Альтернативные источники энергии и энергосбережение

Тонна соломы дает 300 м³ биогаза, тонна коммунально-бытовых отходов — 130 м³).

 Примечание.

Потребность в газе односемейного дома, включая отопление и горячее водоснабжение, составляет в среднем 10 м³ в сутки, но может сильно колебаться в зависимости от качества теплоизоляции дома.

7.8. Одновременное получение холода, тепла и электроэнергии из биогаза

Достоинства и недостатки технологии

 Определение.

Когенврация — это высокоэффективное использование первичного источника энергии (биогаза, газа или дизельного топлива) для получения двух форм полезной энергии — тепловой и электрической.

 Определение.

Тригенерация — это выработка одновременно трех форм полезной энергии — электричества, тепла, горячей воды, холода и холодной воды.

Система когенерации (рис. 7.12) позволяет использовать то тепло, которое в других случаях просто теряется. При этом снижается потребность в покупной энергии, что способствует уменьшению производственных расходов. Главное преимущество состоит в том, что преобразование энергии здесь происходит с большей эффективностью.

Рис. 7.12.Распределение потоков энергии при работе когенерационной установки

Рассмотрим КПД. Любое производство электроэнергии, использующее технологию сжигания топлива, сопровождается выделением тепла. В газопоршневых агрегатах максимальный КПД по выработке электроэнергии составляет около 40 %.

Тепловой КПД таких установок составляет 40–45 %. То есть полезно используется только половина высвобождаемой энергии, а другая половина уходит с теплом в окружающую среду.

Ситуация меняется, если использовать технологию когенерации и тригенерации. Когенерационная установка, одновременно с производством электроэнергии полезно утилизирует теплоту двигателя, производя горячую воду или пар. Это резко повышает общий КПД установки. В некоторых случаях он достигает 90 %. Отношение электрической мощности к тепловой составляет 1:1,2. Тригенерация. Использование технологии тригенерации позволяет сохранить высокий КПД круглогодично. Например, летом отопление не требуется, но необходимо кондиционирование жилых помещений, офисов, больниц. В промышленности широко используется холодная вода и холод.

Недостатком когенераторов является только ограниченная мощность до 3 МВт для одной машины. Средний промышленный потребитель в России имеет установленную мощность в 1–2 МВт. При необходимости могут быть установлены несколько параллельно работающих когенераторов.

Особенности установки и использования

Когенераторы легко перевозить и устанавливать. Они позволяют решить острый вопрос неравномерного суточного потребления электроэнергии, неразрешимый для крупных генерирующих установок. Действительно, для когенератора, линейная зависимость потребления топлива имеет место, начиная с 15–20 % номинальной мощности… Секционируя (пакетируя) общую мощность на 4–8 блоков, работающих параллельно, появляется возможность работы с 1,5–4 % до 100 % номинальной нагрузки при расчетном удельном потреблении топлива.

При отсутствии нагрузки невостребованные когенераторы останавливаются, на этом в значительной степени экономится моторесурс первичных двигателей.

Области применения когенерационных систем

В качестве источника энергии в мини-ТЭЦ используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС): дизельные, газовые и газотурбинные. Энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, переходит в энергию электричества и утилизируюмую энергию тепла.

В газовых двигателях могут использоваться такие виды газов как: природный газ пропан, факельный газ, газ сточных вод, биогаз, газ мусорных свалок, коксовый газ, попутный газ, пиролизный газ, древесный газ, газ химической промышленности.

 Примечание.

Наибольшей эффективностью, надежностью и универсальностью отличаются установки на основе газовых (газопоршневых) двигателей.

Это вызвано, прежде всего, современными требованиями к экологической чистоте окружающей среды, а также к снижению эксплуатационных расходов на органическое топливо и доступностью его использования.