не может воспользоваться избыточной чистой энергией.

Программное обеспечение для управления автономной сетью, разработанное в NREL, предназначено для работы с десятками тысяч энергетических систем. Но то, что работает в лаборатории, не обязательно сможет справиться с хаосом реальной жизни. Итак, после трех лет тестирования алгоритмов в лаборатории NREL «сетка в коробке» команда NODES была готова протестировать его в полевых условиях. Автономное программное обеспечение сначала было протестировано в микросети на небольшом винограднике в Калифорнии, а затем было установлено в небольших блоках управления в подвалах первых четырех домов, построенных в Basalt Vista.

Принятие Holy Cross автономного программного обеспечения для управления сетью показывает, что распространение распределенных систем возобновляемой энергии не обязательно представляет смертельную угрозу для электроэнергетических компаний. С точки зрения коммунальных служб, рост количества солнечных панелей на крышах, аккумуляторных батарей и других распределенных энергетических систем усложнил задачу эффективного и надежного обеспечения электроэнергией. Эксперимент Basalt Vista может быть небольшим, но он доказывает, что можно автономно управлять распределенными системами возобновляемой энергии, чтобы повысить надежность сети.

«В большинстве мест коммунальным предприятиям по-прежнему сложно понять, как использовать распределенные ресурсы в масштабе, — говорит Чаз Теплин, менеджер по электроэнергетике в Институте Роки-Маунтин, независимой исследовательской организации в области устойчивого развития. «Я думаю, что то, что делает Holy Cross, действительно здорово, потому что они используют совместный подход, когда каждый может извлечь выгоду из того, что они приносят к столу».

Эскобар говорит, что жизнь в энергетическом эксперименте имеет свои преимущества. В дополнение к экологическим преимуществам проживания в доме, который производит столько энергии, сколько потребляет, она говорит, что это также легко сказывается на банковском счете ее семьи. Летом, по словам Эскобар, ее счета за электричество составляли всего 12 долларов в месяц. Зимой счета были выше, потому что дому требуется больше электроэнергии для работы обогревателей, но Эскобар говорит, что ожидает значительной экономии на своих счетах за электроэнергию в среднем в течение года. «Жить в доступном доме с нулевым потреблением энергии полезно для окружающей среды и наших финансов», — говорит Эскобар. «Я надеюсь, что эту модель можно воспроизвести в других местах».

Самый популярный

Basalt Vista является пионером в области автономного управления системами возобновляемой энергии, но вряд ли это единственная утилита, исследующая виртуальные электростанции. В штате Юта новый жилой комплекс на 600 квартир был оснащен солнечными панелями и аккумуляторными батареями, которые обеспечивают резервное питание и реагирование на спрос для местной коммунальной службы Rocky Mountain Power. А Green Mountain Power из Вермонта субсидировала установку аккумуляторных систем Tesla Powerwall в домах людей, чтобы компенсировать пиковый спрос на электроэнергию летом.

До сих пор результаты испытаний виртуальной электростанции были многообещающими. Они помогают коммунальным предприятиям и их клиентам экономить деньги, увеличивают количество систем возобновляемой энергии в сети и повышают отказоустойчивость местных энергосетей. Каждое из этих испытаний было относительно небольшим, но появление технологий автономного управления сетью указывает на будущее, в котором каждый дом также может быть электростанцией.

---

Другие замечательные истории WIRED

• Специальный выпуск: Как мы все решим климатический кризис
• Почему жизнь во время пандемии кажется такой сюрреалистичной
• Хорошо, Зумер! Как стать опытным пользователем видеоконференцсвязи
• Удивительная роль почтовой службы в выживании в конце света
• Работники Amazon сталкиваются с большими рисками и ограниченным выбором
• 👁 Почему ИИ не может уловить причину и следствие? Плюс: получайте последние новости об искусственном интеллекте
• 🏃🏽‍♀️ Хотите лучшие инструменты для здоровья? Ознакомьтесь с подборкой нашей командой Gear лучших фитнес-трекеров, беговой экипировки (включая обувь и носки) и лучших наушников 9.0030

Дэниел Оберхаус — штатный автор WIRED, где он освещает исследования космоса и будущее энергетики. Он является автором книги Extraterrestrial Languages ​​ (MIT Press, 2019) и ранее был редактором новостей в Motherboard.

ТемыЭлектроэнергияЭлектросетьЭлектричествоЭнергия

Еще от WIRED

Электростанция для дома

Утрехт, город с населением 350 000 человек, в основном передвигающийся на велосипедах, расположенный к югу от Амстердама, стал испытательным полигоном для методов двунаправленной зарядки, которые вызывают живой интерес автопроизводителей, инженеров, городских менеджеров и энергетических компаний во всем мире. Эта инициатива реализуется в условиях, когда обычные граждане хотят путешествовать, не вызывая выбросов, и все больше осознают ценность возобновляемых источников энергии и энергетической безопасности.

«Мы хотели перемен, — говорит Элко Эеренберг, один из заместителей мэра Утрехта и олдермен по вопросам развития, образования и общественного здравоохранения. Часть изменений связана с расширением городской сети зарядки электромобилей. «Мы хотим предсказать, где нам нужно построить следующую электрическую зарядную станцию».

Так что это хороший момент, чтобы подумать о том, где впервые появились концепции «автомобиль-сеть», и увидеть в Утрехте, как далеко они продвинулись.

Прошло 25 года с тех пор, как эксперт по энергетике и окружающей среде Делавэрского университета Уиллетт Кемптон и экономист по энергетике из колледжа Грин-Маунтин Стив Летендре описали то, что они видели как «зарождающееся взаимодействие между электромобилями и системой электроснабжения». Этот дуэт вместе с Тимоти Липманом из Калифорнийского университета в Беркли и Алеком Бруксом из AC Propulsion заложил основу для передачи энергии от транспортного средства к сети.

Инвертор преобразует переменный ток в постоянный ток при зарядке автомобиля и обратно при подаче электроэнергии в сеть. Это хорошо для сетки. Еще предстоит ясно показать, почему это хорошо для водителя.

Их первоначальная идея заключалась в том, что автомобили в гараже будут иметь двустороннее компьютерное подключение к электросети, которая сможет получать питание от автомобиля, а также обеспечивать его питанием. Кемптон и Летендре Статья 1997 года в журнале Transportation Research описывает, как энергия аккумуляторов от электромобилей в домах людей будет питать сеть во время аварийной ситуации или отключения электроэнергии. С уличными зарядными устройствами вам даже не понадобится дом.

В двунаправленной зарядке используется инвертор размером с житницу, расположенный либо в специальном зарядном устройстве, либо на борту автомобиля. Инвертор преобразует переменный ток в постоянный ток при зарядке автомобиля и обратно при подаче электроэнергии в сеть. Это хорошо для сетки. Еще предстоит ясно показать, почему это хорошо для водителя.

Это животрепещущий вопрос. Владельцы автомобилей могут заработать немного денег, возвращая немного энергии в сеть в подходящее время, или могут сэкономить на своих счетах за электроэнергию, или могут таким образом косвенно субсидировать эксплуатацию своих автомобилей. Но с того момента, как Кемптон и Летендре изложили концепцию, потенциальные пользователи также опасались потерять деньги из-за износа батареи. То есть, не приведет ли циклирование батареи к преждевременному износу самого сердца автомобиля? Эти нерешенные вопросы сделали неясным, приживутся ли когда-нибудь технологии «автомобиль-сеть».

Наблюдатели за рынком стали свидетелями целой череды моментов, когда технология «автомобиль-сеть» практически достигла цели. В 2011 году в Соединенных Штатах Университет Делавэра и базирующаяся в Нью-Джерси коммунальная компания NRG Energy подписали технологическая лицензия на первое коммерческое развертывание технологии «автомобиль-сеть». Их исследовательское партнерство длилось четыре года.

В последние годы наблюдается всплеск этих пилотных проектов в Европе и США, а также в Китае, Японии и Южной Корее. В Соединенном Королевстве эксперименты в настоящее время происходит в загородных домах с использованием внешних настенных зарядных устройств, измеряемых для предоставления владельцам транспортных средств кредита на их счета за коммунальные услуги в обмен на загрузку аккумулятора в часы пик. Другие испытания включают коммерческие автопарки, набор фургонов в Копенгагене, два электрических школьных автобуса в Иллинойсе и пять в Нью-Йорке.

Однако эти пилотные программы так и остались пилотными. Ни одна из них не превратилась в крупномасштабную систему. Это может скоро измениться. Опасения по поводу износа аккумуляторов ослабевают. В прошлом году Хета Ганди и Эндрю Уайт из Университет Рочестера смоделировал экономику перехода от транспортного средства к сети и обнаружил, что затраты на износ аккумуляторов минимальны. Ганди и Уайт также отметили, что капитальные затраты на батареи со временем заметно снизились: с более чем 1000 долларов США за киловатт-час в 2010 году до примерно 140 долларов США в 2020 году.

По мере того, как технология перехода от транспортного средства к сети становится доступной, Утрехт становится одним из первых мест, где ее полностью внедряют.

Ключевая сила изменений, происходящих в этом продуваемом всеми ветрами голландском городе, — это не тенденция мирового рынка или зрелость инженерных решений. Это мотивированные люди, которые также оказываются в нужном месте в нужное время.

Один из них — Робин Берг, основавший компанию под названием We Drive Solar из его дома в Утрехте в 2016 году. Он превратился в оператора по совместному использованию автомобилей с 225 электромобилями различных марок и моделей — в основном Renault Zoes, а также Tesla Model 3s, Hyundai Konas и Hyundai Ioniq 5s. Попутно привлекая партнеров, Берг наметил способы обеспечить двунаправленную зарядку для парка We Drive Solar. Сейчас в его компании 27 автомобилей с возможностью двунаправленного движения, и ожидается, что в ближайшие месяцы будет добавлено еще 150.

В 2019 году король Нидерландов Виллем-Александр руководил установкой двунаправленной зарядной станции в Утрехте. Здесь король [в центре] показан вместе с Робином Бергом [слева], основателем We Drive Solar, и Жеромом Панно [справа], генеральным менеджером Renault в Бельгии, Нидерландах и Люксембурге. Патрик ван Катвейк/Getty Images

Собрать этот флот было непросто. Два двунаправленных Renault Zoe We Drive Solar — это прототипы, которые Берг получил в партнерстве с французским автопроизводителем. Серийные Zoe, способные к двунаправленной зарядке, еще не вышли. В апреле прошлого года Hyundai поставила We Drive Solar 25 двунаправленных дальнобойных Ioniq 5. Это серийные автомобили с модифицированным программным обеспечением, которые Hyundai выпускает в небольшом количестве. Компания планирует внедрить эту технологию в стандартную комплектацию будущей модели.

1500 абонентов We Drive Solar не должны беспокоиться об износе аккумуляторов — если это проблема компании, то Берг так не думает. «Мы никогда не доходим до краев аккумулятора», — говорит он, имея в виду, что аккумулятор никогда не заряжается до достаточно высокого или низкого уровня, чтобы существенно сократить срок его службы.

We Drive Solar — это не бесплатный сервис, который можно забрать из приложения и доставить туда, куда вы хотите. Для автомобилей предусмотрены специальные парковочные места. Абоненты бронируют свои автомобили, забирают и сдают их в одном и том же месте и ездят на них, куда хотят. В тот день, когда я был у Берга, две его машины направлялись в швейцарские Альпы, а одна направлялась в Норвегию. Берг хочет, чтобы его клиенты рассматривали определенные автомобили (и связанные с ними парковочные места) как свои собственные и регулярно пользовались одним и тем же транспортным средством, обретая чувство собственности на то, чем они вообще не владеют.

То, что Берг сделал решительный шаг в сфере совместного использования электромобилей и, в частности, в сетевых технологиях, таких как двунаправленная зарядка, неудивительно. В начале 2000-х он основал местного поставщика услуг под названием LomboXnet, установив антенны Wi-Fi в пределах прямой видимости на шпиле церкви и на крыше одного из самых высоких отелей города. Когда интернет-трафик начал переполнять его радиосеть, он проложил оптоволоконный кабель.

В 2007 году Берг получил контракт на установку солнечных батарей на крыше местной школы с идеей создания микросети. Сейчас он управляет 10 000 панелями на крышах школ по всему городу. В его шкафу в прихожей стоит коллекция счетчиков электроэнергии, которые отслеживают солнечную энергию, частично поступающую в аккумуляторы электромобилей его компании — отсюда и название компании We Drive Solar.

Берг не узнал о двунаправленной зарядке через Кемптона или кого-либо из первых чемпионов технологии «автомобиль-сеть». Он услышал об этом из-за Катастрофа на АЭС Фукусима десять лет назад. В то время у него был Nissan Leaf, и он читал о том, как эти автомобили обеспечивали аварийное электроснабжение в районе Фукусимы.

«Хорошо, это интересная технология», — вспоминает Берг. «Есть ли способ масштабировать его здесь?» Nissan согласился отправить ему двунаправленное зарядное устройство, и Берг позвонил градостроителям Утрехта, сказав, что хочет проложить для него кабель. Это привело к большему количеству контактов, в том числе в компании, управляющей местной низковольтной сетью, Стедин. После того, как он установил свое зарядное устройство, инженеры Стедина захотели узнать, почему его счетчик иногда работал в обратном направлении. Позже Ирэн тен Дам из Утрехтского агентства регионального развития узнала об его эксперименте и была заинтригована, став сторонником двунаправленной зарядки.

Берг и люди, работающие в городе, которым нравилось то, что он делал, привлекли новых партнеров, в том числе Стедина, разработчиков программного обеспечения и производителя зарядных станций. К 2019 году Виллем-Александр, король Нидерландов, руководил установкой двунаправленной зарядной станции в Утрехте. «Как для города, так и для сетевого оператора самое замечательное то, что они всегда ищут способы масштабирования», — говорит Берг. Они не просто хотят сделать проект и сделать отчет о нем, говорит он. Они действительно хотят перейти к следующему шагу.

Следующие шаги происходят все быстрее. В настоящее время в Утрехте имеется 800 двунаправленных зарядных устройств, разработанных и изготовленных голландской инженерной фирмой NieuweWeme. Скоро городу понадобится гораздо больше.

Количество зарядных станций в Утрехте резко возросло за последнее десятилетие.

«Люди покупают все больше и больше электромобилей, — говорит олдермен Иренберг. Городские власти заметили всплеск таких покупок в последние годы только для того, чтобы услышать жалобы от жителей Утрехта на то, что им пришлось пройти долгий процесс подачи заявок, чтобы установить зарядное устройство там, где они могли бы его использовать. Эеренберг, ученый-компьютерщик по образованию, все еще работает над тем, чтобы развязать эти узлы. Он понимает, что город должен двигаться быстрее, если он хочет выполнить требование правительства Нидерландов о том, чтобы через восемь лет все новые автомобили были с нулевым уровнем выбросов.

Количество энергии, используемой для зарядки электромобилей в Утрехте, резко возросло в последние годы.

Несмотря на то, что аналогичные предписания по увеличению количества автомобилей с нулевым уровнем выбросов на дорогах в Нью-Йорке и Калифорнии в прошлом не срабатывали, сейчас потребность в электрификации автомобилей возрастает. И городские власти Утрехта хотят опередить спрос на более экологичные транспортные решения. Это город, который только что построил центральный подземный гараж на 12 500 велосипедов и потратил годы на то, чтобы прорыть автостраду, проходящую через центр города, и заменить ее каналом во имя чистого воздуха и здорового городского образа жизни.

Движущей силой этих изменений является Маттейс Кок, городской менеджер по энергопереходу. Он провел меня — естественно, на велосипеде — по новой зеленой инфраструктуре Утрехта, указав на некоторые недавние дополнения, такие как стационарная батарея, предназначенная для хранения солнечной энергии от множества панелей, которые планируется установить в местном жилом комплексе.

На этой карте Утрехта показана городская инфраструктура для зарядки электромобилей. Оранжевые точки — расположение существующих зарядных станций; красные точки обозначают разрабатываемые зарядные станции. Зеленые точки — возможные места для будущих зарядных станций.

«Вот почему мы все это делаем», — говорит Кок, отходя от своего велосипеда и указывая на кирпичный сарай, в котором находится трансформатор мощностью 400 киловатт. Эти трансформаторы являются последним звеном в цепи, которая идет от электростанции к высоковольтным проводам, к подстанциям среднего напряжения, к низковольтным трансформаторам и кухням людей.

В обычном городе таких трансформаторов тысячи. Но если слишком много электромобилей в одном районе нуждаются в зарядке, такие трансформаторы могут легко перегрузиться. Двунаправленная зарядка обещает облегчить такие проблемы.

Кок работает с другими в городском правительстве над сбором данных и созданием карт, разделяющих город на районы. Каждый из них аннотирован данными о населении, типах домохозяйств, транспортных средств и других данных. Вместе с нанятой группой по анализу данных и при участии обычных граждан они разработали алгоритм, основанный на политике, чтобы помочь выбрать лучшие места для новых зарядных станций. Город также включил стимулы для развертывания двунаправленных зарядных устройств в свои 10-летние контракты с операторами зарядных станций для транспортных средств. Итак, в этих зарядках пошли.

Эксперты ожидают, что двунаправленная зарядка будет особенно хорошо работать для транспортных средств, которые являются частью автопарка, движение которого предсказуемо. В таких случаях оператор может легко запрограммировать, когда заряжать и разряжать автомобильный аккумулятор.

We Drive Solar зарабатывает кредит, отправляя энергию аккумуляторов из своего парка в местную сеть в периоды пикового спроса и подзаряжая аккумуляторы автомобилей в непиковые часы. Если это так хорошо, водители не теряют запас хода, который им может понадобиться, когда они забирают свои машины. И эти ежедневные сделки по энергоснабжению помогают снизить цены для абонентов.

Поощрение схем совместного использования автомобилей, таких как We Drive Solar, нравится властям Утрехта из-за проблем с парковкой — хронической болезни, характерной для большинства растущих городов. Огромная строительная площадка недалеко от центра Утрехта скоро добавит 10 000 новых квартир. Дополнительное жилье приветствуется, но дополнительных 10 000 автомобилей не будет. Планировщики хотят, чтобы это соотношение было больше похоже на одну машину на каждые 10 домохозяйств, и количество выделенных общественных парковок в новых районах будет отражать эту цель.

Некоторые автомобили We Drive Solar, в том числе Hyundai Ioniq 5, поддерживают двунаправленную зарядку. We Drive Solar

Прогнозы крупномасштабной электрификации транспорта в Европе обескураживают. Согласно отчету Eurelectric/Deloitte, к 2030 году в Европе может быть от 50 до 70 миллионов электромобилей, для чего потребуется несколько миллионов новых точек зарядки, двунаправленных или иных. Для поддержки этих новых станций распределительным сетям потребуются сотни миллиардов евро инвестиций.

За утро до того, как Эеренберг сел со мной в мэрии, чтобы объяснить алгоритм планирования Утрехтской зарядной станции, на Украине разразилась война. Цены на энергоносители в настоящее время напрягают многие домохозяйства до предела. Бензин достиг 6 долларов за галлон (если не больше) в некоторых местах в Соединенных Штатах. В середине июня в Германии водителю скромного VW Golf пришлось заплатить около 100 евро (более 100 долларов США) за заправку бака. В Великобритании счета за коммунальные услуги выросли в среднем более чем на 50 процентов 1 апреля.

Война перевернула энергетическую политику на европейском континенте и во всем мире, сосредоточив внимание людей на энергетической независимости и безопасности и укрепив уже начатую политику, такую ​​как создание зон без выбросов в центрах городов и замена обычных автомобилей электрическими. те. Часто неясно, как лучше осуществить необходимые изменения, но моделирование может помочь.

Нико Бринкель, работающий над докторской диссертацией в Лаборатория интеграции фотогальваники Вильфрида ван Сарка в Утрехтском университете фокусирует свои модели на местном уровне. В Согласно своим расчетам, в Утрехте и его окрестностях укрепление низковольтной сети стоит около 17 000 евро за трансформатор и около 100 000 евро за километр сменного кабеля. «Если мы перейдем к полностью электрической системе, если мы добавим много энергии ветра, много солнечной энергии, много тепловых насосов, много электромобилей…», — его голос затихает. «Наша сеть не была предназначена для этого».

Но электрическая инфраструктура должна не отставать. Одно из исследований Бринкеля предполагает, что если бы большая часть зарядных устройств для электромобилей была двунаправленной, такие расходы можно было бы распределить более управляемым образом. «В идеале, я думаю, было бы лучше, если бы всех новых зарядных устройств были двунаправленными», — говорит он. «Дополнительные расходы не так уж велики».

Берга не нужно убеждать. Он думал о том, что двунаправленная зарядка предлагает всем Нидерландам. Он полагает, что 1,5 миллиона электромобилей с двунаправленными возможностями — в стране с 8 миллионами автомобилей — уравновесят национальную энергосистему. «Тогда с возобновляемой энергией можно было делать что угодно», — говорит он.

Учитывая, что в его стране всего сотни автомобилей, способных заряжаться в обоих направлениях, 1,5 миллиона — это большое число. Но однажды голландцы действительно могут туда добраться.

Эта статья опубликована в печатном выпуске за август 2022 года под названием «Дорожное испытание технологии «автомобиль-сеть».

Что такое когенерационная установка? Введение в системы ТЭЦ

Этот пост предназначен для всех, кто когда-либо задавался вопросом , что такое когенерационная установка или как она работает.

Термин «когенерация», также известный как комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ), описывает одновременное производство электроэнергии и полезного тепла из одного первичного источника энергии, часто природного газа или биотоплива.

Существует несколько определений системы когенерации, но в целом этот термин применяется, когда один источник топлива производит две или более формы энергии. Когенерацию также иногда называют переработанной энергией.

Как работает когенерационная установка?

Когда электростанция вырабатывает электричество, она производит тепло. Если завод выделяет это тепло в окружающую среду в виде выхлопных газов, это представляет собой огромную трату энергии. Большую часть этого тепла можно уловить и использовать для других целей. Когда происходит повторное использование тепла, электростанция работает как когенерационная система.

Процесс когенерации может повысить общую эффективность использования энергии, в типичных системах от 65 до 90 процентов. Предприятия, использующие когенерацию, могут снизить эксплуатационные расходы и повысить свою самодостаточность, одновременно сокращая выбросы парниковых газов и загрязняющих веществ.

История создания ТЭЦ

Томас Эдисон, которого часто называют величайшим изобретателем Америки, спроектировал и построил станцию ​​Перл-Стрит в Нью-Йорке в 1892 году.

Концепция комбинированного производства тепла и электроэнергии не нова. Европа и США использовали формы ТЭЦ еще с 1880 по 189 гг.0. В те годы многие отрасли промышленности использовали свои собственные угольные электростанции для выработки электроэнергии, которая питала их мельницы, фабрики или шахты.

Пар, полученный в качестве побочного продукта, использовался в качестве тепловой энергии для различных промышленных процессов или для обогрева помещений.

Томас Эдисон спроектировал и построил первую коммерческую электростанцию ​​в США в 1882 году, и так получилось, что это была когенерационная установка. Тепловой побочный продукт станции Эдисона на Перл-Стрит в Нью-Йорке распределялся в виде пара среди местных производителей, а также обогревал близлежащие здания.

Взлет и падение использования ТЭЦ

В начале 1900-х годов системы ТЭЦ производили около 58 процентов всей местной электроэнергии, вырабатываемой на промышленных предприятиях в США. Этот процент резко упал до 5 процентов к 1974 году, согласно « Когенерация: технологии, оптимизация и внедрение», под редакцией Христоса А. Франгопулоса.

Причин резкого падения было много.

Электричество из центральных электросетей стало более надежным и дешевым, а топливо, такое как природный газ, стало доступным по низкой цене, что сделало частные угольные электростанции менее желательными. Кроме того, правительство увеличило количество и охват правил и ограничений, касающихся производства электроэнергии.

Однако, когда в 1973 году цены на топливо резко возросли, а осведомленность о пагубном воздействии загрязнения окружающей среды возросла, когенерация снова стала очень актуальной.

Зачем использовать когенерацию?

Когенерация имеет несколько преимуществ. Основными причинами использования ТЭЦ являются экономия энергии и затрат за счет снижения расхода топлива. Например, в Великобритании существующие пользователи ТЭЦ экономят 20 процентов своих затрат на электроэнергию.

В ТЭЦ, когда энергия топлива преобразуется в механическую или электрическую энергию, основная часть выделяемого тепла не тратится впустую. Для производства того же количества полезной работы, что и обычная электростанция, требуется меньше топлива.

Снижение расхода топлива имеет ряд преимуществ, в том числе:

• Снижение затрат на топливо
• Сокращение потребностей в хранении и транспортировке топлива
• Сокращение выбросов – ТЭЦ является одним из наиболее рентабельных способов сокращения выбросов углерода
• Меньший износ оборудования благодаря уменьшению воздействия загрязняющих веществ

Еще одним преимуществом является безопасность.

Когенерация считается безопасным источником энергии, поскольку она обеспечивает автономную электроэнергию, не зависящую от муниципальной энергосистемы. Предприятие, использующее когенерацию, может работать в автономном режиме или легко дополняться, чтобы удовлетворить всплеск спроса на электроэнергию.

Опыт Vista в проектировании когенерации варьируется от «микро» когенерационных проектов, которые могут генерировать от 5 до 10 МВт электроэнергии, до гораздо более крупных когенерационных установок.

Что такое когенерационная установка: основные элементы

На самом базовом уровне типичная когенерационная установка имеет генератор электроэнергии и систему рекуперации тепла.

Вот некоторые основные элементы установки ТЭЦ:

• Первичные двигатели: преобразуют топливо в тепловую и электрическую энергию, которые можно использовать для выработки механической энергии. Примеры первичных двигателей включают газовые турбины и поршневые двигатели 9.0030
• Электрический генератор: Преобразует механическую энергию в электрическую
• Система рекуперации тепла: улавливает тепло от первичного двигателя
• Теплообменник: обеспечивает использование захваченного тепла

Какие виды топлива используются на когенерационных установках?

На когенерационных установках могут использоваться различные виды топлива, в том числе:

• природный газ
• дизель
• бензин
• уголь
• биотопливо

Использование биотоплива в когенерации обычно включает возобновляемые ресурсы, такие как отработанные газы свалок и твердые отходы сельского хозяйства.

Два основных типа систем ТЭЦ

• Топливные установки: Система топочного цикла начинается с выработки электроэнергии
• Установки нижнего цикла: В первую очередь вырабатывается тепло — отработанное тепло производит пар, который затем используется для выработки электроэнергии

Установки с обратным циклом используются в отраслях, где используются печи с очень высокой температурой. Они менее распространены, чем циклические электростанции, отчасти потому, что излишки электроэнергии легче продать.

Кто может использовать когенерацию?

Промышленный сектор остро нуждается в тепле и электричестве. Некоторые отрасли в основном используют тепло, например, производители металлов, а некоторые в основном используют электричество. Другим отраслям промышленности требуется и тепло, и электричество в различных соотношениях.

Каждый сценарий может выиграть от системы рециркуляции энергии. Завод, которому требуется больше электроэнергии, чем тепла, может продавать тепло коммунальным предприятиям, и аналогичным образом можно продавать излишки электроэнергии.

Когенерационные установки имеют три категории размеров:

• Малый: Многие небольшие ТЭЦ в США и Канаде эксплуатируются военными, университетами и некоммерческими компаниями. Что их объединяет, так это высокие требования к использованию энергии, а также острая потребность в надежных и самодостаточных источниках энергии. В статье Scientific American упоминается компания, занимающаяся компьютерными сетями, которая экономит около 300 000 долларов США в год на затратах на электроэнергию благодаря использованию ТЭЦ.
• Medium: Рынок средних когенерационных систем растет. Согласно «Когенерация: руководство пользователя» Дэвида Флина, средние установки определяются как блоки, которые генерируют от 50 до 500 кВт мощности. В эту категорию попадают сектора, требующие высоких нагрузок по теплу и энергии, такие как больницы и гостиницы.
• Большой: Крупные ТЭЦ существуют в энергоемких областях, таких как нефтеперерабатывающие заводы и предприятия пищевой промышленности. Они могут выдавать 500 кВт и более энергии.

Vista Projects имеет большой опыт проектирования и оптимизации систем комбинированного производства тепла и электроэнергии в различных отраслях и секторах.

При благоприятных условиях имеет смысл использовать когенерацию. Это надежный и эффективный способ обеспечить электроэнергию на месте, что выгодно с экономической и экологической точки зрения.

Energy IQ: что такое когенерация, ее преимущества и принцип работы когенерации

Отдел новостей Cummins: Наши инновации, технологии и услуги

08 июня 2020 г. Айтек Юксель, руководитель отдела контент-маркетинга, Power Systems

По оценкам, почти 75% всей производимой нами энергии рассеивается в виде отработанного тепла. Сюда входит тепло, выделяемое двигателем вашего автомобиля, лампочками в доме и другими устройствами, для работы которых требуется энергия.

Отработанное тепло также образуется при производстве электричества, краеугольного камня нашей современной жизни. К счастью, такие технологии, как когенерация и тригенерация, помогают нам уменьшить эти потери тепла.

Давайте рассмотрим общие вопросы и ответы о когенерации и тригенерации, чтобы повысить ваш энергетический IQ.

Что такое когенерация и что такое тригенерация?

Когенерация, также известная как комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ), представляет собой одновременное производство нескольких форм энергии из одного источника топлива 1. Тепловая (тепло) и электрическая (электричество) обычно представляют собой две формы энергии, производимые во многих виды применения когенерации.

Тригенерация обычно представляет собой одновременное производство холода в дополнение к теплу и электричеству за счет одного источника топлива. Тригенерация также известна как комбинированное охлаждение, тепло и электроэнергия (CCHP). Некоторые приложения тригенерации производят электроэнергию и утилизируют тепло, одновременно используя углекислый газ (CO2) из ​​выхлопных газов. CO2 используется для фотосинтеза растений в теплицах или газирования напитков на предприятиях по розливу.

И когенерация, и тригенерация часто рассматриваются как приложения распределенной генерации. Обычно они находятся на объектах, которые они питают, или рядом с ними, в отличие от традиционных электростанций, которые расположены в центре и испытывают потери энергии из-за передачи и распределения.

Как работает когенерация?

Система когенерации построена вокруг первичного двигателя, которым может быть поршневой двигатель, турбина или топливные элементы. Этот первичный двигатель в сочетании с генератором переменного тока, где это применимо, преобразует химическую энергию, хранящуюся в топливе, в электрическую энергию. В качестве топлива часто используется природный газ, но также могут использоваться дизельное топливо и водород.

Этот процесс производства электроэнергии также создает тепло. Затем тепло улавливается и используется для полезных целей, а не выбрасывается в атмосферу в виде потерь тепла. Отопление, охлаждение, горячее водоснабжение и промышленное использование — вот некоторые из способов продуктивного использования этого тепла.

Каковы выгоды и преимущества когенерации?

Когенерация приносит пользу как окружающей среде, так и прибыльным предприятиям. Его высокая эффективность преобразования энергии исходного топлива в полезную энергию является основой этих преимуществ.

Типичное применение когенерации преобразует 70-90% энергии исходного топлива в полезную энергию. Для сравнения, менее трети энергии исходного топлива преобразуется в полезную энергию в традиционной энергосистеме с центральными электростанциями.

• Экологичность: Более высокая эффективность означает использование меньшего количества топлива. Учитывая, что электроэнергия в мире по-прежнему производится в основном за счет ископаемого топлива, меньшее количество топлива обычно снижает углеродный след предприятия. Вторичным экологическим преимуществом когенерации является уменьшение избыточного тепла, выделяемого в атмосферу.
• Экономика: Потребление меньшего количества топлива для выполнения работы снижает затраты на электроэнергию и повышает финансовые показатели. Эта операционная экономия может компенсировать первоначальные инвестиции, необходимые для системы когенерации, в течение первых двух лет.

Какие приложения и отрасли могут выиграть от внедрения когенерации?

Несколько факторов влияют на внедрение когенерации в разных отраслях. Двумя из этих факторов являются стоимость приобретения энергии и профиль тепловых потребностей объекта.

Когда дело доходит до различных видов бизнеса, одни используют когенерацию больше, чем другие.

• Медицинские учреждения: В домах престарелых и больницах используются сложные системы управления воздухом для повышения качества обслуживания. Эти объекты часто нуждаются в непрерывном обогреве или охлаждении, что делает когенерацию идеальным решением.
• Теплицы: Постоянная потребность в тепле и углекислом газе для выращивания продукции является ключевой причиной, по которой многие тепличные предприятия внедряют системы когенерации.
• Университеты и колледжи: Эти учреждения, как правило, имеют большие помещения, которые используются в течение всего года и нуждаются в значительном количестве электроэнергии и тепла.

Многие другие предприятия, от химических заводов и производственных предприятий до отелей, также используют когенерацию для улучшения своих финансовых показателей и уменьшения воздействия на окружающую среду.

Участие Cummins в когенерации и тригенерации

Cummins Inc. является ведущим поставщиком дизельных и газовых генераторов, цифровых решений и систем управления. Предприятия, начиная от теплиц и заканчивая медицинскими учреждениями, сотрудничают с Cummins, чтобы минимизировать свой углеродный след и улучшить свои финансовые показатели с помощью приложений когенерации. Недавние инвестиции Cummins в накопители энергии, топливные элементы, высокоэффективные газогенераторы и передовые технологии управления микросетями расширили ее возможности по адаптации энергетических решений для различных приложений когенерации и тригенерации.

Подпишитесь ниже на Energy IQ, чтобы получать информацию об энергетике на рынках, начиная от центров обработки данных и медицинских учреждений, заканчивая производственными предприятиями и всем остальным. Чтобы узнать больше о решениях Cummins для когенерации и тригенерации, посетите нашу веб-страницу.

Думаете, вашим друзьям и коллегам понравится этот контент? Поделитесь на LinkedIn и Facebook.

Ссылки:

1 Hamilton, J. (nd). Оценка когенерации для вашего объекта [Бюллетень]. Cummins Inc. Получено с https://www.cummins.com
 

Теги

Energy IQ

Когенерация

Производство электроэнергии

Поднимите свой энергетический IQ

Растите профессионально, узнавая о тенденциях в области энергетики и аналитических данных, доставляемых на ваш почтовый ящик. Читайте об энергетических технологиях и тенденциях в нашем Energy IQ Hub.

Адрес электронной почты

Айтек Юксель — руководитель отдела контент-маркетинга компании Cummins Inc. , специализирующийся на рынках энергосистем. Айтек присоединился к компании в 2008 году. С тех пор он работал на нескольких маркетинговых должностях и теперь делится с вами опытом работы на наших ключевых рынках, от промышленных до жилых. Айтек живет в Миннеаполисе, штат Миннесота, с женой и двумя детьми.

Отдел новостей Cummins: Наши инновации, технологии и услуги

13 сентября 2022 г. от Cummins Inc., мирового лидера в области энергетических технологий

Девяносто процентов американского бизнеса составляют малые и средние предприятия. Они являются настоящими двигателями нашей экономики, в которых работают миллионы рабочих. Поскольку многие из них ищут новые способы расширения своих услуг, получения дохода и развития своего бизнеса, домашние резервные и портативные генераторы Cummins могут стать новым источником дохода.

Серебряная подкладка в темных облаках

По данным Associated Press, за последние два десятилетия количество отключений электроэнергии из-за неблагоприятных погодных условий удвоилось, что создает нагрузку на стареющую энергосистему нашей страны. Это привело к увеличению частоты и продолжительности отключений электроэнергии. Эти частые отключения создают потребность в надежном резервном питании для домашних хозяйств и других предприятий. А для предприимчивых предприятий малого и среднего бизнеса удовлетворение этой потребности с помощью генераторов Cummins представляет собой огромную возможность.

Какие предприятия могли бы получить наибольшую выгоду от того, чтобы стать авторизованными дилерами Cummins? Вот наша пятерка лучших:

1. Генеральные подрядчики — Когда случаются стихийные бедствия, такие как ледяные бури, ураганы, сильные ветры, лесные пожары или землетрясения, потеря электроэнергии — не единственная проблема, с которой сталкиваются клиенты. Часто бывает физическое повреждение имущества, которое необходимо отремонтировать. Когда они помогают клиентам в восстановлении, генеральные подрядчики имеют возможность оценить потребности дома или предприятия в энергии и предложить добавить домашний резервный генератор Cummins QuietConnect™. Если заказчик соглашается, генподрядчик получает не только прибыль от продажи генератора, но и работы по его установке.

2. Электрики — Хороший электрик — надежный источник информации. Мало того, что они являются экспертами в области потока электронов, они часто знают конкретные электрические схемы своих клиентов. После длительного отключения электроэнергии многих часто спрашивают: «Что вы можете сделать, чтобы у меня не отключилось электричество в следующий раз, когда электричество отключится?» Электрики, продающие и устанавливающие домашние резервные генераторы Cummins QuietConnect, могут сказать: «Да, есть». Установка домашних резервных генераторов может быть еще одной ценной услугой, которую предоставляют электрики.

3. Подрядчики по отоплению и охлаждению — Во время отключения электроэнергии одной из наиболее важных систем, отключенных для владельцев домов и предприятий, является их система центрального отопления и охлаждения. Нахождение без тепла или прохладного воздуха в течение длительного периода времени не только неудобно, но и может быть опасным, если температура на улице экстремально высока. Таким образом, естественно, что после восстановления энергоснабжения поиск способа сохранить систему HVAC включенной во время следующего отключения электроэнергии становится первостепенной задачей. Поскольку подрядчики по отоплению и охлаждению являются экспертами в установке больших систем в домах и на предприятиях, добавление резервных генераторов Cummins QuietConnect в дома и на предприятия является естественным способом добавить еще один центр прибыли в их бизнес.

4. Интернет-магазины — До сих пор мы обсуждали резервные генераторы. Для предприятий, которые не специализируются на постоянной установке генераторов, портативные генераторы Cummins могут приносить прибыль. Хотя портативные генераторы можно использовать во время отключения электроэнергии, они лучше подходят для небольших задач благодаря своей портативности. Это делает их идеальными для кемпинга, парковки, строительства и многого другого. Благодаря прочной и надежной репутации Cummins наши портативные генераторы идеально подходят для розничных продавцов, ориентированных на эти сегменты рынка.

5. Монтажники солнечных панелей — Большинство домашних солнечных панелей подключаются непосредственно к электросети. Таким образом, когда электричество отключается, солнечные батареи перестают обеспечивать электроэнергию. В качестве резервного источника электроэнергии установщики солнечных панелей могут либо установить резервную солнечную батарею, которая заряжается от солнечных панелей, либо домашний резервный генератор. Как правило, резервные солнечные батареи могут питать дом только в течение нескольких часов, поэтому, если район подвержен перебоям в работе из-за погодных условий, лучшим выбором будет домашний резервный генератор, такой как Cummins QuietConnect.

Время пришло

Сейчас, когда все больше людей ищут источники резервного питания, самое время расширить предложение вашей компании, став авторизованным дилером Cummins. Чтобы узнать больше, посетите веб-сайт cummins.com/partners/dealers.

Теги

Генераторы

Производство электроэнергии

Домашний и малый бизнес Дилеры

Отдел новостей Cummins: Наши инновации, технологии и услуги

26 августа 2022 г. от Cummins Inc., мирового лидера в области энергетических технологий

Тепловые волны, которые вызывают чрезмерный спрос на электроэнергию… засухи, которые делают гидроэнергетику менее доступной… электрические сети вблизи активных лесных пожаров отключаются в целях безопасности… стареющие, перегруженные электрические сети… сильные ветры, обрывающие линии электропередач… все это причины, по которым некоторые части страны могут столкнуться с плановыми отключениями электроэнергии в этом году.

Если вы живете в районе, подверженном постоянным отключениям электроэнергии, вот несколько советов, которые помогут вам подготовить к ним свою семью: 

• Подпишитесь на уведомления от вашей местной электроэнергетической компании. — Если эта услуга доступна от вашей местной коммунальной службы, она может дать вам предупреждение о начале подготовки до отключения электроэнергии.
• Загрузите наш контрольный список Power Outage Ultimate — он содержит подробную информацию о том, что делать до, во время и после отключения электроэнергии. Он даже показывает вам, что делать для детей, домашних животных и членов семьи с медицинскими потребностями. Вы можете скачать это здесь.
• Складируйте нескоропортящиеся продукты и воду — Убедитесь, что у вас также есть ручной консервный нож. Планируйте, чтобы еды хватило на всех, чтобы ваша семья могла пить воду и питаться во время отключения электроэнергии.
• Изготовление или покупка льда и холодильников — Если вы достаточно предупреждены, сделайте или купите лед, чтобы вы могли упаковать скоропортящиеся продукты в холодильники и сохранить их. (Холодильник будет поддерживать внутреннюю температуру только около четырех часов, морозильник — около 48 часов.) 
• Купить фонарики и запасные батарейки — Блэкауты могут быть, ну, черные. Фонарики можно использовать для безопасности, если вам нужно передвигаться ночью, но используйте их экономно. Убедитесь, что у вас достаточно для каждого члена семьи.
• Держите мобильные телефоны заряженными и бензобаки полными — Ваши телефоны и транспортные средства — ваши спасательные пути во внешний мир. Если у вас есть электромобиль, убедитесь, что он полностью заряжен.
• Потренируйтесь открывать гаражные ворота вручную — Если вам нужно куда-то ехать, сначала нужно уметь вытаскивать машину из гаража.
• План для лекарств, требующих охлаждения — Возможно, вам придется хранить их в холодильнике, как и ваши охлажденные продукты, до тех пор, пока электричество не вернется.
• Инвестируйте в резервный генератор для всего дома — Для полного спокойствия рассмотрите один из домашних резервных генераторов Cummins QuietConnect™. В случае отключения электроэнергии ваш генератор автоматически включится и обеспечит питание вашего дома.
• Установка детекторов угарного газа с резервными батареями — Разместите их в центральных местах на каждом этаже, чтобы при попадании угарного газа в дом вы были немедленно предупреждены.

Веерные отключения электроэнергии становятся все более и более распространенным явлением. К счастью, есть способы планировать заранее и не допустить, чтобы они полностью разрушили вашу жизнь. Чтобы узнать о различных способах, которыми Cummins может помочь вашей семье сохранить электричество во время плановых отключений электроэнергии, посетите нас по адресу cummins.com/na/generators/home-standby/whole-house-and-portable или найдите местного дилера cummins. .com/na/generators/home-standby/find-a-dealer.

Теги

Домашние генераторы

Дом и малый бизнес

Отдел новостей Cummins: Наши инновации, технологии и услуги

08 августа 2022 г. от Cummins Inc., мирового лидера в области энергетических технологий

По мере ужесточения норм выбросов компания Cummins Turbo Technologies (CTT) стремится помочь клиентам сократить выбросы и повысить экономию топлива с помощью новых инновационных технологий обработки воздуха.

Благодаря 70-летнему опыту инноваций и надежности, CTT и Holset представили широкий спектр ведущих в отрасли технологий обработки воздуха. В 2021 году CTT выпустила турбокомпрессор с изменяемой геометрией (VGT) 7-го поколения серии 400, чтобы помочь производителям двигателей соответствовать будущим стандартам выбросов и обеспечить лучшую в своем классе экономию топлива. В Cummins инновации никогда не прекращаются, поскольку мы продолжаем совершенствовать наши текущие технологии, одновременно разрабатывая новые. Помня об этой философии, CTT сейчас готовится представить HE400VGT 8-го поколения. Он специально разработан для обеспечения максимальной производительности, надежности и долговечности для рынка тяжелых грузовиков объемом 10–15 л.

Компания CTT значительно улучшила характеристики турбонагнетателя благодаря своему последнему поколению продуктов. Турбокомпрессор 8-го поколения будет иметь улучшенную на 5% эффективность по сравнению с предыдущим турбокомпрессором 7-го поколения.

В дополнение к улучшенной эффективности турбокомпрессора, которая помогает клиентам уменьшить размеры двигателя, HE400VGT будет иметь лучшую переходную характеристику, повышенную устойчивость к утечке масла со стороны компрессора и двойное снабжение ключевыми компонентами для гибкости цепочки поставок.

Ключевые особенности Holset HE400VGT включают новую систему подшипников и почти нулевые зазоры для повышения производительности и переходных характеристик. Эти усовершенствования достигаются за счет более узких зазоров на ступени компрессора, меньшего радиального смещения на ступени турбины, улучшенной обработки поверхности и новых аэродинамических конструкций.

Этот турбокомпрессор, выпуск которого запланирован на 2024 год, включает в себя интеллектуальный электрический привод нового поколения и датчик скорости с новейшим набором микросхем для повышения производительности и долговечности. Стратегия двойного сорсинга помогает смягчить любой непредвиденный дефицит электроники, от которого в последнее время страдает отрасль.

Помимо повышения производительности, турбокомпрессор последнего поколения обеспечит лучшую в своем классе производительность для большегрузных дорожных грузовиков в сочетании с улучшенной топливной экономичностью в ключевых точках движения автомобиля.

«Компания CTT внедрила потрясающие новые технологии в наш последний двигатель HE400VGT, чтобы помочь покупателям двигателей соответствовать строгим требованиям по выбросам и снизить общую стоимость владения», — сказал Мэтью Франклин, директор по управлению продуктами и маркетингу. По мере того, как клиенты разрабатывают свои стратегии в отношении будущих норм выбросов, CTT продолжает опираться на успех предыдущих запусков турбокомпрессоров, чтобы поставлять инновационные продукты, которые отвечают требованиям разработки двигателей наших клиентов без ущерба для производительности.

Хотите узнать больше о продуктах и ​​технических инновациях CTT? Подпишитесь на нашу ежеквартальную рассылку сегодня.

Метки

Компоненты

Cummins Turbo Technologies

Устойчивое развитие

Отдел новостей Cummins: Наши инновации, технологии и услуги

21 июля 2022 г. от Cummins Inc., мирового лидера в области энергетических технологий

Мастерский ход инженеров Cummins в Австралии и США привел к значительному сокращению затрат и экологическим преимуществам для горнодобывающих компаний, решивших восстановить свои двигатели QSK60 в рамках специальной программы модернизации.

Инженеры сосредоточились на возможностях восстановления QSK60 раннего поколения и на том, как его можно было бы модернизировать до новейшей дизельной технологии во время капитального ремонта без серьезных изменений базовой конструкции 60-литрового двигателя V16 — подвиг, который ускользал от других производителей двигателей.

Ключевой технологической модернизацией является впрыск топлива с заменой ранней системы насос-форсунки (HPI) на модульную систему Common Rail высокого давления (MCRS), которая теперь используется во всех двигателях Cummins последнего поколения с высокой мощностью.

300-й модернизированный двигатель мощностью 2700 л. с. недавно сошел с конвейера в центре восстановления Cummins Master Rebuild Center в Брисбене, подчеркнув еще один успешный шаг в эволюции QSK60 и почему это передовой дизельный двигатель высокой мощности в мире. в мобильном майнинговом оборудовании.

«Снижение расхода топлива и увеличение срока службы до капитального ремонта являются ключом к снижению совокупной стоимости владения, и они были первоначальными целями разработки программы модернизации для QSK60», — говорит Грег Филд, менеджер по развитию горнодобывающего бизнеса Cummins. Азиатско-Тихоокеанский регион.

«Инновации лежат в основе долгой истории Cummins, и они, безусловно, сыграли свою роль в вариантах восстановления QSK60, которые мы можем предложить нашим заказчикам из горнодобывающей отрасли».

Итог впечатляет: выбросы твердых частиц в дизельном топливе сокращаются на 63 % благодаря технологии сгорания в цилиндрах без дополнительной обработки. Также есть плюс для технического обслуживания с меньшим содержанием сажи в масле.

В полевых условиях постоянно сообщается об экономии топлива до 5 %, что приводит к значительному сокращению выбросов парниковых газов, в то время как срок службы до капитального ремонта увеличивается на 10 %, что соответствует расходу топлива более 4,0 миллионов литров до того, как потребуется капитальный ремонт.

Помимо модернизации топливной системы до MCRS, модель QSK60 с одноступенчатым турбонаддувом также оснащена другими инновациями Cummins в области технологии сгорания, разработанными для соответствия требованиям стандартов на выбросы загрязняющих веществ Tier 4 Final и Stage V, самых строгих в мире стандартов на выбросы загрязняющих веществ для внедорожной техники. .

Пакет модернизации может быть применен к двум вариантам QSK60 – один с одноступенчатым турбонаддувом (известный как «Advantage») мощностью от 1785 до 2700 л.с., другой с двухступенчатым турбонаддувом, который может быть мощностью 2700, 2850 или 3000 л.с.

300-й модернизированный QSK60 отправлен компании Boggabri Coal в бассейн Ганнеда штата Новый Южный Уэльс для установки на самосвал Komatsu 930E. Двигатель хорошо зарекомендовал себя при добыче угля и железной руды в Австралии.

Метки

Горное дело

Системы комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ)

Комбинированное тепло и электроэнергия

В чем разница между ТЭЦ и когенерацией?

Технологию комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) часто называют когенерацией, но между ними есть важные отличия. Когенерация — это процесс, при котором газовая турбина простого цикла производит электричество и пар, а также пар, который используется в других процессах, таких как сушка. Однако пар не используется для привода паровой турбины.

ТЭЦ Электростанции с комбинированным циклом могут одновременно производить электроэнергию и полезную тепловую энергию из общего топлива. Захваченная тепловая энергия (пар или горячая вода) может использоваться для таких процессов, как нагрев и охлаждение, а также для выработки электроэнергии для других промышленных целей.

Производители, муниципалитеты, коммерческие здания и учреждения, включая колледжи, больницы и военные базы, используют ТЭЦ для снижения затрат на электроэнергию, повышения надежности электроснабжения и снижения выбросов углерода. Обладая самым широким портфелем продуктов для газовых турбин в отрасли, GE имеет уникальную возможность предоставлять своим клиентам продукты, необходимые для обеспечения требуемого соотношения мощности и тепла для их систем ТЭЦ и когенерации.

Что такое ТЭЦ?

ТЭЦ производит электроэнергию и полезную тепловую энергию (или тепло) с более высокой эффективностью, чем можно было бы достичь при их независимом производстве. ТЭЦ — это не отдельная технология, а энергетическая система отдельных компонентов, которые работают вместе для выработки электроэнергии и тепла, которое можно использовать в процессе.

Эти компоненты включают в себя первичный двигатель, приводящий в действие систему, генератор, оборудование для рекуперации тепла и электрические соединения. Первичный двигатель обычно идентифицирует комбинированную систему производства тепла и электроэнергии. Первичные двигатели для систем ТЭЦ включают поршневые двигатели, турбины внутреннего сгорания, паровые турбины, микротурбины и топливные элементы.

Подробнее о когенерации

Как работает когенерация?

Когенерационная установка похожа на ТЭЦ в том смысле, что она также вырабатывает электроэнергию и производит тепло. Однако технология Cogen отличается от ТЭЦ тем, что она производит электроэнергию с помощью газовой турбины простого цикла. Энергия выхлопа газовой турбины затем используется для производства пара. Затем пар полностью используется в других процессах без какой-либо части, направляемой для привода паровой турбины, как в случае ТЭЦ.

Как работает ТЭЦ?

ТЭЦ – это децентрализованный энергоэффективный метод производства тепла и электроэнергии. ТЭЦ могут быть расположены в отдельном здании или на объекте, а также могут производить энергию для района или предприятия.

В ТЭЦ топливо используется для привода первичного двигателя для выработки электроэнергии и тепла. Затем тепло используется для кипячения воды и производства пара. Часть пара используется для поддержки процесса, а оставшаяся часть пара используется для привода паровой турбины для выработки дополнительной энергии. В когенерационном приложении пар полностью используется в процессе без дополнительной выработки электроэнергии.

Преимущества комбинированного производства тепла и электроэнергии

ТЭЦ может обеспечить множество преимуществ и преимуществ по сравнению с традиционным производством энергии, в том числе:

Повышенная эффективность: ТЭЦ производит как электроэнергию, так и тепло и использует меньше топлива по сравнению с другими электростанциями. Кроме того, он улавливает тепло и пар для выработки дополнительной энергии, что еще больше снижает потребность в топливе.

Снижение выбросов: Поскольку системы ТЭЦ сжигают меньше топлива, они могут сократить выбросы парниковых газов и других загрязнителей воздуха.

Снижение затрат: Эффективность ТЭЦ снижает эксплуатационные расходы и может обеспечить страховку от повышения стоимости электроэнергии.

Надежность ТЭЦ — это локальная энергетическая установка, поэтому она снижает зависимость от энергосистемы и может обеспечить более высокую энергетическую безопасность и надежность производства электроэнергии даже в случае стихийного бедствия или нарушения энергоснабжения.

ТЭЦ для крупных зданий и сооружений

Интеллектуальное комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ) от GE помогает эффективно обеспечивать производство электроэнергии для больниц, аэропортов и других крупных объектов. Наши решения для производства ТЭЦ не только помогают операторам избежать значительных потерь при подаче и распределении электроэнергии, но и помогают сэкономить 40 % топлива по сравнению с раздельным производством, а также могут помочь повысить общую эффективность, прибыльность и экологическую ответственность.

Преимущества когенерации

Подобно ТЭЦ, технология когенерации может обеспечить большую экономию и преимущества по сравнению с традиционным производством электроэнергии. Однако, поскольку система когенерации не направляет пар для производства дополнительной энергии, она не так эффективна, как ТЭЦ.

Централизованное теплоснабжение: На электростанциях централизованного теплоснабжения используются системы когенерации для обеспечения электроэнергией и отоплением местных объектов и домов. Когда система ТЭЦ используется для централизованного теплоснабжения, неиспользованный пар направляется для производства дополнительной энергии.

Промышленное производство: Промышленные ТЭЦ позволяют предприятиям, потребляющим большое количество энергии, самостоятельно производить стабильную электроэнергию, повышая эффективность и снижая расход топлива. Системы ТЭЦ могут питать широкий спектр промышленных и производственных процессов и производить дополнительную полезную энергию, такую ​​как пар высокого давления, технологическое тепло, механическая энергия или электричество.

Коммерческие здания: От коммерческих офисных зданий и аэропортов до казино и отелей, когенерационные установки помогают поставлять чистую и надежную электроэнергию, которая может помочь удовлетворить требования базовой нагрузки и снизить затраты на электроэнергию. Пар обеспечивает обогрев и охлаждение, а также производит электричество для питания освещения и техники.

Учреждения: Колледжи и университеты, больницы, тюрьмы, военные базы и другие учреждения полагаются на ТЭЦ, чтобы удовлетворить свои потребности в электрической и тепловой энергии и обеспечить повышенную надежность энергоснабжения. Система ТЭЦ может значительно снизить затраты и выбросы, обычно связанные с другим производством электроэнергии.

Муниципальные приложения: ТЭЦ особенно подходит для муниципальных очистных сооружений. На этих заводах в результате анаэробного сбраживания вырабатывается биогаз, который можно использовать в качестве топлива для питания местных генераторов.

Жилой: Системы ТЭЦ могут питать энергоемкие многоквартирные дома или помогать удовлетворять потребности в энергии домов на одну семью.

Наш ассортимент когенерационных установок

Ознакомьтесь с когенерационными турбинами и технологиями GE

Авиационные газовые турбины

Широкий модельный ряд авиационных газовых турбин GE с частотой 50 Гц и 60 Гц помогает обеспечить надежное, безопасное и гибкое энергоснабжение.

Являясь крупнейшим в мире производителем и поставщиком газотурбинных технологий, GE предлагает широкий спектр вариантов и моделей оборудования, которые помогут удовлетворить самые высокие потребности в энергии. Эти турбины доказали свою эффективность в простом и комбинированном циклах для производства чистой электроэнергии, когенерации, механического привода и преобразования отходов в энергию. Независимо от того, производите ли вы электроэнергию для целых городов, электрифицируете свои собственные предприятия или сталкиваетесь с нехваткой электроэнергии в чрезвычайных ситуациях и нуждаетесь в быстрой электроэнергии, GE готова быстро предоставить ряд решений для когенерации и когенерации.

Газовые турбины большой мощности

Газовые турбины GE для тяжелых условий эксплуатации поддерживают работу в простом и комбинированном циклах для производства чистой электроэнергии, когенерации, механического привода и централизованного теплоснабжения.

GE строит свои газовые турбины для тяжелых условий эксплуатации и авиационные, чтобы они были эффективными, универсальными и надежными с индивидуальной выходной мощностью от 34 МВт до 571 МВт. Выберите из широкого ассортимента газовых турбин для тяжелых условий эксплуатации.

Паровые турбины

GE является мировым лидером в области разработки и применения технологии паровых турбин с мощностью более 619 ГВт из более чем 10 600 установленных по всему миру установок.

Ассортимент паровых турбин GE охватывает все виды топлива, от газа и угля до атомной энергетики — от 100 МВт до 1900 МВт. Наши платформы могут соответствовать широкому спектру условий на площадке, эксплуатационным потребностям, расширенным паровым циклам и приложениям. Благодаря техническим ноу-хау GE наши паровые турбины можно без проблем интегрировать во все виды электростанций, чтобы обеспечить операционный успех наших клиентов, их удовлетворенность и прибыльность.

Истории клиентов

• CHP помогает обеспечить более здоровую работу в крупном медицинском центре

• University снижает расход топлива с помощью CHP

• ТЭЦ повышает надежность и безопасность электропитания для администрации аэропорта

• CHP помогает обеспечить более здоровую работу в крупном медицинском центре

• University снижает расход топлива с помощью CHP

• ТЭЦ повышает надежность и безопасность электропитания для администрации аэропорта

ТЭЦ помогает обеспечить более здоровую работу в большом медицинском центре

Когда одному из крупнейших больничных комплексов в мире потребовалось более эффективное решение для электроснабжения, обогрева и охлаждения, они обратились к GE. Система GE LM6000 SPRINT CHP позволяет Техасскому медицинскому центру в Хьюстоне повысить эффективность с 42% до 80%, сократить потребление ископаемого топлива на 61% и сократить выбросы CO ₂  более чем на 305 000 тонн в год. Самое большое преимущество в сегодняшнем мире растущих расходов на здравоохранение? Техасский медицинский центр сэкономит более 200 миллионов долларов за 15 лет.

99/98%

надежность/доступность

5 мин

запуск на полную мощность Остину требовалось решение для эффективного производства энергии, чтобы помочь удовлетворить потребности кампуса и ограничить выбросы. С помощью приложения GE LM2500+ G4 CHP теплоэнергетический комплекс университета обеспечивает 100% электрических, отопительных и охлаждающих нагрузок кампуса на кондиционируемых площадях площадью 18 миллионов квадратных футов. Он успешно снизил расход топлива и выбросы загрязняющих веществ и достиг 9Надежность станции 9,9998%.

ТЭЦ повышает надежность и безопасность электроснабжения для администрации аэропорта

Администрация аэропорта Большого Торонто (GTAA) хотела выйти за рамки самодостаточности энергии, когда рассматривала возможность строительства собственной когенерационной установки. Используя две газовые турбины GE LM6000PD мощностью 42 МВт, когенерационный комплекс GTAA производит пар для физического обогрева и охлаждения объектов аэропорта, а также электроэнергию для объектов аэропорта и энергосистемы Онтарио, экспорт

Свяжитесь с нами

Хотите узнать больше о решениях GE для ТЭЦ?

План превращения обветшалых домов в новый источник зеленой энергии для энергосистемы

Стоя перед обветшалым домом на 2-й улице в Северном Ричмонде, Калифорния, трудно было представить его как будущий участок новаторского проекта экологически чистой энергии. . Гниющий белый сайдинг здания, казалось, утонул в грязном дворе без настоящего фундамента. Его куски сыпались на землю. Пока мы шли к задней части, Джим Беккер, мой гид, указал на пластиковую трубу, торчащую из стены.

«Здесь нечистоты просто выливались на грязь», — сказал он. «Это просто выбрасывало все какашки в сад».

Но Беккер был взволнован. Он показывал мне этот дом как своего рода картину «до». Вскоре рабочие разберут здание на опоры и восстановят стены и крышу. Затем он получит полное меню предложений экологически чистой энергии: энергоэффективное освещение, зарядное устройство для электромобилей, электрическую плиту, электрические тепловые насосы для отопления и кондиционирования воздуха, подключенный к Интернету «умный термостат». Солнечные батареи будут установлены на крыше, а резервная батарея позволит будущим жильцам поддерживать свет и работать холодильник во время отключения электроэнергии.

Когда модернизация будет завершена, дом не будет выставлен на продажу на беспощадном рынке недвижимости Района залива. Вместо этого его покажут избранной группе местных жителей Ричмонда, в основном из семей с низким и средним уровнем дохода, которые хотят купить свой первый дом.

Дом на 2-й улице в Северном Ричмонде, который будет отремонтирован RCF. Эмили Понтекорво

Беккер — генеральный директор некоммерческой организации RCF Connects, ранее известной как Фонд сообщества Ричмонда. Ремонт является продолжением успешной программы, которую Беккер проводил в течение многих лет, чтобы оживить сообщества в Ричмонде и его окрестностях путем восстановления заброшенных домов и содействия тому, чтобы чернокожие и коричневые жители города впервые приобрели жилье. Но теперь, работая с новыми партнерами и получая грант Калифорнийской энергетической комиссии, RCF пытается сделать что-то немного другое.

Когда покупатель переезжает в дом на 2-й улице, он не только получает низкие счета за электроэнергию и доступ к электричеству во время отключения электроэнергии, но и помогает разгрузить перегруженную энергосистему Калифорнии и даже сможет зарабатывать деньги. Делать это. Это потому, что дом станет частью новой «виртуальной электростанции».

Grist полагается на поддержку таких щедрых читателей, как вы. Сделайте пожертвование сегодня, чтобы наши климатические новости оставались бесплатными. Все пожертвования совпали!

• Один раз
• Ежемесячно

• 10 долларов
• 15 долларов
• Другой

Виртуальные электростанции, или ВЭС, — это инновационный способ повысить гибкость и стабильность электросети, поскольку она все больше подвергается опасности из-за пожаров, жары и растущего спроса.

Традиционные электростанции, такие как газовые электростанции, сжигают топливо для выработки электроэнергии. Один объект может генерировать определенное количество энергии — скажем, 10 мегаватт — всякий раз, когда это необходимо потребителям.

VPP, с другой стороны, может состоять из сотен устройств, разбросанных по любому количеству мест, которые, взятые вместе, могут обеспечить те же самые 10 мегаватт. Но VPP может предоставить этот ресурс не только за счет выработки электроэнергии, но и за счет распределения энергии, хранящейся в аккумуляторе, или за счет снижения спроса.

Например, VPP может включать солнечные панели на крышах нескольких жилых и коммерческих зданий, которые передают электроэнергию в сеть. Это может также включать в себя возможность понизить термостат на пару градусов в этих зданиях на несколько часов или управлять тем, в какое время суток жильцы заряжают свои электромобили или нагревают воду.

Дом в Ричмонде, в котором RCF почти закончил ремонт, который станет частью VPP. Emily Pontecorvo

Сегодня многие клиенты уже получают кредиты на свои счета за электроэнергию за энергию, вырабатываемую их солнечными панелями, или за участие в так называемых программах «реагирования на спрос», которые поощряют изменения в поведении. VPP объединяет эти услуги вместе и продает их как пакет.

«Это не электростанция в том смысле, в каком мы исторически смотрели на них», — сказал Энди Беннетт, генеральный директор mPrest, компании, разрабатывающей программное обеспечение для управления виртуальной электростанцией Ричмонда. «Но вы создали такую ​​же виртуальную емкость в сети».

Эта мощность может быть продана на рынке электроэнергии, как и любой другой источник электроэнергии.

В обмен на терпимое отношение к изменениям температуры или позволение оператору VPP получать электроэнергию от своих домашних аккумуляторных систем жители получают более стабильную сеть, более низкие счета и долю выручки от продажи.

С полностью электрическими домами они также помогут сократить выбросы парниковых газов и загрязнение воздуха. Районы в Северном Ричмонде занимают места с 80-го по 89-е.й процентиль в штате по бремени загрязнения — в основном потому, что они примыкают к обширному нефтеперерабатывающему заводу Chevron, крупнейшему на Западном побережье. Согласно данным переписи 2019 года, пятая часть населения Северного Ричмонда, небольшого некорпоративного района, окруженного городом Ричмонд, находится за федеральной чертой бедности по сравнению с одной седьмой в самом Ричмонде.

RCF завершила 20 ремонтных работ с тех пор, как в 2015 году впервые запустила свою программу по борьбе с эпидемией в Ричмонде. В некоторых случаях предыдущие владельцы этих домов умерли, не планируя передать собственность наследнику. Другие стали жертвами кризиса субстандартного ипотечного кредитования. Пустующая недвижимость, которая пронизывает город, становится мишенью для незаконной свалки и заселения, и управление домом обходится городу в тысячи долларов в год. Эти участки также снижают стоимость соседней недвижимости и разъедают социальную ткань городских сообществ.

«Мы должны были придумать стратегию, чтобы попытаться справиться с этим, — сказал Беккер, — а также попытаться предотвратить джентрификацию».

Еще один заброшенный дом на 2-й улице в Северном Ричмонде, который RCF пытается приобрести. Эмили Понтекорво

Стратегия предполагает использование финансового инструмента, называемого облигацией социального воздействия, для покупки недвижимости и финансирования ремонтных работ. RCF работал с городом, чтобы убедить местный банк инвестировать в определенное количество проектов в течение определенного количества лет.

Чтобы предотвратить джентрификацию, RCF предоставляет приоритетный доступ к домам участникам службы финансового консультирования и программы для тех, кто впервые покупает жилье, которую также осуществляет RCF. У этой некоммерческой организации также есть программа помощи с первоначальным взносом для чернокожих, впервые покупающих жилье, которая предлагает до 20 000 долларов США и помогает участникам получить другие гранты, которые доступны через Калифорнийское агентство жилищного финансирования и другие сторонние организации.

Митци Перес была одной из бенефициаров программ RCF в 2018 году и сейчас входит в совет директоров некоммерческой организации. Перес родился и вырос в Ричмонде. Ее родители иммигрировали из Мексики, когда они были маленькими, и она первой в своей семье поступила в колледж. Она не первая в своей семье, кто купил дом — ее родители, ассистент дантиста и строитель, владели домом, в котором она выросла. ее зарплата. RCF позволил Перес и ее мужу гораздо раньше обеспечить свое будущее в Ричмонде, не меньше, чем за углом от того места, где она выросла.

«Ричмонд всегда был для меня домом, и я не могла представить, что покину его», — сказала она Гристу. «Я действительно хочу, чтобы люди, выросшие доморощенными, как я, получили здесь свой собственный дом и чувствовали, что они могут продолжить свое наследие в своем сообществе».

В доме Переса есть некоторые прибамбасы, которые получит дом на 2-й улице, такие как энергоэффективные приборы, электрические тепловые насосы и даже солнечные батареи. Но в 2018 году у RCF не было денег, чтобы сделать что-то большее. Только теперь, благодаря гранту в размере 3 миллионов долларов от Калифорнийской энергетической комиссии для VPP, он может установить полный набор функций, которые появятся на 2-й улице.

Митци Перес возле своего дома в Ричмонде. Он был оснащен энергосберегающими стенами и техникой, электрическими тепловыми насосами и солнечными панелями. Эмили Понтекорво

Не все эти деньги пойдут на проекты реконструкции RCF — Беккер сказал, что группа планирует провести около 10 модернизаций «зомби-собственности» в Ричмонде для VPP. Он также будет работать с несколькими другими местными партнерами, включая MCE, некоммерческую организацию, которая обеспечивает электричеством жителей Ричмонда, чтобы зарегистрировать около 100 других домов и 20 коммерческих зданий в программе VPP в течение следующих двух-трех лет. Некоторые из дополнительных домов могут также получить аккумуляторные системы, в то время как другие получат интеллектуальные термостаты или датчики, подключенные к Wi-Fi, на других устройствах, которые позволят MCE управлять их потреблением энергии.

Как только все компоненты виртуальной электростанции будут установлены, программное обеспечение, которое разрабатывает mPrest, сможет оценить, какой вклад эти компоненты смогут вернуть в энергосистему за заданный 24-часовой период. Затем МЦЭ может продать эту мощность на рынке электроэнергии.

Что касается того, что участникам будет предложено сделать, Викен Касарджян, главный операционный директор MCE, подчеркнула, что это будет добровольно. Новые домовладельцы смогут заключать соглашения с MCE, которые определяют, от какой степени контроля над их различными приборами и выбором они хотят отказаться, и даже в этом случае у них будет возможность обойти систему.

«Наша цель не в том, чтобы контролировать наших клиентов, — сказал Касарджян. «Намерение состоит в том, чтобы изменить поведение, которое имеет смысл для окружающей среды и в кошельке».

Но есть надежда, что клиенты захотят участвовать, потому что они получат компенсацию за это, и потому что доход от VPP может помочь компенсировать платежи по ипотеке и другие расходы на владение недвижимостью.