В настоящее время Пензенский государственный университет является крупнейшим учебным заведением высшего образования не только Пензенской области, но и Поволжского региона. Функционирование такого масштабного и сложного комплекса требует значительных финансовых и материальных затрат. Значительную долю в смете расходов на содержание инфраструктуры университета занимают топливно-энергетические ресурсы. Университет по договорам поставок получает от энергоснабжающих организаций электрическую и тепловую энергию, воду, природный газ и моторное топливо.
По данным энергоаудита, проведенного в 2016 г (Таблица 1), объем израсходованной электрической энергии составил примерно 4300 МВт-ч, расход тепловой энергии на отопление зданий и сооружений 35 тыс. Гкал, в т. ч около 20 тыс. Гкал поставляет ТГК-6. Собственная котельная вырабатывает 15 тыс. Гкал и потребляет примерно 2500 тыс. куб м природного газа. Общие затраты университета на энергоресурсы превышают 100 млн. руб. Основная часть этих денежных средств — бюджетные, перечисляемые через казначейство.
Таблица 1
В настоящее время в сфере ЖКХ усиленно внедряется концепция распределенной генерации. Предприятия, ТСЖ, кооперативы потребителей могут получать тепловую и электрическую энергию от централизованных источников. А могут построить собственную мини-ТЭС или автономную котельную и обеспечить свои потребности в различных видах энергии.
Как показывает опыт внедрения установок распределенной генерации расходы энергоресурсов и затраты на содержание зданий и сооружений и оплату услуг ЖКХ снижаются в среднем в 2–3 раза. Даже с учетом разовых капитальных затрат на строительство электростанций и котельных и возврат банкам кредитов подобные проекты являются экономически выгодными.
Кроме экономической привлекательности такие проекты позволяют получить дополнительный эффект в области экологии. Крупные промышленные электростанции, выполняющие поставки электрической и тепловой энергии, работают на угле, мазуте, и в исключительных случаях в качестве резервного топлива используется природный газ.
В распределенной генерации основным топливом является природный газ, а в случае сбоя его поставок установки переходят на резервное топливо — чаще всего на мазут. Природный газ является экологически более чистым топливом по сравнению с углем и мазутом, поэтому объем вредных выбросов в атмосферу энергетических установок, работающих на природном газе существенно ниже.
Важнейшим преимуществом распределенной генерации является снижение потерь при транспортировке энергоресурсов к конечному потребителю. Поставки электрической энергии к распределительной подстанции ПГУ выполняются от ТП 110/10 кВ «Новозападная», удаленной от ПГУ на расстояние 2,6 км. Поставки ведутся по 2 кабельным линиям 10 кВ.
Транзит электрической энергии до центра питания выполняется по магистральным линиям 110, 220 или 500 кВ. Потери энергии в них несмотря на большие расстояния существенно ниже. Установка электростанции на территории ПГУ позволит уменьшить длину линий электропередач (не более 200–300 м) и за счет этого сократить потери на транзит. В нормальном режиме работы потери в распределительных сетях не должны превышать 10 %, при этом на долю ЛЭП приходится примерно половина. Если удастся уменьшить потери на транзит в 3–5 раз, это позволит сэкономить до 2 % общего расхода электрической энергии.
Ситуация с поставками тепловой энергии еще более острая. Поставка теплоносителя выполняется по теплоцентрали от ТЭЦ-2. Расстояние поставки примерно 9 км. При протяженности магистральных линий более 10 км в теплоцентралях и теплопунктах допускается до 30 % потерь. Эти потери считаются технологическими, закладываются в тариф и оплачиваются покупателями.
Размещение котельной вблизи потребителей тепловой энергии позволит сократить длину трубопроводов как минимум в 10 раз, следовательно потери на доставку упадут с 5 тыс. Гкал до 0,5 тыс. Гкал. Реальное потребление тепловой энергии снизится примерно на 20–25 %. Следовательно, объем генерации может быть уменьшен на величину потерь и соответственно уменьшится объем сжигаемого топлива и объем вредных выбросов в продуктах сгорания. Все это отразится на экологической обстановке в черте города. Расчёт энергопотребления после внедрения автономной энергосистемы представлен в Таблице 2.
Таблица 2
Важнейший резерв экономии энергоресурсов распределенной генерации заключается в задании оптимальных режимов работы и ступенчатом регулировании мощности энергетических установок. При заключении договоров на поставку тепловой и электрической энергии устанавливается график поставок. В случае отклонения от суточных или часовых объемов потребления предприятию выставляются штрафные санкции. Причем если предприятие экономит ресурсы и потребляет объемы менее запланированных, величина штрафов превышает полученную экономию.
Использование распределенной генерации позволяет скорректировать объемы генерации тепловой и электрической энергии по фактической потребности.
По подсчетам суммарные затраты университета на энергоресурсы после внедрения автономной системы энергоснабжения удастся снизить на 26 млн руб. в год. Если проект будет внедрен и расчетные цифры подтвердятся, подобный опыт можно распространить на другие ВУЗы. Если принять во внимание то, что в РФ существует примерно 100 вузов, по характеристикам близких к ПГУ, реальная экономия в системе Министерства образования и науки может составить около 2,6 млрд руб. бюджетных средств.
Таким образом, данный проект имеет не только значительную экономическую, но и экологическую эффективность. Вследствие уменьшения нагрузки на Пензенские ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 расходуется меньше топлива. ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 регулярно применяют в качестве основного топлива мазут.
Природный газ является наиболее чистым углеводородным топливом. В отработанных газах таких установок практически полное отсутствие сернистых и азотистых соединений. Для электростанций, использующих в качестве топлива уголь или нефтепродукты, в дымовой трубе присутствует сажа, которая является канцерогеном и способствует развитию раковых клеток живых организмов. При работе на газе сажи нет. Значительно уменьшаются выбросы токсичных веществ в атмосферу.
Литература:
- Мини-ТЭС и электрогенераторы на базе газовых двигателей //Проспект фирмы «GE Energy Jenbacher gas engine»/M:2015,41с.
- Голобоков С. В. Повышение надежности систем отопления // Труды международного симпозиума «Надежность и качество» /Пенза, изд-во ПГУ,2013, с 44–47.
