Сколько стоит энергия?
Казалось бы, вопрос риторический – есть тарифы, есть полученная энергия,
перемножаем и платим…
Но стоит только задуматься, откуда берется энергия и за что платим,
и вопрос этот уже не кажется столь наивным.
Итак, откуда берется энергия? Основные этапы производства и потребления
энергии – это добыча и транспортировка топлива, например самого дешевого
– газа, до потребителя – ТЭЦ (потери составляют до 20% энергии топлива),
преобразование энергии газа на ТЭЦ в электрическую и тепловую (средний
по РФ КПД ТЭЦ около 50%), доставка энергии непосредственному потребителю
– ЖКХ, предприятиям (потери 25%), использование энергии потребителем.
Это потери, которых могло бы не быть. Если принять энергию топлива на
этапе добычи за 100%, то полезно используется только 9% этой энергии!
Это ответ на вопрос «за что платим»…
Стоит ли платить за такие потери или хотя бы за их часть?
Выход – производить энергию там, где она необходима, исключив часть
транспортных потерь. Идея не новая, и локальные котельные тому подтверждение.
С электроснабжением сложнее, но сейчас и эта проблема имеет решение.
И решение это – мини- и микроТЭС.
Основным элементом мини-ТЭС, как и в большой энергетике, является газовый
(или дизельный) электрогенератор. В качестве двигателей для таких генераторов
могут использоваться микротурбины, дизельные (воспламенение топлива
при сжатии) и газопоршневые двигатели (газовые ДВС с искровым зажиганием).
Каждому из видов двигателей свойственны свои достоинства и недостатки.
Установка газовых турбин наиболее выгодна на крупных промышленных предприятиях,
которые имеют значительные (> 8–10 МВт) электрические нагрузки.
Недостатков у микротурбин мощностью от 30 кВт до 1 МВт значительно больше:
КПД газовых турбин 25–30%, к тому же он резко падает на частичных нагрузках,
высоки эксплуатационные затраты, связанные с дорогостоящим (только в
заводских условиях) ремонтом ГТД, необходимо иметь газопровод высокого
давления.
Двигатели внутреннего сгорания имеют более высокую стоимость по сравнению
с микротурбинами, но это с лихвой компенсируется их достоинствами: КПД
поршневых машин составляет 31–40%, и он почти неизменен в диапазоне
нагрузок от 50 до 100%, низкие эксплуатационные расходы, простой ремонт,
наименьшая удельная стоимость оборудования при единичных мощностях до
3,5 МВт. (Здесь нужно заметить, что стоимость оборудования и стоимость
станции не одно и то же.) Из всего этого следует, что на мини-ТЭС предпочтительнее
использовать поршневые машины. При этом стоимость единицы электрической
энергии, произведенной газопоршневой установкой, в 7 раз меньше, чем
дизельной.
Однако получение только электроэнергии – это КПД (по топливу) 35%,
что очень мало. Остальные 65% энергии топлива – тепло, и это тепло не
должно быть потеряно! Оно и не теряется. Само название – мини-ТЭС (теплоэлектростанция)
– говорит об использовании тепла. Такие установки носят название когенерационных,
т. е. вырабатывающих два вида энергии.
При этом КПД мини-ТЭС (по топливу) становится экономически очень привлекательным
– до 94%! Следует отметить, что и в большой энергетике используется
принцип когенерации, но в силу многих факторов КПД в редких случаях
достигает 70%.
С электроэнергией, вырабатываемой мини-ТЭС, все понятно, она необходима
круглый год. А вот необходимость в тепловой энергии носит сезонный характер,
зимой – на отопление и приготовление горячей воды, летом – только для
ГВС. Избыток тепла летом приходится сбрасывать в атмосферу, а это приводит
к падению среднегодового КПД установки и, кроме того, является тепловым
загрязнением атмосферы. Это один из основных факторов низкого КПД в
большой энергетике.
Применяя мини-ТЭС, изначально ориентированные на энергоснабжение локальных
объектов, избыточное тепло и летом можно использовать с пользой. Для
этого его надо превратить в холод. Устройства, которые с успехом делают
это, широко известны. Это абсорбционные холодильники и абсорбционные
кондиционеры. Абсорбционные холодильники были разработаны даже раньше
компрессорных и для своей работы используют именно тепловую энергию.
Что и требуется летом – имея избыточное тепло (фактически бросовую энергию),
получаем холод! Кондиционеры в этом случае работают почти даром. И среднегодовой
КПД мини-ТЭС получается весьма высоким, а, следовательно, стоимость
энергии низкой. Такие установки носят название тригенерационных.
Сфера применения мини-ТЭС весьма широка:
• промышленные предприятия;
• торговые и административные центры (гостиницы, больницы, офисы);
• индивидуальные и многоквартирные дома;
• склады, магазины, торговые центры;
• плавательные бассейны и центры досуга;
• сельское хозяйство.
Необходимость строительства собственной электростанции, как правило,
обусловливается одной из следующих причин или их сочетанием:
• затраты на подвод электроэнергии и тепла сопоставимы с расходами на
строительство собственной электростанции (новое строительство);
• есть проблемы с региональными энергосетями либо со стоимостью дополнительной
электроэнергии (расширение мощностей);
• наличие и качество электроэнергии критично с точки зрения непрерывности
технологического процесса или нарушения технологии;
• возможность использования «бесплатного» биогаза;
• ожидание роста платы за технологическое подключение и тарифов на электроэнергию
(плата за технологическое подключение в Санкт-Петербурге уже сопоставима
с удельной стоимостью мини-ТЭС, а стоимость электроэнергии мини-ТЭС
в 2–2,5 раза ниже ее стоимости у электросетей).
Экономическая эффективность использования мини-ТЭС:
• относительно быстрый возврат инвестированного капитала;
• отсутствие платы за технологическое подключение;
• минимум тепловых потерь и утечек в теплотрассах;
• возможность установки в помещениях действующих котельных;
• отсутствие необходимости строительства ЛЭП, ТЭП, протяженной кабельной
сети.
Следует заметить, что качественная реализация проекта требует наличия
специфических знаний и опыта, иначе значительная часть преимуществ наверняка
будет потеряна.
Но самое главное – мини-ТЭС позволяет почувствовать себя независимым
от состояния централизованных электрических и тепловых сетей, надежность
которых стремительно падает, что подтвердили события последних лет в
России.
Александр Декстер
Филиал ООО «Виссманн»
198097, Санкт-Петербург,
ул. Возрождения, д. 4, офис 801-803
Тел./факс (812) 326-7872,
тел.: (812) 326-7870 (71)
e-mail:
