Elektrane na alternativna goriva u Rusiji

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

U posljednjih nekoliko godina, autonomne elektrane s plinskim klipnim motorima postale su sve popularnije u Rusiji i inozemstvu. Ove jedinice su jednostavne za održavanje i troše manje goriva od tradicionalnih dizel jedinica. Osim toga, na bazi plinskog klipnog motora moguće je sastaviti kombiniranu stanicu koja istovremeno proizvodi toplinu i električnu energiju.

Razgovarali smo sa programerima iz Transmashholdinga, generalnog partnera festivala Polytech 360, o tome kako se plinski klipni agregat razlikuje od benzinskog ili dizel motora i može li se ugraditi na običan automobil. Na naša pitanja odgovorili su Aleksandar Terehin, šef odeljenja za razvoj dizel motora u Transmashholding AD, i Igor Ovchinnikov, menadžer projekta za razvoj dizel inženjeringa u Transmashholding JSC.

U suštini, klipni motori na gas su konvencionalni motori sa unutrašnjim sagorevanjem koji koriste gas za rad. Prve takve instalacije pojavile su se krajem 19. stoljeća i korištene su uglavnom u tvornicama za pogon različite proizvodne opreme. Kasnije su ih uglavnom zamijenili elektromotori. Takođe se ne koriste široko u transportu. Ali posljednjih godina, popularnost motora s plinskim klipom počela je rasti. Razloga za to je više, a glavni je rast cijena tekućih ugljikovodičnih goriva (benzin, dizel). Danas se plinski klipni motori koriste u generatorima energije, generatorima topline, pumpama, kompresorima i rashladnim jedinicama.

N + 1: U kojim pogonima se koriste plinski klipni motori i zašto?

Plinski klipni motori se koriste u elektranama gotovo svih primjena: stacionarnim motor-generatorima i elektranama, lokomotivskim, automobilskim, transportno-tehnološkim (za traktore, opremu kamenoloma) i dr.

Zalihe prirodnog gasa kod nas i u svijetu znatno premašuju rezerve tečnih ugljovodoničnih goriva svih vrsta. Naravno, cijena plinskog goriva je znatno niža od cijene tekućeg ugljikovodika. U našoj zemlji mnoge generacije će moći da koriste ovu vrstu goriva.

Na čemu rade takvi motori?

Koriste dvije vrste plinskog goriva. Prvo, to je prirodni plin (sadrži najveći dio metana), koji sagorijevamo, posebno, u našim kuhinjama. I, drugo, naftni plin dobiven preradom nafte (sadrži najviše propana i butana). Upravo se potonji u tečnom stanju uglavnom koristi kao motorno gorivo za automobile ili u bocama za plinske vikendice.

Većina industrijskih, kamionskih i autobuskih motora koristi prirodni komprimirani ili ukapljeni plin. Nedavno su se pojavili prijedlozi za konverziju putničkih automobila na prirodni plin.

Po čemu se takav motor razlikuje od motora sa unutrašnjim sagorevanjem?

Plinski klipni motor je isti motor sa unutrašnjim sagorevanjem, ali sa nekim karakteristikama dizajna koje se odnose na upotrebu druge vrste goriva.

Prije svega, na krajnji proizvod (auto, dizel lokomotiva, itd.) mora se montirati sistem za skladištenje plina i plinska oprema kako bi se promijenili parametri plina (pritisak, temperatura) i doveli do motora.

Promjene na samom motoru mogu se podijeliti na dva dijela. Oni koji pripadaju prvom od njih su konstruktivne prirode i odnose se na promjene u omjeru kompresije, dizajn dijelova cilindrično-klipne grupe, dovod zraka i postavke turbopunjača i druge elemente. Potonji su povezani s opremom motora s uređajima za dovod plina u usisnu granu ili komoru za izgaranje.

Da li je moguće staviti motor s plinskim klipom na običan automobil?

Može. Mnogi se obuvaju i voze sa uspjehom. Ovakva rješenja koriste se u automobilima, traktorima, lokomotivama, malim teretnim komercijalnim brodovima i drugim vozilima.

Transmashholding i plinski motori

2013. godine u fabrici Transmashholdinga u Brjansku proizvedena je ranžirna dizel lokomotiva TEM19. Ovo je prva dizel lokomotiva na svijetu čiji klipni motor radi na prirodni plin, čije se autonomno napajanje skladišti u tečnom obliku u kriogenom kontejneru.

Trenutno je TMH započeo projekat izrade nove gasne ranžirne dizel lokomotive TEM29 povećane snage. Njegov dizajn će se zasnivati na principu modularnosti glavne opreme. Usmjeren je na smanjenje troškova resursa uključenih u održavanje i popravke tokom rada zbog korištenja zbirnih popravki.

U svom preduzeću u Kolomni, TMH realizuje niz projekata koristeći alternativna goriva, savladavajući proizvodnju fundamentalno nove vrste proizvoda - gasnih motora dizajniranih za proizvodnju električne i toplotne energije u elektranama za osnovne, rezervne i hitne svrhe.

Trenutno se u fabrici Kolomna gradi gasni motor-generator 9GMG za ranžirnu dizel lokomotivu TEM29.

Motori, proizvedeni u fabrici TMH Kolomna, koristiće kao glavno gorivo dizel gorivo, prirodno gorivo ili prateći naftni gas, kao i sirovu naftu u rasponu snage od 1000 do 3500 kilovata.

TMH također namjerava razviti plinske modifikacije novih dizel motora nastalih tokom implementacije potprograma razvoja dizel motora Federalnog ciljnog programa "Nacionalna tehnološka baza".

Zašto se ovi motori ne koriste univerzalno?

Istorijski se dogodilo da se različite vrste tečnih ugljovodoničnih goriva uglavnom koriste kao motorno gorivo. Za njih je stvorena široka infrastruktura. Shodno tome, da bi se proširila upotreba gasa, potrebno je proširiti infrastrukturu koja je povezana sa njegovom isporukom do mesta punjenja i, u krajnjoj liniji, do mesta sagorevanja. Ovo se sada aktivno radi.

U ovom trenutku, najperspektivniji za rad lokomotiva koje rade na plinskom motornom gorivu je neelektrificirani sjeverni opseg Sverdlovske željeznice. Ovaj region ima sve potrebne uslove: ravan profil, velike količine tereta, dostupnost jeftinog prirodnog gasa, kao i proizvodne kapacitete na osnovu kojih se može pokrenuti proizvodnja tečnog prirodnog gasa.

Općenito, korištenje plina kao motornog goriva u svim vidovima transporta i stvaranje domaće transportne i stacionarne opreme za gas danas su od velikog značaja za obnovu voznog parka koji mora zadovoljiti međunarodne standarde sigurnosti, zaštite okoliša i pouzdanosti.

Zašto se često koriste u malim elektranama?

Isplativo je i ekonomično. Potrošnja goriva i operativni troškovi su važna pitanja za vlasnika postrojenja. Jedinica s plinskim klipom ima specifičnu potrošnju goriva po kilovatu po satu proizvedenom pod bilo kojim režimom opterećenja manjom od one jedinice plinske turbine. To je zbog činjenice da je efikasnost klipnih mašina 36-45 posto, dok je kod turbina samo 25-34 posto.

Glavna prednost plinskih klipnih motora u odnosu na dizel motore je jeftinije gorivo. Čak i kada se kao rezervno gorivo koristi mješavina plina propan-butan, cijena jedinice električne energije proizvedene na plinskom klipnom postrojenju je 1,3 puta manja nego na dizelskoj.

Rad i održavanje plinske klipne jedinice, za razliku od plinske turbine, ne zahtijeva visoko kvalifikovano inženjersko osoblje. Rutinsko održavanje, posredni i remontni popravci plinskog klipnog motora mogu se izvesti na mjestu rada bez premještanja jedinice na mjesto proizvođača ili specijaliziranog poduzeća.

Koji je razlog rastuće popularnosti plinskih klipnih jedinica posljednjih godina, uprkos činjenici da sama tehnologija postoji već duže vrijeme?

Analiza tržišta potrošača električne i toplotne energije pokazala je da oko 30 posto potrošača ne treba desetine i stotine megavata snage, a samim tim i obavezno centralizovano napajanje, čiji su ukupni gubici tokom transporta kroz mreže do potrošača. do 25-30 posto.

Pored toga, korisnici nisu zadovoljni visokim troškovima povezivanja na centralizovane mreže, a generalno, liberalizacija energetskog tržišta u Rusiji dovela je do krize u radu velikih centralizovanih sistema snabdevanja energijom.

Tehnologije plinskih klipova su pogodne za proizvodnju električne energije manjeg obima, vrlo efikasno implementiraju koncept "ekonomične" proizvodnje energije uz minimalne gubitke proizvedene topline i električne energije. Lokalni autonomni decentralizovani izvori kombinovane proizvodnje električne i toplotne energije na bazi gasnih klipnih postrojenja imaju visoku efikasnost, potpuno su nezavisni od regionalnih elektroenergetskih mreža, a samim tim i od rasta tarifa, pouzdani su, ne zahtevaju troškove za izgradnju snabdevanja. i distributivne mreže.

Plinski klipni motori mogu se kombinirati u seriji. Koja je korist od takve konsolidacije u poređenju sa odvojenom upotrebom instalacija?

U "baterije" se mogu kombinovati ne samo plinski klipni motori, već i dizelski. Sve ovisi o karakteristikama i zahtjevima stacionarne elektrane. Konkretno, vrlo često se pojedinačni moduli mogu isporučiti na mjesto ugradnje i rada samo helikopterom. Ali postoje posebne elektrane, čiji je glavni zahtjev maksimalna moguća snaga u jednoj jedinici.