Невозобновляемый характер ископаемого топлива, изменение климата и последствия деятельности человека, приводящие к повышению уровня концентрации CO₂ в атмосфере, заставляют общество рассматривать возможность использования альтернативных или возобновляемых источников энергии. Одним из способов обезуглероживания теплоснабжения зданий за счет использования экологически безопасного и высокоэффективного оборудования и технологий, позволяющих экономить первичную энергию, является использование существующих систем централизованного теплоснабжения и холодоснабжения, питающих сразу несколько зданий.
Когенерационная установка и тепловые насосы должны быть установлены вместо существующего источника тепла. Источником энергии для работы когенерационной установки будет природный газ. Источником энергии для привода тепловых насосов будет электроэнергия, вырабатываемая когенерационной установкой. Когенерационная установка и тепловые насосы будут использоваться для подготовки горячей воды накопительным способом. Накопительный бак будет располагаться за когенерационной установкой и тепловыми насосами и, в то время, когда потребность в потреблении горячей воды снижается, в нем будет накапливаться нагретая горячая вода. Накопленное тепло будет отдаваться в сеть в момент повышенного спроса. Суть конструкции заключается в обеспечении непрерывной работы оборудования, чтобы оно работало как можно дольше и с минимумом пусков.
При работе когенерационной установки и тепловых насосов в отопительный сезон вся тепловая энергия, вырабатываемая этими устройствами, используется для приготовления горячей воды для бытовых нужд и нагрева воды для отопления. Летом, когда произведенная тепловая энергия расходуется только на подготовку тепла, может возникнуть избыток произведенного тепла. Эти излишки должны храниться в резервуаре для хранения горячей воды, из которого они отбираются в пиковые периоды в случае увеличения потребности в тепле. Если эта избыточная энергия не накапливается, а поступает в систему, температура обратной отопительной воды, поступающей в тепловые насосы, может постепенно повышаться, что приводит к перегреву тепловых насосов, вплоть до полного отключения.
Основанием для применения когенерационной установки и тепловых насосов является тот факт, что системы централизованного теплоснабжения имеют потенциал для высокоэффективного комбинированного производства тепла и электроэнергии и эффективного использования энергии окружающей среды с помощью тепловых насосов. Эти устройства могут быть установлены отдельно, но, как сказано в статье, также существует презумпция взаимодействия обоих устройств.
Применение когенерационной установки и тепловых насосов позволит сэкономить ископаемое топливо — природный газ, запасы которого постепенно исчерпываются. Вместо этого следует использовать энергию окружающей среды — подземных вод. С энергетической точки зрения производится столько же или больше тепловой энергии, но расходуется меньше топлива. Что касается экономики, экономия топлива также экономит деньги, которые в противном случае были бы потрачены на его покупку. Электроэнергия производится через когенерационную установку, и нет необходимости подавать электроэнергию на установки из сети общего пользования, за исключением случаев выхода из строя или технического обслуживания когенерационной установки. Они также положительно оценивают годовой объем продаж комбинированного производства тепла и электроэнергии.
Преимущества когенерации:
— одновременная выработка нескольких полезных энергетических ресурсов — электрическая энергия, тепло, холод при сжигании одного и того же объема топлива;
— максимальная общая эффективность установки (до 90 %);
— низкий уровень себестоимости производства электроэнергии в режиме когенерации;
— оптимальная стоимость когенерационных установок;
— широкая линейка номинальных мощностей когенерационной установки;
— длительные межсервисные интервалы и максимальная наработка до капитального ремонта среди установок своего класса;
— компактность, возможность блочно-модульного исполнения;
— экологичность и безопасность, отвечающие европейским нормам;
— оптимальные расходы на сервисное обслуживание и эксплуатацию;
— быстрая окупаемость проектов.
Когенерационные установки увеличивают результативность для организации потребителя в части его системы энергоснабжения. Главный экономический эффект при применении когенерационной установки выражается в извлечении попутных условно бесплатных энергетических ресурсов (тепло, холод) без дополнительных затрат на топливо. Этот эффект влечет за собой значительное уменьшение себестоимости выработки электроэнергии по отношению к режиму, в то время как все затраты направлены только на один ресурс. В результате когенерации потребитель получает все вырабатываемые ресурсы значительно дешевле, чем от централизованных сетей.
Для обеспечения энергоэффективности оригинальные технологии постепенно заменяются современным оборудованием. Когенерационная установка и тепловые насосы использовались для производства тепла, необходимого для приготовления горячей воды накопительным способом, особенно в летнее время. В течение отопительного сезона дополнительное произведенное тепло не будет накапливаться, а будет подаваться в тепловую сеть.
Применение когенерационной установки и тепловых насосов к существующей работе водогрейных газовых котлов позволяет экономить ископаемое топливо — природный газ, запасы которого постепенно исчерпываются. Вместо этого используется энергия окружающей среды — подземных вод. С энергетической точки зрения производится столько же или больше тепловой энергии, но расходуется меньше топлива. Что касается экономики, экономия топлива также экономит деньги, которые в противном случае были бы потрачены на его покупку. Электроэнергия производится через когенерационную установку, и нет необходимости подавать электроэнергию на установки из сети общего пользования, за исключением случаев выхода из строя или технического обслуживания когенерационной установки.
Литература:
- Сафонов А. И., Липихин Е. Г., Шевелев Д. В. Обзор состояния рынка когенерационных установок малой мощности // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2016. № 1 (11).
- Азанова Е. В., Мелехин А. А. Актуальные направления фундаментальных и прикладных исследований // Когенерационные газопоршневые и газотурбинные установки, North Charleston, USA, 2017.
- Астапова Ю. О., Шульга К. С., Бубенчиков А. А. Когенеративные установки // Потенциал современной науки. 2014. № 8. С. 9–13.
- Мерзлов А. Создание собственных источников энергоснабжения на базе газотурбинных и газопоршневых двигателей // Рудник будущего. 2011. Вып. 6. № 2
