Забытые рецепты малой энергетики

Один из вариантов мини-ТЭЦ – «Океанариум» на острове Русский. Фото с сайта www.dveuk.ru

В настоящее время при оценке места и роли большой и малой энергетики можно увидеть их положительные и отрицательные стороны. Например, в централизованных системах энергоснабжения значительная доля тепла и электроэнергии теряется безвозвратно: сначала на самих станциях из-за их низкого КПД, затем при передаче электроэнергии в электрических сетях, а тепла – в теплоцентралях.

Если проанализировать состояние энергетики России, то результат покажет, что износ линий электропередачи в единой энергетической системе (ЕЭС) превосходит 25%, подстанций – 45%; в районе теплоснабжения 40% тепловых сетей требуют ремонта, 15% находятся в аварийном состоянии, тепловые потери в сетях превышают 16% годового расхода топлива на теплоснабжение.

Как считает ряд экспертов, в частности, Олег Янович, главный энергетик группы компаний «Штарк», решить такую проблему можно именно с помощью малой энергетики. Мини-ТЭЦ, наиболее приближенные к потребителям, сводят потери энергии в процессе ее передачи к минимуму. У современных электростанций КПД составляет около 80%. Таким образом, малые местные источники энергии чаще всего называют энергетикой будущего.

Строительство малых электростанций в отличие от крупных, возведение которых требуют существенных инвестиций и долгих сроков их окупаемости, является более реальным и выгодным. Так как можно значительно сократить объем начальных вложений и срок их возврата, понизить инвестиционный риск, убавить сроки строительства и ввода станций в эксплуатацию. К таким электростанциям относятся как малые, так и мини-ГЭС, небольшие энергетические установки на базе газотурбинных, газопоршневых и парогазовых технологий, также  геотермальные тепловые и электрические станции, ветровые и солнечные энергетические и теплонаносные установки. На основе двигателей  внутреннего сгорания существует оборудование мини-ТЭЦ, позволяющее обеспечивать электро- и теплоснабжение отдельных домов, в том числе и индивидуальных домов (коттеджей). В качестве топлива для мини-ТЭЦ может использоваться природный газ (магистральный, сжиженный, попутный нефтяной газ и другие горючие газы), жидкое топливо, такое как нефть, мазут, дизельное топливо, биодизель и другие горючие жидкости, а также твердое топливо: уголь древесина, торф. Наиболее эффективным и недорогим топливом в России пока является магистральный природный газ и попутный нефтяной газ.

Достоинствами мини-ТЭЦ являются:

- комбинирование процесса производства электроэнергии и тепла;

- низкая стоимость единицы тепловой и электрической мощности;

- качество и бесперебойность энергоснабжения;

- соответствие европейским экологическим стандартам;

– низкий срок окупаемости и большой ресурс энергоблока;

– непосредственная близость к конечному потребителю и связанное с этим отсутствие затрат на сооружение коммуникаций и неизбежных потерь при передаче энергии по сетям;

– позволяет избежать затрат на строительство дорогостоящих высоковольтных линий электропередач (ЛЭП);

– компактность установок мини-ТЭЦ;

– оперативность ввода в эксплуатацию мини-ТЭЦ;

– оптимальное соответствие режиму многократного пуска и остановки;

– низкая себестоимость производимой энергии мини-ТЭЦ;

– низкие сроки окупаемости оборудования;

– простота и удобство в эксплуатации – весь процесс управления работой станции полностью автоматизирован;

– высокая надежность основных узлов и агрегатов.

Вариантов размещения таких установок несколько. Стационарные мини-ТЭЦ (в здании). В случае наличия свободного помещения или готовности заказчика построить специальное помещение под энергокомплекс. Установка может быть размещена непосредственно в здании.

Такие здания должны быть оснащены системами жизнеобеспечения работы технологического оборудования, которое соответствует требованиям правил безопасности систем газораспределения и правил пожарной безопасности.

Модульные мини-ТЭЦ (в контейнере). Для ввода энергокомплекса в эксплуатацию в сжатые сроки – в отсутствие возможности строительства собственного здания под мини-ТЭЦ – требуется оборудование высокой заводской готовности, которое позволит избежать длительный этап строительства здания и монтажных работ. Для таких ситуаций предпочтителен выбор энергокомплекса в контейнерном исполнении. При этом дополнительным преимуществом является возможность оперативного изменения местоположения энергоцентра.

Анализируя роль малой энергетики, следует сказать, что она не может решать проблемы снабжения надежности и постоянства ЕЭС. Но с развитием стабильного роста энергопотребления, на стадии реформирования энергетики, большей ее адаптации к рыночным отношениям, при отсутствии крупных инвесторов, росте малого и среднего предпринимательства малая энергетика весьма значима.

На первый взгляд в условиях резкой неравномерности потребления тепловой и электрической энергии в сложившейся энергосистеме принимать нового производителя, поставляющего свои излишки энергии в период минимальной потребности в ней, не имеет смысла. С другой стороны, гибкое наращивание энергетических мощностей способствует росту экономики в целом, а при разумной тарифной политике обеспечивает экономическую выгоду как поставщикам энергии от мини-ТЭЦ, так и владельцам централизованных сетей. Во многих странах гармонизация малой энергетики с централизованными системами регулируется на государственном и муниципальном законодательных уровнях.

В 2014 году в России был запущен пилотный проект  в области малой энергетики. Речь идет о мини-ТЭЦ мощностью 21,5 МВт для электро- и теплоснабжения потребителей на территории Среднеуральского медеплавильного завода (СУМЗ). Запуск станции сразу же привлек к себе внимание экспертов, отдавших проекту победу в международной премии «Малая энергетика – большие достижения».

Второй год работы мини-ТЭЦ показал ее эффективность и подтвердил тот факт, что собственная генерация для предприятий – это экономически выгодная реальность и очевидная перспектива для развития всей отрасли. На сегодняшний день станция обеспечивает не только энергобезопасность СУМЗа, но и энергоэффективность предприятия. Годовая выработка электроэнергии мини-ТЭЦ (2015) составила 177 млн кВт-ч, а средняя наработка одного гПа – 8577 часов, что превысило ожидаемые показатели. Загрузка станции дала отличный результат – 95% от плановых 80%. При этом общая сумма экономии на поставках электрической энергии для СУМЗ составила более 17 млн руб.

В связи с успешной работой собственной мини-ТЭЦ на территории Среднеуральского медеплавильного завода будет подготовлен второй проекта «Энергия-30», предварительная стоимость которого составит 2 млрд руб.

К проблемам мини-ТЭЦ, которые препятствуют их более широкому внедрению, относится степень их годовой загрузки. В автономном режиме для жилых объектов этот показатель не превышает 30–50%. А это означает рост амортизационной составляющей в себестоимости электроэнергии в несколько раз.

Решением проблемы может стать тригенерация. Это организация производства сразу трех энергетических составляющих: электричества, тепла и холода. Фактически тригенерация является частным случаем когенерации. Но она более выгодна по сравнению с когенерацией, поскольку дает  возможность эффективно использовать утилизованное тепло  не только зимой для отопления, но и летом для кондиционирования  или технических нужд. Для этого применяются абсорбционные  бромистолитиевые холодильные установки. Такой подход позволяет использовать генерирующую установку круглый год, тем самым не снижая высокий КПД энергетической установки в летний период, когда потребность в вырабатываемом тепле снижается. 

В условиях текущего экономического кризиса выполнение проектов по сооружению мини-ТЭЦ становится прямым подтверждением значимости малой энергетики, ее высоких результатов и гигантского потенциала в рамках энергетической отрасли в целом. 

«Сегодня мы видим огромную перспективу для развития именно малой энергетики. Это связано с тем, что предприятия вынуждены снижать затраты на энергоресурсы, чтобы оставаться конкурентоспособными. Условия финансирования банками на сегодняшний день также не очень привлекательны для промышленных предприятий, а наша команда готова обеспечить безопасность проекта на всех его жизненных этапах. Мы надеемся, что за ближайшие 5–10 лет Россия в развитии малой энергетики полностью перейдет на энергосервисные контракты, как это происходит сейчас в странах Европы», – говорит Андрей Матейко, заместитель генерального директора ООО «БелЭнергоПроект». «Энергия-30» – это логическое продолжение проекта мини-ТЭЦ на СУМЗе, можно сказать – версия 2.0. Что изменилось и удалось усовершенствовать? Минимизированы объемы строительных работ и сроки окупаемости – строительство мини-ТЭЦ займет всего 30 недель от выхода на площадку, альтернативные проекты предлагают минимум полтора-два года! К слову, от этой цифры пошло и само название проекта. Помимо прочего повышена эффективность проекта с точки зрения расходов тепла и электроэнергии на собственные нужды, а самое главное – улучшены технико-экономические показатели в целом: «Энергия-30» работает на базе газопоршневых моторов, что дает достаточно высокий электрический КПД (до 50%), а вместе с использованием тепла выхлопных газов и рубашки охлаждения общий КПД использования топлива вырастает до 92%.