Комбинированные микроисточники тепловой и электрической энергии

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

Микро-ТЭЦ (Комбинированные микроисточники тепловой и электрической энергии) — это вариант реализации широко распространенной в настоящее время идеи когенерации энергии для одно/многосемейных домов и малых офисных зданий.





Обзор

Поскольку в большинстве случаев потребители одновременно нуждаются в двух видах энергии: тепловой и электрической, возникли комбинированные теплоэлектростанции (ТЭЦ), также называемые «когенерационными». Пользуясь тем фактом, что все системы производства электрической энергии, основанные на сжигании топлива, имеют максимальную эффективность в условиях, продиктованных законами термодинамики, ТЭЦ используют в качестве источника тепла т. н. отбросное тепло процесса производства электрической энергии. Отбросное тепло уносится газообразными продуктами сгорания, которые могут полностью обеспечить нагрев систем с низкотемпературными потребностями. Отбросное тепло может быть также использовано для производства дополнительного количества электрической энергии в комбинированном цикле, но это не всегда практично. По существу, ТЭЦ пользуются постоянно возрастающей популярностью в промышленном сообществе, поскольку способны повысить общую энергетическую эффективность использования топлива.

Например, в исключительно генерирующих системах, таких как традиционные электростанции, поставляющих потребителям электроэнергию, только приблизительно треть потенциального тепла первичного энергетического источника (уголь, природный газ или уран) доставляется потребителю, несмотря на то, что эффективность может быть чуть ниже у старых станций и значительно выше у новых. Напротив, ТЭЦ обычно преобразуют по меньшей мере две трети, а часто до 90 % тепла первичного источника энергии в полезные виды энергии, такие как производство электричества, пара, горячей воды или в отопление. Пока индустрия извлекает значительную выгоду от ТЭЦ, некоторые особенности, которые делают их привлекательными для промышленности, служат барьером для индивидуального использования этой технологии.

Подавляющее большинство когенерационных систем используют в качестве топлива природный газ. Это связано с его дешевизной (хотя цена растёт в последние годы), чистотой сжигания, доступностью его на многих территориях и лёгкостью транспортирования по уже проложенным трубопроводам ко многим домам. Вдобавок природный газ может сжигаться в газовых турбинах, которые используются на большинстве крупных и малых ТЭЦ, что связано с их высокой эффективностью, малыми размерами, чистотой сжигания и минимальными эксплуатационными расходами. Кроме того, газовые турбины, сконструированные с применением фольгированных подшипников и воздушного охлаждения, работают без масляной смазки и охлаждающих агентов. Наконец, отбросное тепло продуктов сгорания газовых турбин обыкновенно в них и утилизируется, тогда как отбросное тепло главной альтернативы для малых систем — поршневых машин — распределяется между их утилизирующей и охлаждающей системами.

Влияние ТЭЦ, особенно небольших, для жилых домов и малого бизнеса, в будущем будет возрастать, если цены на природный газ будут продолжать расти. Хотя отбросное тепло электростанций, использующих в качестве источника энергии биомассу, солнечную энергию, уголь, дизельное топливо, другие тяжёлые нефтепродукты и атомную энергию, может быть использовано для когенерации, такие источники энергии менее пригодны, более трудны для транспортирования, более дороги для домашнего использования и, в случае с атомной энергией, непрактичны и небезопасны. Исключая атомную и солнечную энергию, эти виды топлива сгорают значительно менее чисто, чем природный газ, и требуют значительно более дорогого контроля над загрязнениями. Наконец, из всех перечисленных, только дизельное топливо может быть использовано в газовых турбинах и поршневых двигателях, дешевизна, небольшие размеры и эффективность которых делают выбор в их пользу для небольших когенерационных установок.

МикроТЭЦ

Важнейшее отличие микроТЭЦ от их крупномасштабных родственников состоит в режимах работы. В большинстве случаев промышленные ТЭЦ в первую очередь производят электрическую энергию, а тепло — в качестве побочного продукта. Напротив, микроТЭЦ, которые работают в домах и и небольших коммерческих зданиях, удовлетворяют потребности в тепловой энергии, генерируя электроэнергию как побочный продукт. Из-за этой особенности режима работы и колебаний потребления электричества структурами, которые стремятся использовать микроТЭЦ (жилые дома и небольшие коммерческие здания), микроТЭЦ будут часто генерировать электричество в больших количествах, нежели требуется потребителю.

На сегодняшний день микроТЭЦ привлекательны для потребителей благодаря «нетто-измерительной» модели («генерация-и-перепродажа»), при которой сгенерированная энергия, превосходящая мгновенную собственную потребность, реализуется в энергосистему. Основные потери, связанные с передачей от источника к потребителю, будут обычно меньше, нежели потери при местном аккумулировании энергии или её генерировании с меньшей, чем пиковой, мощностью. Итак, чисто с технической точки зрения «нетто-измерительная» модель очень эффективна.

Другим положительным моментом этой модели является то, что она очень легко конфигурируется. Электрические счётчики пользователей способны столь же легко регистрировать исходящую мощность, как и потребляемую домом или бизнесом. По существу они регистрируют «чистое» количество энергии, потреблённое домом/офисом. В энергосистемы с относительно небольшими микроТЭЦ не требуется вносить конструктивные изменения. В США федеральное законодательство (а также нормы многих штатов) требует от коммунальных операторов компенсировать каждому возвращенную им в сеть мощность. С точки зрения сетевых операторов эти требования представляют собой операционную, техническую и административную обузу. Как следствие, большинство сетевых операторов компенсируют стоимость непромышленным производителям энергии в меньшей или равной степени, нежели они реализуют её своим потребителям. Компенсационная схема может показаться на первый взгляд почти справедливой, она только означает для потребителей снижение себестоимости на сумму неприобретённой коммунальной энергии в сравнении с истинной стоимостью генерации и услуг операторов. Таким образом, с точки зрения операторов микроТЭЦ, «нетто-измерительная» модель не идеальна.

Пока «нетто-измерительная» модель — очень эффективный механизм использования избыточной энергии, сгенерированной микроТЭЦ. Она не лишена критики. Главные аргументы критиков: первый состоит в том, что пока главный источник генерации для энергосистем — большие коммерческие генераторы, «нетто-измерительные» генераторы «сбрасывают» энергию в сеть случайно и непредсказуемо. Однако, эффект незначителен, если только небольшая доля потребителей генерирует электричество и каждый из них генерирует относительно небольшое количество энергии. Когда включается духовка или обогреватель из сети поступает приблизительно такое же количество электроэнергии, какое вырабатывает домашний генератор. Если же процент домовладений с генерирующими системами будет увеличиваться, то их вклад в энергосистему может стать значительным. Тогда координация генерирующих систем в домах и поддержка сети может стать необходимой для устойчивого функционирования и предотвращения её повреждения.

Технологии

МикроТЭЦ основаны на нескольких различных технологиях:

Состояние рынка

Великобритания — в настоящее время наиболее развитый рынок микроТЭЦ в Европе и, вероятно, в мире. Он оценивался в пределах 1,000 микроТЭЦ по состоянию на 2002. В первую очередь это Whispergen (двигатели Стирлинга), и Senertec Dachs (поршневые двигатели). Рынок поддерживается правительством законодательным путём. Некоторые правительственные исследования получали средства через Energy Saving Trust and [en.wikipedia.org/wiki/The_Carbon_Trust Carbon Trust], общественное самоуправление также поддерживает энергоэффективность в Великобритании. 7 апреля 2005 правительство Великобритании снизило НДС с 17,5 % до 5 % для микроТЭЦ, в порядке поддержки спроса на эту технологию за счёт существующих, экологически менее безопасных. Снижение НДС на 12,5 % стало эффективной субсидией для микроТЭЦ против традиционных систем, которая будет помогать становиться им более конкурентоспособными и существенно продвигают продажи установок в Великобритании. [www.fuelcellsworks.com/Supppage2451.html] Из 24 миллионов домовладений Соединённого Королевства от 14 до 18 миллионов задумываются об оборудовании собственной микроТЭЦ.

Внешние ссылки

  • [www.cogen.org/Downloadables/Publications/Press_Release_15May2001_Micromap.pdf Мини- и микроТЭЦ — Состояние рынка и план развития]
  • [minenergo.gov.ru/upload/iblock/d1b/d1b71578313ae04a412cc63fe8402452.pdf Модернизация электроэнергетики России на период до 2020 года]
  • [www.netherlands-embassy.org/files/pdf/2.pdf Проекты микроТЭЦ в Нидерландах]
  • [www.cogen.org/Downloadables/Publications/Press_Release_15May2001_Micromap.pdf Ускорение и развитие микро- и миникогенерации]
  • [www.csmonitor.com/2006/1114/p01s02-usec.html?s=hns CSMonitor: Они обогревают. Они снабжают энергией. Они будущее домашней энрегетики?]
  • [www.microchap.info МикроТЭЦ: информация, продукция, экономика, публикации]
  • [www.localpower.org Мировой альянс за децентрализованную энергию]

См. также


Напишите отзыв о статье "Комбинированные микроисточники тепловой и электрической энергии"

Отрывок, характеризующий Комбинированные микроисточники тепловой и электрической энергии

– Нисколько, – сказал князь Андрей.
– Но вы un philoSophiee, [философ,] будьте же им вполне, посмотрите на вещи с другой стороны, и вы увидите, что ваш долг, напротив, беречь себя. Предоставьте это другим, которые ни на что более не годны… Вам не велено приезжать назад, и отсюда вас не отпустили; стало быть, вы можете остаться и ехать с нами, куда нас повлечет наша несчастная судьба. Говорят, едут в Ольмюц. А Ольмюц очень милый город. И мы с вами вместе спокойно поедем в моей коляске.
– Перестаньте шутить, Билибин, – сказал Болконский.
– Я говорю вам искренно и дружески. Рассудите. Куда и для чего вы поедете теперь, когда вы можете оставаться здесь? Вас ожидает одно из двух (он собрал кожу над левым виском): или не доедете до армии и мир будет заключен, или поражение и срам со всею кутузовскою армией.
И Билибин распустил кожу, чувствуя, что дилемма его неопровержима.
– Этого я не могу рассудить, – холодно сказал князь Андрей, а подумал: «еду для того, чтобы спасти армию».
– Mon cher, vous etes un heros, [Мой дорогой, вы – герой,] – сказал Билибин.


В ту же ночь, откланявшись военному министру, Болконский ехал в армию, сам не зная, где он найдет ее, и опасаясь по дороге к Кремсу быть перехваченным французами.
В Брюнне всё придворное население укладывалось, и уже отправлялись тяжести в Ольмюц. Около Эцельсдорфа князь Андрей выехал на дорогу, по которой с величайшею поспешностью и в величайшем беспорядке двигалась русская армия. Дорога была так запружена повозками, что невозможно было ехать в экипаже. Взяв у казачьего начальника лошадь и казака, князь Андрей, голодный и усталый, обгоняя обозы, ехал отыскивать главнокомандующего и свою повозку. Самые зловещие слухи о положении армии доходили до него дорогой, и вид беспорядочно бегущей армии подтверждал эти слухи.
«Cette armee russe que l'or de l'Angleterre a transportee, des extremites de l'univers, nous allons lui faire eprouver le meme sort (le sort de l'armee d'Ulm)», [«Эта русская армия, которую английское золото перенесло сюда с конца света, испытает ту же участь (участь ульмской армии)».] вспоминал он слова приказа Бонапарта своей армии перед началом кампании, и слова эти одинаково возбуждали в нем удивление к гениальному герою, чувство оскорбленной гордости и надежду славы. «А ежели ничего не остается, кроме как умереть? думал он. Что же, коли нужно! Я сделаю это не хуже других».
Князь Андрей с презрением смотрел на эти бесконечные, мешавшиеся команды, повозки, парки, артиллерию и опять повозки, повозки и повозки всех возможных видов, обгонявшие одна другую и в три, в четыре ряда запружавшие грязную дорогу. Со всех сторон, назади и впереди, покуда хватал слух, слышались звуки колес, громыхание кузовов, телег и лафетов, лошадиный топот, удары кнутом, крики понуканий, ругательства солдат, денщиков и офицеров. По краям дороги видны были беспрестанно то павшие ободранные и неободранные лошади, то сломанные повозки, у которых, дожидаясь чего то, сидели одинокие солдаты, то отделившиеся от команд солдаты, которые толпами направлялись в соседние деревни или тащили из деревень кур, баранов, сено или мешки, чем то наполненные.
На спусках и подъемах толпы делались гуще, и стоял непрерывный стон криков. Солдаты, утопая по колена в грязи, на руках подхватывали орудия и фуры; бились кнуты, скользили копыта, лопались постромки и надрывались криками груди. Офицеры, заведывавшие движением, то вперед, то назад проезжали между обозами. Голоса их были слабо слышны посреди общего гула, и по лицам их видно было, что они отчаивались в возможности остановить этот беспорядок. «Voila le cher [„Вот дорогое] православное воинство“, подумал Болконский, вспоминая слова Билибина.
Желая спросить у кого нибудь из этих людей, где главнокомандующий, он подъехал к обозу. Прямо против него ехал странный, в одну лошадь, экипаж, видимо, устроенный домашними солдатскими средствами, представлявший середину между телегой, кабриолетом и коляской. В экипаже правил солдат и сидела под кожаным верхом за фартуком женщина, вся обвязанная платками. Князь Андрей подъехал и уже обратился с вопросом к солдату, когда его внимание обратили отчаянные крики женщины, сидевшей в кибиточке. Офицер, заведывавший обозом, бил солдата, сидевшего кучером в этой колясочке, за то, что он хотел объехать других, и плеть попадала по фартуку экипажа. Женщина пронзительно кричала. Увидав князя Андрея, она высунулась из под фартука и, махая худыми руками, выскочившими из под коврового платка, кричала:
– Адъютант! Господин адъютант!… Ради Бога… защитите… Что ж это будет?… Я лекарская жена 7 го егерского… не пускают; мы отстали, своих потеряли…
– В лепешку расшибу, заворачивай! – кричал озлобленный офицер на солдата, – заворачивай назад со шлюхой своею.
– Господин адъютант, защитите. Что ж это? – кричала лекарша.
– Извольте пропустить эту повозку. Разве вы не видите, что это женщина? – сказал князь Андрей, подъезжая к офицеру.
Офицер взглянул на него и, не отвечая, поворотился опять к солдату: – Я те объеду… Назад!…
– Пропустите, я вам говорю, – опять повторил, поджимая губы, князь Андрей.
– А ты кто такой? – вдруг с пьяным бешенством обратился к нему офицер. – Ты кто такой? Ты (он особенно упирал на ты ) начальник, что ль? Здесь я начальник, а не ты. Ты, назад, – повторил он, – в лепешку расшибу.
Это выражение, видимо, понравилось офицеру.
– Важно отбрил адъютантика, – послышался голос сзади.
Князь Андрей видел, что офицер находился в том пьяном припадке беспричинного бешенства, в котором люди не помнят, что говорят. Он видел, что его заступничество за лекарскую жену в кибиточке исполнено того, чего он боялся больше всего в мире, того, что называется ridicule [смешное], но инстинкт его говорил другое. Не успел офицер договорить последних слов, как князь Андрей с изуродованным от бешенства лицом подъехал к нему и поднял нагайку:
– Из воль те про пус тить!
Офицер махнул рукой и торопливо отъехал прочь.
– Всё от этих, от штабных, беспорядок весь, – проворчал он. – Делайте ж, как знаете.
Князь Андрей торопливо, не поднимая глаз, отъехал от лекарской жены, называвшей его спасителем, и, с отвращением вспоминая мельчайшие подробности этой унизи тельной сцены, поскакал дальше к той деревне, где, как ему сказали, находился главнокомандующий.
Въехав в деревню, он слез с лошади и пошел к первому дому с намерением отдохнуть хоть на минуту, съесть что нибудь и привесть в ясность все эти оскорбительные, мучившие его мысли. «Это толпа мерзавцев, а не войско», думал он, подходя к окну первого дома, когда знакомый ему голос назвал его по имени.
Он оглянулся. Из маленького окна высовывалось красивое лицо Несвицкого. Несвицкий, пережевывая что то сочным ртом и махая руками, звал его к себе.
– Болконский, Болконский! Не слышишь, что ли? Иди скорее, – кричал он.
Войдя в дом, князь Андрей увидал Несвицкого и еще другого адъютанта, закусывавших что то. Они поспешно обратились к Болконскому с вопросом, не знает ли он чего нового. На их столь знакомых ему лицах князь Андрей прочел выражение тревоги и беспокойства. Выражение это особенно заметно было на всегда смеющемся лице Несвицкого.
– Где главнокомандующий? – спросил Болконский.
– Здесь, в том доме, – отвечал адъютант.
– Ну, что ж, правда, что мир и капитуляция? – спрашивал Несвицкий.
– Я у вас спрашиваю. Я ничего не знаю, кроме того, что я насилу добрался до вас.
– А у нас, брат, что! Ужас! Винюсь, брат, над Маком смеялись, а самим еще хуже приходится, – сказал Несвицкий. – Да садись же, поешь чего нибудь.
– Теперь, князь, ни повозок, ничего не найдете, и ваш Петр Бог его знает где, – сказал другой адъютант.
– Где ж главная квартира?
– В Цнайме ночуем.
– А я так перевьючил себе всё, что мне нужно, на двух лошадей, – сказал Несвицкий, – и вьюки отличные мне сделали. Хоть через Богемские горы удирать. Плохо, брат. Да что ты, верно нездоров, что так вздрагиваешь? – спросил Несвицкий, заметив, как князя Андрея дернуло, будто от прикосновения к лейденской банке.
– Ничего, – отвечал князь Андрей.
Он вспомнил в эту минуту о недавнем столкновении с лекарскою женой и фурштатским офицером.
– Что главнокомандующий здесь делает? – спросил он.
– Ничего не понимаю, – сказал Несвицкий.
– Я одно понимаю, что всё мерзко, мерзко и мерзко, – сказал князь Андрей и пошел в дом, где стоял главнокомандующий.
Пройдя мимо экипажа Кутузова, верховых замученных лошадей свиты и казаков, громко говоривших между собою, князь Андрей вошел в сени. Сам Кутузов, как сказали князю Андрею, находился в избе с князем Багратионом и Вейротером. Вейротер был австрийский генерал, заменивший убитого Шмита. В сенях маленький Козловский сидел на корточках перед писарем. Писарь на перевернутой кадушке, заворотив обшлага мундира, поспешно писал. Лицо Козловского было измученное – он, видно, тоже не спал ночь. Он взглянул на князя Андрея и даже не кивнул ему головой.
– Вторая линия… Написал? – продолжал он, диктуя писарю, – Киевский гренадерский, Подольский…
– Не поспеешь, ваше высокоблагородие, – отвечал писарь непочтительно и сердито, оглядываясь на Козловского.
Из за двери слышен был в это время оживленно недовольный голос Кутузова, перебиваемый другим, незнакомым голосом. По звуку этих голосов, по невниманию, с которым взглянул на него Козловский, по непочтительности измученного писаря, по тому, что писарь и Козловский сидели так близко от главнокомандующего на полу около кадушки,и по тому, что казаки, державшие лошадей, смеялись громко под окном дома, – по всему этому князь Андрей чувствовал, что должно было случиться что нибудь важное и несчастливое.