Електроцентрали с алтернативни горива в Русия

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

През последните няколко години автономните електроцентрали с газови бутални двигатели стават все по-популярни в Русия и в чужбина. Тези агрегати са лесни за поддръжка и консумират по-малко гориво от традиционните дизелови агрегати. Освен това на базата на газов бутален двигател е възможно да се сглоби комбинирана станция, която едновременно генерира топлина и електричество.

Разговаряхме с разработчиците от Transmashholding, генералният партньор на фестивала Polytech 360, за това как агрегатът с газово бутало се различава от бензинов или дизелов двигател и дали може да се монтира на обикновен автомобил. На нашите въпроси отговориха Александър Терехин, ръководител на отдела за разработка на дизелови двигатели в Трансмашхолдинг АД, и Игор Овчинников, ръководител на проекта за развитие на дизеловата техника в Трансмашхолдинг АД.

По същество газовите бутални двигатели са конвенционални двигатели с вътрешно горене, които използват газ за работа. Първите подобни инсталации се появяват в края на 19 век и се използват главно във фабриките за задвижване на различно производствено оборудване. По-късно те са заменени основно с електрически двигатели. Те също не се използват широко в транспорта. Но през последните години популярността на газовите бутални двигатели започна да расте. Причините за това са няколко, но основната е покачването на цените на течните въглеводородни горива (бензин, дизел). Днес газовите бутални двигатели се използват в електрогенератори, топлогенератори, помпи, компресори и хладилни агрегати.

N + 1: В кои заводи се използват газови бутални двигатели и защо?

Газово-буталните двигатели се използват в електроцентрали с почти всички приложения: стационарни двигател-генератори и електроцентрали, локомотивни, автомобилни, транспортни и технологични (за трактори, кариерно оборудване) и др.

Запасите на природен газ у нас и в света значително надвишават запасите на течни въглеводородни горива от всички видове. Естествено, цената на газовото гориво е значително по-ниска от тази на течното въглеводородно гориво. У нас много поколения ще могат да използват този вид гориво.

На какво работят такива двигатели?

Те използват два вида газово гориво. Първо, това е природен газ (съдържа по-голямата част от метана), който изгаряме, по-специално, в нашите кухни. И второ, нефтен газ, получен от рафинирането на нефт (съдържа повечето пропан и бутан). Именно последният във втечнено състояние се използва най-вече като моторно гориво за автомобили или в бутилки за газови летни вили.

Повечето индустриални, камиони и автобусни двигатели използват естествен компресиран или втечнен газ. Напоследък се появиха предложения за преобразуване на леки автомобили за използване на природен газ.

Как се различава такъв двигател от двигател с вътрешно горене?

Газовият бутален двигател е същият двигател с вътрешно горене, но с някои конструктивни характеристики, свързани с използването на различен вид гориво.

На първо място, на крайния продукт (автомобил, дизелов локомотив и др.) трябва да се монтира система за съхранение на газ и газово оборудване, за да се променят параметрите на газа (налягане, температура) и да се подава към двигателя.

Промените в самия двигател могат да бъдат разделени на две части. Тези, които принадлежат към първия от тях, са от конструктивен характер и се отнасят до промените в степента на сгъстяване, дизайна на части от групата цилиндър-бутала, настройките за подаване на въздух и турбокомпресор и други елементи. Последните са свързани с оборудването на двигателя с устройства за подаване на газ към всмукателния колектор или горивната камера.

Възможно ли е да поставите газов бутален двигател на обикновена кола?

Мога. Много се обличат и карат с успех. Такива решения се използват в автомобили, трактори, локомотиви, малки търговски кораби и други превозни средства.

Трансмашхолдинг и газови двигатели

През 2013 г. в завода на Трансмашхолдинг в Брянск е произведен маневров дизелов локомотив ТЕМ19. Това е първият дизелов локомотив в света, чийто бутален двигател работи с природен газ, чието автономно захранване се съхранява в течна форма в криогенен контейнер.

В момента TMH стартира проект за създаване на нов газоманеврен дизелов локомотив TEM29 с повишена мощност. Дизайнът му ще се основава на принципа на модулност на основното оборудване. Той е насочен към намаляване на разходите за ресурсите, участващи в извършване на поддръжка и ремонт по време на експлоатация, поради използването на агрегирани ремонти.

В предприятието си в Коломна TMH изпълнява редица проекти, използващи алтернативни горива, овладявайки производството на принципно нов вид продукт - газови двигатели, предназначени за генериране на електричество и топлина в електроцентрали за основни, резервни и аварийни цели.

В момента в завода в Коломна се изгражда газов двигател-генератор 9GMG за маневрения дизелов локомотив ТЕМ29.

Двигателите, създадени в завода TMH Kolomna, ще използват като основно гориво дизелово гориво, природно гориво или съпътстващ нефтен газ, както и суров нефт в диапазона на мощността от 1000 до 3500 киловата.

TMH също така възнамерява да разработи газови модификации на нови дизелови двигатели, създадени по време на изпълнението на подпрограмата за развитие на дизелови двигатели на Федералната целева програма „Национална технологична база“.

Защо тези двигатели не се използват универсално?

Исторически се случи така, че различни видове течни въглеводородни горива се използват главно като моторно гориво. За тях е създадена широка инфраструктура. Съответно, за да се разшири използването на газ, е необходимо да се разшири инфраструктурата, свързана с доставката му до мястото на зареждане и в крайна сметка до мястото на изгаряне. Сега това се преследва активно.

В момента най-обещаващият за работата на локомотиви, работещи с гориво за газови двигатели, е неелектрифицираният северен обхват на Свердловската железница. Този регион има всички необходими условия: плосък профил, големи обеми товари, наличие на евтин природен газ, както и производствени мощности, въз основа на които може да се стартира производството на втечнен природен газ.

Като цяло използването на газ като моторно гориво във всички видове транспорт и създаването на вътрешно газотранспортно и стационарно оборудване са от голямо значение днес за обновяването на подвижния състав, който трябва да отговаря на международните стандарти за безопасност, екология и надеждност.

Защо често се използват в малки електроцентрали?

Това е изгодно и икономично. Разходът на гориво и експлоатационните разходи са важни въпроси за собственика на централата. Газовият бутален агрегат има специфичен разход на гориво на киловат на час, произведен при всеки режим на натоварване, по-малък от този на газотурбинен агрегат. Това се дължи на факта, че ефективността на буталните машини е 36-45 процента, докато при турбините е само 25-34 процента.

Основното предимство на газовите бутални двигатели пред дизеловите е по-евтиното гориво. Дори когато като резервно гориво се използва газова смес пропан-бутан, цената на единица електрическа енергия, произведена в газова бутална инсталация, е 1, 3 пъти по-ниска от тази на дизел.

Работата и поддръжката на газобутален агрегат, за разлика от газотурбинен агрегат, не изисква висококвалифициран инженерен персонал. Рутинна поддръжка, междинен и основен ремонт на газов бутален двигател могат да се извършват на мястото на експлоатация без преместване на уреда до обекта на производителя или специализирано предприятие.

Каква е причината за нарастващата популярност на газовите бутални агрегати през последните години, въпреки факта, че самата технология съществува от дълго време?

Анализът на потребителския пазар на електрическа и топлинна енергия показа, че около 30% от потребителите не се нуждаят от десетки и стотици мегавата мощност и следователно от задължително централизирано захранване, чиито общи загуби при транспортиране през мрежите до потребителя са до 25-30 процента.

Освен това потребителите не са доволни от високата цена за свързване към централизирани мрежи и като цяло либерализацията на енергийния пазар в Русия доведе до криза в работата на големи централизирани системи за доставка на енергия.

Технологиите с газови бутала са много подходящи за производство на електроенергия в малък мащаб, много ефективно прилагат концепцията за "икономично" производство на електроенергия с минимални загуби на генерирана топлинна и електрическа енергия. Местните автономни децентрализирани източници на комбинирано производство на електрическа и топлинна енергия на базата на газови бутални инсталации имат висока ефективност, са напълно независими от регионалните електропреносни мрежи и следователно от нарастването на тарифите са надеждни, не изискват разходи за изграждане на доставки и разпределителните мрежи.

Газовите бутални двигатели могат да се комбинират последователно. Каква е ползата от такава консолидация в сравнение с отделното използване на инсталации?

В "батерии" могат да се комбинират не само газово-бутални двигатели, но и дизелови. Всичко зависи от характеристиките и изискванията на стационарната електроцентрала. По-специално, много често отделни модули могат да бъдат доставени до мястото на монтаж и експлоатация само с хеликоптер. Но има специални електроцентрали, основното изискване за които е максималната възможна мощност в един блок.