Актуальность применения микротурбинных установок в качестве автономных источников энергии | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 января, печатный экземпляр отправим 2 февраля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Экология

Опубликовано в Молодой учёный №6 (296) февраль 2020 г.

Дата публикации: 05.02.2020

Статья просмотрена: 36 раз

Библиографическое описание:

Рыбачук, В. Г. Актуальность применения микротурбинных установок в качестве автономных источников энергии / В. Г. Рыбачук. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 6 (296). — С. 80-82. — URL: https://moluch.ru/archive/296/67133/ (дата обращения: 17.01.2022).



В статье автор подчеркивает важность принятия всех возможных мер для поддержания экологии на приемлемом уровне. В этом ключе автономные источники энергии должны быть усовершенствованы с применением доступных технологий в области микротурбинных установок.

Ключевые слова: турбины, энергия, экология, генератор, ГТУ.

Тема статьи тесно связана с проблемами энергетики, которые злободневны на данный момент. В современном мире происходят изменения технических требований в сторону повышения экологичности, экономичности, подавления уровней теплового и шумового загрязнений. Что вполне логично и соответствует первоочередной проблематике наших дней. В связи с чем целесообразно уделить внимание перспективным разработкам указанного выше направления.

Господствующий тип автономных малоразмерных энергоустановок — это дизельные генераторы, которые слабо удовлетворяют вышеперечисленным требованиям, а для соответствия этим требованиям приходится усложнять конструкцию двигателя, что связано с большим объёмом применяемых технологий и, конечно же, ощутимо увеличивает финальную стоимость двигателя. В сравнение тривиальным дизельным генераторам может быть противопоставлена газотурбинная установка, которая при соответствующей мощности в 600 кВт, ещё может быть названа малоразмерной, в то время как дизельный генератор уже не попадает под критерий малоразмерности, хоть этот критерий и субъективен.

Рис. 1. Габариты идентичных по мощности дизельной силовой установки (слева) и микротурбинной (справа)

Понятие «микротурбина» было сформировано при непосредственном участии маркетологов и применяется сейчас в том числе и к установкам, которые по мощности близки к 0,5МВт, так как они действительно очень малы по сравнению с параметрами высокомощных установок для крупной энергетики, но, конечно же, речь о приставке «микро» уже не идёт.

Стоит упомянуть об актуальности направления разработки газотурбинных двигателей, сравнивая ГТД с привычным дизель-генератором. В контексте вопроса экологии, важно заметить, что газотурбинная установка имеет малое звуковое давление и при этом практически отсутствуют вибрации за счёт того, что в установке происходит только вращательное движение ротора и отсутствуют возвратно-поступательные перекладывающиеся движения элементов, как это происходит в поршневых двигателях.

Рис. 2. Простейшая тепловая схема одновальной ГТУ

Низкая шумность позволяет не беспокоиться о месте расположения генератора и не требует дополнительных ресурсных затрат на уменьшение уровня шума и приобретение амортизирующих устройств, которые необходимы в случае с дизельным генератором.

Обсуждая удобство использования, безотказность, ресурс и требовательность в обслуживании, невозможно упустить тот факт, что газотурбинный двигатель при использовании на холостом режиме не подразумевает каких-либо рисков износа и поломок и лишь требует своевременного обслуживания и замены фильтров и прочих расходных элементов, в то время как использование дизель генератора на холостом режиме недопустимо из-за высокого износа внутренних узлов. Большинство дизельных генераторов не может похвастаться большим моторесурсом, в отличии от ГТУ. Данное преимущество обеспечивается именно за счёт простоты установки, малого количества трущихся элементов и меньших нагрузок на подшипники. Из чего вытекает очередное преимущество, а именно отсутствие необходимости подогревать масло и комфортную для двигателя работу при низких температурах.

Как упоминалось ранее, габариты газотурбинной установки в значительной мере меньше дизель-генератора при соотносимой мощности, за счёт отсутствия возвратно-поступательных элементов. Это повышает удобство размещения установки и облегчает общую компоновку. Так же следует отметить меньшую массу всей установки, что в свою очередь облегчает установку и монтаж двигателя на рабочем месте, так как и силовая рама, на которую данная установка монтируется будет иметь меньшие габариты и вес соответственно.

Ну и конечно же, невозможно не упомянуть об экологии — на сегодняшний день данный аспект выходит на первый план. Газотурбинный двигатель более экологичен за счёт использования теплообменного аппарата, а также по причине того, что сгорание топлива в камере сгорания происходит при высоких коэффициентах избытка воздуха, что способствует уменьшению эмиссии углеводородов и монооксида углерода СО.

Картинки по запросу микротурбины capstone

Рис. 3. Конструкция микротурбины одного из популярных производителей

По данным ТАСС запасов нефти в России, при сохранении объемов добычи и экспорта, хватит примерно на 23 года, а общемировых запасов примерно на 53 года. Оба этих временных отрезка крайне малы в масштабах истории. Это свидетельствует о том, что тенденция перехода на альтернативные источники энергии является не только мерой сохранения экологии, но и попросту единственным вариантом продолжения активного развития промышленности, а соответственно и развития цивилизации.

Рис. 4 .Запасы нефти по данным ТАСС

В контексте названных выше сроков будет уместно указать на многотопливность газотурбинных установок. Хоть название и указывает на прямое использование газа в силовых агрегатах данного типа, при распылении в форсунках под большим давлением любого рода энергоноситель из класса «стандартных» будет находиться в «газообразном» состоянии. Переоборудование газотурбинной установки с работы на дизельном топливе для работы на природном газе не подразумевает глобальных изменений в конструкции и может быть реализовано в масштабах одной установки, уже побывавшей в эксплуатации. В том числе среди экологически чистых и набирающих популярность альтернативных источников энергии можно выделить биогаз. В сочетании, например, с фермерскими хозяйствами, которые зачастую находятся на удалении от крупных сетей электроснабжении и переносят периодические перебои в электропитании, будет крайне уместным использование установок по сбору и накоплению биогаза, выделяемого продуктами жизнедеятельности животных в процессе своего естественного распада, и микротурбинной установки, работающей на биогазе в качестве энергоносителя, что поможет обеспечить автономность объекта и нулевой уровень загрязнения окружающей среды. Подобных примеров использования энергоустановок на базе ГТУ множество: промышленные предприятия, жилые коттеджные комплексы, предприятия, требующие источник резервного энергоснабжения, торгово-развлекательные центры и прочие объекты.

В заключение хочется напомнить о необходимости перехода на более совершенные источники энергии, потому как каждый день использования тривиальных способов получения необходимой энергии несёт в себе лишь негативное воздействие: ухудшение экологии и сокращение запаса ресурсов.

Когда наступит переломных момент в области запасов энергоресурсов, человечество должно быть готово и технологически развито.

Литература:

1. А. А. Андреенков, А. А. Дементьев, А. В. Костюков «Поршневые и газотурбинные энергетические установки. — М.: Московский Политех, 2017.

2. ТАСС Инфографика «На сколько лет хватит запасов нефти и газа». (https://tass.ru/infographics/7061)

Основные термины (генерируются автоматически): газотурбинная установка, установка, альтернативный источник энергии, газотурбинный двигатель, дизельный генератор, запас нефти, холостой режим.


Ключевые слова

Экология, энергия, генератор, турбины, ГТУ

Похожие статьи

Особенности использования газотурбинных установок...

Возможны варианты крышного размещения газотурбинных установок небольшой мощности.

ГТУ, относящиеся к первой и второй категории - более форсированные и легкие установки

Газотурбинные установки: - М: ГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М...

Оптимальные параметры регулирования режимов работы...

Надежная и эффективная работа газотурбинной установки (ГТУ) может быть обеспечена только при условии соблюдения определенных режимов работы. Работа ГТУ существенно зависит от параметров наружного воздуха: температуры, давления и влагосодержания.

Применение газотурбинных двигателей малой мощности

Постепенно начинается внедрение газотурбинных двигателей и в «бытовую» сферу, они

Установка электрогенератора непосредственно на валу турбоагрегата приводит к тому, что

Микротурбины позволяют получать необходимую энергию в непосредственной близости от...

Газопоршневые установки как альтернативный способ...

Особенности использования газотурбинных установок в качестве источника электроэнергии и тепла. Выбор электрогенераторов для ветроэнергетических установок. Ключевые слова: электрогенераторы, ветроэнергетическая установка, возобновляемые источники энергии.

Моделирование изменения нагрузки на электрогенераторе...

Система имитационного моделирования газотурбинных двигателей и газотурбинных энергетических установок DVIGwp позволяет проводить анализ рабочего процесса на установившихся и неустановившихся режимах работы на различных этапах жизненного цикла...

Применение авиационных ГТУ в энергетике | Статья в журнале...

Разработанный ГП НПКГ «Заря-Машпроект» газотурбинный двигатель ГТД-110 мощностью 110 МВт предназначен для использования в составе парогазовых энергетических установок

Развитие ГТУ привело к существенному повышению экономичности парогазовых установок.

Показатели экономичности и эффективности комбинированного...

Цанаев, С. В. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций: учебное

Альтернативные источники энергии . В зависимости от увеличения цен на традиционные.

Традиционным источникам энергии относятся: органическое топливо ― уголь, нефть, газ...

Особенности работы газопоршневых энергоустановок...

Основным преимуществом установок когенерации относительно установок раздельной выработки электрической и тепловой энергии является сокращение потерь энергии топлива. Сокращение потерь происходит как в самом процессе преобразования топлива в конечные...

Биогазовые установки как альтернативный источник энергии...

Библиографическое описание: Блинова Л. А. Биогазовые установки как альтернативный источник энергии в АПК РФ [Текст]

Рынки возобновляемой энергии стремительно развиваются. Биогазовая установка в настоящее время является характерным элементом...

Похожие статьи

Особенности использования газотурбинных установок...

Возможны варианты крышного размещения газотурбинных установок небольшой мощности.

ГТУ, относящиеся к первой и второй категории - более форсированные и легкие установки

Газотурбинные установки: - М: ГУП Издательство «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М...

Оптимальные параметры регулирования режимов работы...

Надежная и эффективная работа газотурбинной установки (ГТУ) может быть обеспечена только при условии соблюдения определенных режимов работы. Работа ГТУ существенно зависит от параметров наружного воздуха: температуры, давления и влагосодержания.

Применение газотурбинных двигателей малой мощности

Постепенно начинается внедрение газотурбинных двигателей и в «бытовую» сферу, они

Установка электрогенератора непосредственно на валу турбоагрегата приводит к тому, что

Микротурбины позволяют получать необходимую энергию в непосредственной близости от...

Газопоршневые установки как альтернативный способ...

Особенности использования газотурбинных установок в качестве источника электроэнергии и тепла. Выбор электрогенераторов для ветроэнергетических установок. Ключевые слова: электрогенераторы, ветроэнергетическая установка, возобновляемые источники энергии.

Моделирование изменения нагрузки на электрогенераторе...

Система имитационного моделирования газотурбинных двигателей и газотурбинных энергетических установок DVIGwp позволяет проводить анализ рабочего процесса на установившихся и неустановившихся режимах работы на различных этапах жизненного цикла...

Применение авиационных ГТУ в энергетике | Статья в журнале...

Разработанный ГП НПКГ «Заря-Машпроект» газотурбинный двигатель ГТД-110 мощностью 110 МВт предназначен для использования в составе парогазовых энергетических установок

Развитие ГТУ привело к существенному повышению экономичности парогазовых установок.

Показатели экономичности и эффективности комбинированного...

Цанаев, С. В. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций: учебное

Альтернативные источники энергии . В зависимости от увеличения цен на традиционные.

Традиционным источникам энергии относятся: органическое топливо ― уголь, нефть, газ...

Особенности работы газопоршневых энергоустановок...

Основным преимуществом установок когенерации относительно установок раздельной выработки электрической и тепловой энергии является сокращение потерь энергии топлива. Сокращение потерь происходит как в самом процессе преобразования топлива в конечные...

Биогазовые установки как альтернативный источник энергии...

Библиографическое описание: Блинова Л. А. Биогазовые установки как альтернативный источник энергии в АПК РФ [Текст]

Рынки возобновляемой энергии стремительно развиваются. Биогазовая установка в настоящее время является характерным элементом...

Задать вопрос