Вы здесь

Микротурбинные электростанции — каскад современных энергоэффективных технологий

Микротурбинные электростанции CAPSTONE - каскад современных технологий

Автономное энергоснабжение, микротурбины, газовые генераторы

Микротурбинные электростанции разработаны для промышленного применения и полностью отвечают современным требованиям по энергоэффективности, прежде всего за счет своих технологических особенностей и уникальных потребительских свойств.

Микротурбинные электростанции на российском рынке представлены установками Capstone Turbine Corporation.

Микротурбинные электростанции мало отличаются друг от друга по режимам работы, вариантам размещения, типу используемого топлива.

Все микротурбинные электростанции вырабатывают как электрическую, так и тепловую энергию. Автономно и параллельно с сетью работают все микротурбинные электростанции. Единичная мощность микротурбинных электростанций от 30 до 250 кВт.
Микротурбинные электростанции имеют модификации для работы на жидком топливе.

Микротурбинные электростанции — энергосбережение за счет инновационных технологий

До сих пор энергоснабжение большинства российских промышленных предприятий было организовано по элементарной схеме: электроэнергия отбиралась от сети, а основные тепловые нужды покрывались за счет собственных котельных. Эти же котельные часто обеспечивают коммунальные потребности близлежащих населенных пунктов.При этом энергетический потенциал топлива, преимущественно природного газа, сжигаемого для производства тепла, используется лишь на 30%.

Подобное неэффективное использование энергоресурсов приводит к высокой энергоемкости промышленного производства и отрицательно отображается на себестоимости конечной продукции предприятий.

Общемировые тенденции роста цен на энергоносители вынуждают потребителей обращаться к современным энергоэффективным и экономичным технологиям автономной генерации на основе микротурбинных электростанций.

Качественно новый подход к организации энергоснабжения, в основе которого лежит комбинированное производство электроэнергии и тепла, в совокупности с применением инновационного оборудования микротурбинных электростанций, позволяет повысить эффективность использования топлива в 2,5—3 раза.

Ввод в эксплуатацию микротурбинных электростанций способствует снижению энергозатрат и повышению конкурентоспособности продукции российских промышленных предприятий на различных рынках.

Промышленность РФ также имеет немалые перспективы роста энергоэффективности за счет применения альтернативных видов топлива — биогаза, выработанного из отходов животного и растительного происхождения или сельскохозяйственных культур.

На этом фоне развитие собственных источников генерации, на основе микротурбинных электростанций, надежных, экономичных и экологичных, становится все более актуальным для промышленности.

Микротурбинные электростанции — материально–техническая база

Несмотря на экономическую обоснованность автономных источников энергии, интенсивное развитие локальной генерации сдерживается слабым уровнем развития технологий и материально–технической базы.

До сих пор бытует проблема подбора генерирующего оборудования для малых автономных электростанций мощностью до 10 МВт.

Традиционно применяемое оборудование — газотурбинные установки большой единичной мощности, газопоршневые и дизельные генераторы, к сожалению, не всегда отвечают требованиям по энергоэффективности для промышленных предприятий.

Значительные расходы на обслуживание, связанные с необходимостью постоянного присутствия персонала, частой заменой лубрикантов, моторного масла и утилизацией отработанных смазочных материалов, дорогостоящий трудоемкий ремонт в совокупности с капитальными затратами, зачастую сводят на нет экономическую целесообразность их применения.

Микротурбинные электростанции — включи и работай!

Появление на российском рынке нового поколения генерирующего оборудования — микротурбинных электростанций сделали возможным выработку нового подхода к обеспечению качественной и недорогой электрической и тепловой энергией для нужд промышленных предприятий.

Внедрение микротурбинных электростанций выражается в главном принципе — включи и работай, в основе которого лежит надежное оборудование высокой степени заводской готовности, отличающееся полностью автоматизированной системой управления, отличными техническими и эксплуатационными характеристиками.

Новейшие технические разработки и множество патентов позволяют выделить микротурбинные электростанции в отдельный класс энергетических установок.

Микротурбинные электростанции — надежность и экономичность

Микротурбинные электростанции — надежность и экономичность

Двигатель микротурбинной электростанции состоит, как правило, всего из одной движущейся детали — вращающегося вала, на котором размещены электрический генератор, компрессор и непосредственно микротурбина.

В силовых агрегатах микротурбинных электростанций обычно не используются редукторы или другие механические приводы, следствием чего является высокая надежность микротурбин.

Уникальной конструктивной особенностью двигателя микротурбинной электростанции являются воздушные подшипники, которые удерживают вал ротора генератора на воздушной подушке. Воздушные подшипники обеспечивают скорость вращения вала ~ 95 000 оборотов в минуту.

Эта инновация микротурбинной электростанции дает возможность отказаться от использования масла, высокий расход которого у других видов оборудования составляет значительную часть эксплуатационных затрат.

Генератор микротурбинной электростанции охлаждается набегающим потоком воздуха, что исключает необходимость системы жидкостного охлаждения и повышает надежность и экономичность оборудования.

В процессе работы двигателя микротурбинной электростанции не возникает значительных трений и вибраций, поэтому риск отказов и поломок минимален.

К примеру, механическое устройство любого поршневого двигателя значительно сложнее, чем у силового агрегата микротурбинной электростанции: в нём огромное количество движущихся частей. Соответственно, риск механической поломки существенно выше.

Получить квалифицированную консультацию можно по многоканальному телефону: +7 (495) 649-81-79

Микротурбинные электростанции — ресурс и сервисные интервалы

В микротурбинной электростанции, благодаря малому количеству регламентных запчастей, отсутствию моторного масла и охлаждающей жидкости, потребность в сервисном обслуживании возникает не чаще одного раза за 8000 часов, то есть 1 раз в год.

Ресурс микротурбинной электростанции до капитального ремонта составляет ~60 000 часов. Стоимость капитального ремонта в среднем составляет ~35–40 % от первоначальной цены силового оборудования микротурбинной электростанции.

Микротурбинные электростанции — эффективность

Коэффициент использования топлива микротурбинной электростанции в режиме когенерации составляет ~92

Применение рекуператора в конструкции микротурбинной электростанции обеспечивает высокий электрический КПД ~ до 33%.

При этом совокупный коэффициент использования топлива микротурбинной электростанции в режиме когенерации составляет ~92.

Высокая тепловая эффективность микротурбинной электростанции — важное преимущество для объектов, приоритетной задачей которых является выработка тепловой энергии, таких, например, как котельные промышленных предприятий.

На таких объектах электрическая энергия потребляется на собственные нужды, а избыток тепловой энергии направляется в общий контур, повышая, таким образом, эффективность котельной в целом и сокращая срок окупаемости оборудования.

Микротурбинные электростанции — широкий спектр топлива

Важное преимущество микротурбинной электростанции связано с возможностью использования различного топлива.

Энергоцентры на базе микротурбин могут эффективно работать не только на традиционных видах топлива — природном и сжиженном газе, дизельном топливе и керосине, но и на низкокалорийных и высокосернистых газах: попутном газе, шахтном газе и биогазе.

Топливная универсальность значительно расширяет сферу применения микротурбинных электростанций и является одной из составляющих высокой экономической эффективности.Микротурбинные электростанции способны работать с попутными газами, но при наличии станций подготовки газа.

Микротурбинные электростанции стабильно работают при содержании метана до 40 %.Кроме того, в отличие от газопоршневых установок, микротурбины могут работать на пропан–бутане без риска повреждения двигателя и каких–либо ограничений по мощности.

Микротурбинные электростанции также являются наиболее технологичным и экономичным решением проблемы утилизации биологических отходов.

Объединенные с модулями анаэробной или пиролизной газификации биологических отходов, микротурбинные электростанции позволяют практически полностью перерабатывать биогаз, полученный из различных бытовых и производственных отходов, и одновременно закрывать потребности в электроэнергии и тепле.

Использование биогаза для выработки энергии позволит предприятиям снизить энергоемкость производства. Получение биологических удобрений в качестве побочного продукта при производстве биогаза также повышает рентабельность биогазовых станций.

В качестве исходного сырья для получения биогаза могут использоваться отходы животного и растительного происхождения, отходы производства и бытовые отходы, специальные энергетические культуры (силосная кукуруза, сульфий, водоросли, многолетние травы).

Себестоимость электроэнергии, производимой биогазовыми микротурбинными электростанциями из условно бесплатного сырья в 10–15 раз ниже сетевых тарифов (без учета начальных инвестиций).

Поэтому увеличение использования нетрадиционных видов топлива, в частности, биогаза, стало одной из перспектив применения микротурбинных электростанций.

Микротурбинные электростанции — высокая степень автоматизации

Микротурбинная электростанция работает в полностью автоматическом режиме и не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала, что также снижает расходы на ее содержание.

Автоматизированная система мониторинга и управления дает возможность удаленного контроля всех параметров работы микротурбинных электростанций.

Контроль осуществляется посредством микропроцессорной системы автоматического управления через GSM модем, координирующий работу установок вне зависимости от их расположения.

Это позволяет размещать микротурбинные электростанции в труднодоступных районах и на необслуживаемых объектах, таких как удаленные месторождения, радиорелейные станции и линейные отрезки трубопроводов.

Микротурбинные электростанции — восприимчивость и адаптивность к нагрузкам

Микротурбинные электростанции способны работать в диапазоне от 2 до 110 % нагрузки, без сокращения жизненного цикла и потери эффективности.

Специальные устройства микротурбинных электростанций постоянно следят за профилем потребления.

Поэтому станции устойчиво работают как на полной мощности, так и на самых малых нагрузках, обеспечивая оптимальный расход топлива.

Благодаря этому не возникает проблемы выработки излишков электроэнергии при падении нагрузки и, следовательно, не требуется сбрасывать эти излишки в сеть.

Цифровой инвертор, применяемый в конструкции микротурбинных электростанций, обладает трехкратным запасом надежности по максимальным токам, что практически исключает вероятность его выхода из строя.

Микротурбинные электростанции — резервирование

Использование каскада (кластера) независимых микротурбин позволяет обеспечить гарантированное энергоснабжение объекта, а также осуществлять сервисное обслуживание, не прерывая подачу электроэнергии.

При этом отсутствует необходимость избыточного резервирования устанавливаемых мощностей. В ряде случаев стоимость проекта на основе газопоршневых установок, аналогичного по функциональности микротурбинной электростанции, оказывается дороже.

Микротурбинные электростанции — низкие затраты на строительство

Микротурбинные электростанции не требуют больших финансовых и трудовых затрат на проектные, строительные и монтажные работы за счет высокой степени заводской готовности поставляемого оборудования, легкости его монтажа и запуска в работу.

Применение микротурбинных электростанций исключает необходимость специальной шумоизоляции помещения, так как при их работе возникают только высокочастотные шумы.

От таких шумов легко избавиться с помощью обычных защитных экранов. При работе газопоршневых и дизельных двигателей возникают низкочастотные шумы. Для защиты от них необходимо организовывать более дорогостоящую систему шумоизоляции помещения с использованием специальных защитных материалов. Такие работы являются более трудоемкими.

За счет высокой экологичности и отсутствия вибрации в процессе работы микротурбинных электростанций есть реальная возможность отказаться от строительства высоких дымовых труб и специального фундамента, что также снижает трудоемкость и капитальные затраты на строительство энергоцентра.

Микротурбинные электростанции можно размещать на крышах зданий и сооружений.

Микротурбинные электростанции — сервисное обслуживание и повседневная эксплуатация

Наряду с надежностью и высокой экономической эффективностью одним из основных преимуществ микротурбинных электростанций является неприхотливость и низкие затраты в процессе эксплуатации.

Ежегодные регламентные работы занимают около 1,5 часов на одну микротурбину и на протяжении первых 2–3 лет включают в себя только визуальный осмотр, диагностику и замену воздушных фильтров, инжекторов, термопар, элементов зажигания.

Дополнительные работы, связанные с заменой регламентных запчастей, занимают также не более нескольких часов. Они проводятся раз в 2,5–3 года (через каждые 20 000 моточасов) и тоже не являются сложными.

При наработке 60 000 часов производится диагностика и замена горячей части двигателей микротурбинных электростанций, что аналогично среднему ремонту газопоршневой установки, который необходимо выполнять как минимум каждые 25–30 тысяч часов.

Сервисное обслуживание и капитальный ремонт микротурбинных электростанций производятся непосредственно на месте эксплуатации и не требуют специального подъемно–транспортного оборудования.

С целью максимальной оптимизации затрат на сервисное обслуживание потребитель имеет возможность заключить сервисный контракт на 5 или 10 лет с фиксированной стоимостью, и тем самым четко спланировать все расходы на эксплуатацию оборудования микротурбинных электростанций.

Регламент обслуживания газопоршневых и дизельных установок предполагает круглосуточный контроль, проведение регулярных проверок и добавление расходных материалов. Обычно срок замены масла составляет 500–2000 моточасов в зависимости от марки двигателя и масла. Раз в год требуется замена охлаждающей жидкости в двигателе и системе теплоутилизации. Одновременно с маслом меняют и масляные фильтры.

Сервисное обслуживание газопоршневой установки, связанное с заменой запчастей по регламенту, и средний ремонт могут длиться несколько недель. Поэтому в состав энергоцентров обычно включают дополнительную (резервную) газопоршневую установку, что удорожает проект.

Как правило, контроль работы микротурбинных электростанций на объектах возлагается на 1–2 прошедших обучение специалистов, которые при этом могут совмещать обязанности электрика или главного энергетика, так как микротурбины не требуют круглосуточного наблюдения. Низкие затраты на обслуживающий персонал сказываются непосредственно на себестоимости вырабатываемой энергии

Микротурбинные электростанции — цена — стоимость строительства под ключ

Средняя стоимость микротурбинной электростанции составляет порядка 1600–2400 долларов США за 1 кВт установленной мощности.

При этом, благодаря низким эксплуатационным затратам, себестоимость вырабатываемой электроэнергии составляет от 0,03 до 0,05 доллара США за 1 кВт·ч, в зависимости от индивидуальных особенностей проекта. Благодаря тому, что стоимость эксплуатации микротурбин примерно в ~3 раза дешевле газопоршневой установки, себестоимость выработки 1 кВт·ч электроэнергии при использовании микротурбин будет примерно на 15–30 % ниже, чем при применении газопоршневой установки.

Это является основным показателем высокой экономической эффективности микротурбинных электростанций.

Дополнительно в режиме когенерации и тригенерации возможно условно бесплатное получение до 1,8 кВт тепловой энергии или 1,3 кВт холода на 1 кВт выработанной электроэнергии.

Таким образом, срок окупаемости микротурбинной электростанции на промышленных объектах в среднем составляет 3–5 лет.

Микротурбинные электростанции — опыт и реализованные проекты

Микротурбинные электростанции активно внедряются в России, где на сегодняшний день установлено более 600 единиц оборудования.

Микротурбинные электростанции используются для обеспечения качественной и надежной энергией всевозможных объектов, таких как муниципальные образования, торговые и развлекательные комплексы, школы и больницы, стадионы и аквапарки, предприятия транспорта и связи, частные жилые дома и промышленные предприятия из разных отраслей экономики.

Несмотря на то, что микротурбинные электростанции как технология появились значительно позднее, чем другие виды энергогенерирующего оборудования, они уже успели зарекомендовать себя в качестве надежного и эффективного источника энергии, полностью подтвердив заявленные характеристики.

В свою очередь, существующие экономические условия подталкивают потребителей к разумному инвестированию и получению отдачи от каждого вложенного рубля. Поэтому российские предприятия стали проявлять повышенный интерес к современным энергоэффективным решениям на основе микротурбинных электростанций.

Благодаря надежности, экономичности и развитой системе сервисного обслуживания, количество проектов на базе микротурбинных электростанций неуклонно растет. Все большее число потребителей, сравнив совокупность характеристик различных технологических решений, останавливают свой выбор именно на прогрессивном микротурбинном оборудовании.