Elektrarne na alternativna goriva v Rusiji

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

V zadnjih nekaj letih so v Rusiji in v tujini vse bolj priljubljene avtonomne elektrarne s plinskimi batnimi motorji. Te enote so enostavne za vzdrževanje in porabijo manj goriva kot tradicionalne dizelske enote. Poleg tega je na podlagi plinskega batnega motorja mogoče sestaviti kombinirano postajo, ki hkrati proizvaja toploto in električno energijo.

Z razvijalci Transmashholdinga, generalnega partnerja festivala Polytech 360, smo se pogovarjali o tem, kako se plinski batni agregat razlikuje od bencinskega ali dizelskega motorja in ali ga je mogoče namestiti na navaden avtomobil. Na naša vprašanja sta odgovorila Aleksander Terehin, vodja oddelka za razvoj dizelskih motorjev v Transmashholding JSC, in Igor Ovčinnikov, vodja projekta za razvoj dizelske tehnike v Transmashholding JSC.

V bistvu so plinski batni motorji običajni motorji z notranjim zgorevanjem, ki za delovanje uporabljajo plin. Prve takšne naprave so se pojavile ob koncu 19. stoletja in so jih uporabljali predvsem v tovarnah za pogon različne proizvodne opreme. Kasneje so jih nadomestili predvsem elektromotorji. Prav tako se ne uporabljajo široko v prometu. Toda v zadnjih letih je priljubljenost plinskih batnih motorjev začela rasti. Razlogov za to je več, glavni pa je dvig cen tekočih ogljikovodikov (bencin, dizel). Danes se plinski batni motorji uporabljajo v električnih generatorjih, toplotnih generatorjih, črpalkah, kompresorjih in hladilnih enotah.

N + 1: V katerih obratih se uporabljajo plinski batni motorji in zakaj?

Plinski batni motorji se uporabljajo v elektrarnah skoraj vseh aplikacij: stacionarnih motornih generatorjih in elektrarnah, lokomotivskih, avtomobilskih, transportnih in tehnoloških (za traktorje, opremo kamnolomov) in druge.

Zaloge zemeljskega plina pri nas in v svetu bistveno presegajo zaloge tekočih ogljikovodikovih goriv vseh vrst. Seveda so stroški plinskega goriva bistveno nižji od stroškov tekočega ogljikovodikovega goriva. Pri nas bo to vrsto goriva lahko uporabljalo veliko generacij.

Na kaj delujejo takšni motorji?

Uporabljajo dve vrsti plinskega goriva. Prvič, to je zemeljski plin (vsebuje večino metana), ki ga kurimo predvsem v naših kuhinjah. In drugič, naftni plin, pridobljen iz rafiniranja nafte (vsebuje večino propana in butana). Prav slednje se v utekočinjenem stanju večinoma uporablja kot motorno gorivo za avtomobile ali v jeklenkah za plinske poletne hiše.

Večina industrijskih, tovornih in avtobusnih motorjev uporablja naravni stisnjen ali utekočinjen plin. V zadnjem času se pojavljajo predlogi za predelavo osebnih avtomobilov na zemeljski plin.

Kako se tak motor razlikuje od motorja z notranjim zgorevanjem?

Plinski batni motor je enak motor z notranjim zgorevanjem, vendar z nekaterimi konstrukcijskimi značilnostmi, povezanimi z uporabo druge vrste goriva.

Najprej je treba na končni izdelek (avto, dizelska lokomotiva itd.) namestiti sistem za shranjevanje plina in plinsko opremo, da spremenimo parametre plina (tlak, temperatura) in ga oskrbimo z motorjem.

Spremembe v samem motorju lahko razdelimo na dva dela. Tisti, ki spadajo v prvo od njih, so konstruktivne narave in se nanašajo na spremembe kompresijskega razmerja, zasnovo delov cilindrično-batne skupine, dovod zraka in nastavitve turbopolnilnika ter druge elemente. Slednji so povezani z opremo motorja z napravami za dovajanje plina v sesalni kolektor ali zgorevalno komoro.

Ali je mogoče na običajen avto postaviti motor s plinskim batom?

Lahko. Mnogi se uspešno oblečejo in vozijo. Takšne rešitve se uporabljajo v avtomobilih, traktorjih, lokomotivah, majhnih gospodarskih ladjah in drugih vozilih.

Transmashholding in plinski motorji

Leta 2013 je bila v obratu Transmashholding v Brjansku izdelana ranžirna dizelska lokomotiva TEM19. To je prva dizelska lokomotiva na svetu, katere batni motor deluje na zemeljski plin, katerega avtonomna dobava je shranjena v tekoči obliki v kriogeni posodi.

Trenutno je TMH začel projekt izdelave nove plinske ranžirne dizelske lokomotive TEM29 povečane moči. Njegova zasnova bo temeljila na principu modularnosti glavne opreme. Namenjen je zmanjšanju stroškov sredstev, vključenih v izvajanje vzdrževanja in popravil med obratovanjem zaradi uporabe agregiranih popravil.

V svojem podjetju v Kolomni TMH izvaja številne projekte z uporabo alternativnih goriv, obvladuje proizvodnjo bistveno nove vrste izdelka - plinskih motorjev, namenjenih za proizvodnjo električne in toplotne energije v elektrarnah za osnovne, rezervne in nujne namene.

Trenutno se v tovarni Kolomna gradi plinski motor-generator 9GMG za ranžirno dizelsko lokomotivo TEM29.

Motorji, ustvarjeni v tovarni TMH Kolomna, bodo kot glavno gorivo uporabljali dizelsko gorivo, zemeljsko gorivo ali sorodni naftni plin ter surovo nafto v območju moči od 1000 do 3500 kilovatov.

TMH namerava tudi razviti plinske modifikacije novih dizelskih motorjev, ustvarjenih med izvajanjem podprograma razvoja dizelskih motorjev Zveznega ciljnega programa "Nacionalna tehnološka baza".

Zakaj se ti motorji ne uporabljajo univerzalno?

Zgodovinsko se je zgodilo, da se kot pogonsko gorivo uporabljajo predvsem različne vrste tekočih ogljikovodikov. Zanje je bila ustvarjena široka infrastruktura. V skladu s tem je za razširitev uporabe plina treba razširiti infrastrukturo, povezano z njegovo dostavo do kraja oskrbe z gorivom in na koncu do kraja zgorevanja. To se zdaj aktivno izvaja.

Trenutno je najbolj obetaven za delovanje lokomotiv, ki delujejo na plinsko gorivo, neelektrificiran severni razpon Sverdlovske železnice. Ta regija ima vse potrebne pogoje: raven profil, velike količine tovora, razpoložljivost poceni zemeljskega plina, pa tudi proizvodne zmogljivosti, na podlagi katerih se lahko začne proizvodnja utekočinjenega zemeljskega plina.

Nasploh je uporaba plina kot pogonskega goriva v vseh vrstah transporta ter ustvarjanje domače plinske transportne in stacionarne opreme danes velikega pomena za obnovo voznega parka, ki mora izpolnjevati mednarodne varnostne, okoljske in zanesljive standarde.

Zakaj se pogosto uporabljajo v malih elektrarnah?

Je donosno in ekonomično. Poraba goriva in obratovalni stroški so pomembna vprašanja za lastnika elektrarne. Enota s plinskim batom ima specifično porabo goriva na kilovat na uro, proizvedeno pri katerem koli načinu obremenitve, manjšo od porabe plinske turbine. To je posledica dejstva, da je izkoristek batnih strojev 36-45 odstotkov, medtem ko je pri turbinah le 25-34 odstotkov.

Glavna prednost plinskih batnih motorjev pred dizelskimi je cenejše gorivo. Tudi če se kot rezervno gorivo uporablja mešanica plina propan-butan, je strošek enote električne energije, proizvedene v elektrarni s plinskim batom, 1,3-krat nižji kot pri dizelskem.

Delovanje in vzdrževanje plinske batne enote, v nasprotju s plinsko turbinsko enoto, ne zahteva visoko usposobljenega inženirskega osebja. Rutinsko vzdrževanje, vmesna in remontna popravila plinskega batnega motorja se lahko izvajajo na mestu delovanja brez premikanja enote na lokacijo proizvajalca ali specializiranega podjetja.

Kaj je razlog za naraščajočo priljubljenost plinskih batnih enot v zadnjih letih, kljub dejstvu, da sama tehnologija obstaja že dolgo?

Analiza potrošniškega trga električne in toplotne energije je pokazala, da približno 30 odstotkov odjemalcev ne potrebuje več deset in sto megavatov moči in s tem obvezne centralizirane oskrbe z električno energijo, katere skupne izgube med transportom po omrežjih do odjemalca znašajo do 25-30 odstotkov.

Poleg tega uporabniki niso zadovoljni z visokimi stroški povezovanja s centraliziranimi omrežji, na splošno pa je liberalizacija energetskega trga v Rusiji privedla do krize v delovanju velikih centraliziranih sistemov oskrbe z energijo.

Tehnologije plinskih batov so zelo primerne za proizvodnjo električne energije majhnega obsega, zelo učinkovito izvajajo koncept "gospodarske" proizvodnje električne energije z minimalnimi izgubami proizvedene toplote in električne energije. Lokalni avtonomni decentralizirani viri kombinirane proizvodnje električne energije in toplote na osnovi plinskih batnih elektrarn imajo visoko učinkovitost, so popolnoma neodvisni od regionalnih električnih omrežij in so posledično zaradi rasti tarif zanesljivi, ne zahtevajo stroškov za izgradnjo oskrbe. in distribucijska omrežja.

Plinski batni motorji se lahko kombinirajo serijsko. Kakšna je prednost takšne konsolidacije v primerjavi z ločeno uporabo naprav?

V "baterije" je mogoče kombinirati ne samo plinsko-batne motorje, ampak tudi dizelske. Vse je odvisno od značilnosti in zahtev stacionarne elektrarne. Zlasti zelo pogosto je mogoče posamezne module dostaviti na kraj namestitve in delovanja le s helikopterjem. Vendar obstajajo posebne elektrarne, katerih glavna zahteva je največja možna moč v eni enoti.