Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
петруша / ЭнЭф к зачету ДО / учебники / СпрДокументОнаилучших достижениях.pdf
Скачиваний:
56
Добавлен:
26.03.2016
Размер:
21.13 Mб
Скачать

потребность в энергии носит циклический характер или не является постоянной;

существует потребность в паре низкого давления или горячей воде средней/низкой температуры;

требуется высокое значение соотношения электрической и тепловой энергии;

если доступен природный газ, предпочтительным является использование двигателей внутреннего сгорания на этом виде топлива;

если природный газ недоступен, могут использоваться дизельные двигатели на мазуте или сжиженном нефтяном газе;

при электрической нагрузке менее 1 МВтэ – искровое зажигание (доступны системы мощностью от 0,003 до 10 МВтэ);

при электрической нагрузке более 1 МВтэ – воспламенение от сжатия (доступны системы мощностью от 3 до 20 МВтэ).

Экономические аспекты

экономика когенерации существенно зависит от соотношения цен на топливо и электроэнергию, цен на тепло, коэффициента загрузки и КПД системы;

экономика когенерации существенно зависит от способности обеспечить стабильное производство тепла и электроэнергии в долгосрочной перспективе, а также наличия долгосрочной потребности в них;

важную роль играет политическая поддержка и рыночные механизмы, например, налоговые льготы и либерализация рынков энергии.

Мотивы внедрения

Политическая поддержка и рыночные механизмы (см. «Экономические аспекты» выше).

Примеры

когенерационная электростанция в г. Аанекоски, Финляндия;

когенерационная электростанция в г. Раухалахти, Финляндия

используется на предприятиях по производству кальцинированной соды, см. Справочный документ по производству твердых неорганических веществ;

предприятие Bindewald Kupfermühle, Германия:

o мукомольный завод: 100 тыс. т/год пшеницы и ржи;

oсолодовенный завод: 35000 т/год солода;

предприятие Dava KVV, когенерационная установка по сжиганию отходов, г. Умеа, Швеция;

предприятие Sysav, когенерационная установка по сжиганию отходов, г. Мальмё, Швеция.

Справочная информация

[65, Nuutila, 2005], [97, Kreith, 1997] [127, TWG, , 128, EIPPCB, , 140, EC, 2005, 146, EC, 2004]

3.4.2. Тригенерация

Общая характеристика

Как правило, под тригенерацией понимается преобразование топлива одновременно в три полезных энергетических продукта: электроэнергию, тепло (горячую воду или пар) и холод (охлажденную воду). По сути тригенерационная система представляет собой когенерационную систему (см. раздел 3.4), в которой часть тепла используется для охлаждения воды при помощи абсорбционной холодильной системы (см. рис. 3.18).

204

На рис. 3.18 сравниваются два подхода к производству охлажденной воды: при помощи компрессора с электроприводом и в рамках тригенерационной системы, при помощи абсорбционной холодильной системы с использованием бромида лития. Как показано на схеме, утилизируется как тепло выхлопных газов, так и тепло высокотемпературного контура системы охлаждения двигателя. Необходимая гибкость в системах тригенерации может быть достигнута за счет резервных (пиковых) мощностей – компрессорных холодильных установок и работающих за счет непосредственного сжигания топлива резервных водогрейных котлов.

Рисунок 3.18: Сравнение тригенерации и раздельного производства энергетических продуктов для крупного аэропорта

[64, Linde, 2005]

Одноступенчатые абсорбционные холодильные установки на бромиде лития могут использовать в качестве источника энергии горячую воду с низкой температурой (вплоть до 90°C), тогда как двухступенчатым абсорбционным системам на бромиде лития необходимо тепло при температуре около 170 °C. Это означает, что источником энергии для них, как правило, служит пар. Одноступенчатая абсорбционная система на бромиде лития способна охлаждать воду до температуры 6–8°C и имеет коэффициент преобразования около 0,7, тогда как коэффициент

205

преобразования двухступенчатой системы составляет около 1,2. Это означает, что такие системы обеспечивают мощность охлаждения, равную 0,7–1,2 мощности, получаемой от источника тепла.

В случае тригенерационной системы на двигателе внутреннего сгорания могут использоваться как одноступенчатые, так и двухступенчатые системы. Однако, поскольку двигатель производит отходящее тепло в форме тепловой энергии выхлопных газов и охлаждающей воды, одноступенчатая система является более предпочтительной, поскольку она позволяет утилизировать больше тепла, использовав его в абсорбционной холодильной установке.

Экологические преимущества

Основным преимуществом тригенерационной системы является производство того же количества энергоресурсов за счет значительно меньшего количества топлива, чем в случае раздельного производства электроэнергии и тепла.

Гибкость системы тригенерации, которая способна использовать утилизируемую энергию для теплоснабжения во время холодного сезона (зимой) и холодоснабжения во время теплого сезона (летом) позволяет увеличить продолжительность времени, в течение которого система может работать с максимальной эффективностью, что отвечает как интересам собственника, так и соображениям охраны окружающей среды (см. рис. 3.19).

Рисунок 3.19: Оптимизация работы предприятия в течение года за счет тригенерации

[64, Linde, 2005]

Выбор принципиального подхода к использованию системы тригенерации, а также стратегии управления системой имеет большое значение и заслуживает тщательного рассмотрения. Решение, при котором весь необходимый холод производится за счет абсорбционной холодильной системы, редко оказывается оптимальным. Например, в системах кондиционирования воздуха для удовлетворения потребностей в охлаждении на протяжении большей части года достаточно 70% пиковой мощности охлаждения. Остальные 30% при необходимости могут быть обеспечены резервными компрессорными установками.

Такой подход позволяет минимизировать капитальные затраты, связанные с внедрением системы.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Отсутствует.

206

Производственная информация

Данных не предоставлено.

Применимость

Тригенерация и распределенное производство энергии

Поскольку распределение горячей или охлажденной воды сопряжено с большими трудностями и затратами, чем распределение электроэнергии, тригенерация автоматически ведет к развитию распределенной генерации, поскольку станция должна находиться ближе к потребителям тепла и холода. При этом близость предприятия к потребителям способствует и сокращению затрат на передачу и распределение электроэнергии.

Для нахождения оптимального применения утилизируемой энергии и, как следствие, достижения максимального КПД (по отношению к энергии топлива) системы тригенерации ориентированы на удовлетворение потребностей как в тепле, так и в холоде. Тригенерация представляет собой дальнейшее развитие концепции когенерации посредством добавления к системе холодильной установки. Дополнительные инвестиции такого рода не имеют смысла в том случае, если предприятие, внедряющее систему когенерации, способно найти на собственном производстве эффективное применение всему утилизируемому теплу.

Однако такие инвестиции могут быть оправданы в том случае, если в определенные периоды работы предприятия не все тепло находит применение, или потребность в тепле вообще отсутствует, но имеется потребность в охлаждении воды или воздуха. Например, тригенерация часто используется для кондиционирования воздуха в зданиях, когда зимой необходим подогрев, а летом – охлаждение, или когда одни помещения нуждаются в отоплении, а другие – в охлаждении.

Многие промышленные производства и общественные здания также характеризуются подходящим балансом потребностей в тепле и холоде. В качестве примеров можно назвать, в частности, пивоваренные предприятия, торговые центры, аэропорты и больницы.

Экономические аспекты

Данных не предоставлено.

Мотивы внедрения

Сокращение затрат.

Примеры

Аэропорт Мадрид – Барахас, Испания (см. Приложение 7.10.4);

Больница «Атриум», Нидерланды (см. Приложение 7.7).

Справочная информация

[64, Linde, 2005, 93, Tolonen, 2005]

3.4.3. Централизованное холодоснабжение

Общая характеристика

Организация централизованного холодоснабжения является еще одним возможным применением когенерации. В этом случае когенерация обеспечивает производство электроэнергии, которая поставляется в распределительные сети, и тепла, которое используется для приведения в действие абсорбционных холодильных установок. Холод распределяется в виде охлажденной воды, поставляемой потребителям при помощи отдельной распределительной сети.

Централизованное холодоснабжение может быть организовано различными способами в зависимости от времени года и наружной температуры. В зимний период источником холода может быть холодная морская вода (см. рис. 3.20), по крайней мере, в северных странах. В теплое время года для охлаждения может использоваться абсорбционная технология (см. рис. 3.21 и раздел 3.3.2). Централизованно производимый холод может использоваться для кондиционирования воздуха и охлаждения офисных, коммерческих и жилых помещений.

207

Рисунок 3.20: Организация централизованного холодоснабжения в зимний период на основе свободного охлаждения при помощи морской воды

[93, Tolonen, 2005]

Рисунок 3.21: Организация централизованного холодоснабжения в летний период на основе абсорбционного охлаждения

[93, Tolonen, 2005]

208

Экологические преимущества

Повышение экоэффективности систем централизованного теплоснабжения (ЦТС) и централизованного теплоснабжения (ЦХС) в Хельсинки (Финляндия) внесло вклад в достижение многих целей устойчивого развития, как показано ниже:

было достигнуто значительное сокращение выбросов парниковых газов и других вредных веществ, в частности, оксидов азота, диоксида серы и твердых частиц;

было достигнуто снижение потребления электроэнергии и, в частности, пиков в жаркие дни, связанных с интенсивной работой охлаждающего оборудования на уровне отдельных домов;

в период с октября по май система ЦХС функционирует исключительно за счет энергии из возобновляемых источников (охлаждение за счет морской воды). Это соответствует 30% общего количества холода, потребляемого за год;

в теплое время года абсорбционные холодильные установки функционируют за счет отходящего тепла систем когенерации, которое в противном случае было бы отведено в окружающую среду. Хотя это может привести к повышению расхода топлива на когенерационных станциях, общий расход топлива (с учетом производства энергии, потребляемой отдельными холодильными системами на уровне домов) снижается;

были устранены такие вредные воздействия охлаждающего оборудования на уровне домов, как шум и вибрация;

были высвобождены площади в домах, ранее занятые охлаждающим оборудованием;

была решена проблема роста микроорганизмов в конденсаторах систем охлаждения;

в отличие от домовых систем, эксплуатация системы ЦХС не сопряжена с использованием

иутечками вредных хладагентов (например, ХФУ и ГХФУ);

система ЦХС способствует улучшению эстетики городской среды, поскольку производственные здания и трубопроводы не видны. Отсутствует необходимость в больших конденсаторах на крышах или многочисленных небольших кондиционеров в окнах или на стенах зданий;

жизненный цикл систем ЦТС и ЦХС значительно больше, чем оборудования, устанавливаемого в отдельных домах, поскольку срок службы, например, установки по централизованному производству холода вдвое превышает аналогичные характеристики домового охлаждающего оборудования. Срок службы магистральных трубопроводов ЦТС

иЦХС составляет больше столетия.

Воздействие на различные компоненты окружающей среды

Воздействия, связанные с сооружением распределительной системы.

Производственная информация

Данные системы отличаются надежностью.

Применимость

Данный метод может широко использоваться, однако его применимость зависит от местных условий.

Экономические аспекты

Необходимы значительные инвестиции в создание распределительных сетей.

Мотивы внедрения

Данных не предоставлено.

Примеры

Helsinki Energy, Хельсинки, Финляндия;

209

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.