Elektrane na alternativna goriva u Rusiji

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 16:06

Tijekom 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 dizelskih jedinica. Osim toga, na temelju plinskog klipnog motora moguće je sastaviti kombiniranu stanicu koja istovremeno proizvodi toplinu i električnu energiju.

S programerima Transmashholdinga, generalnog partnera festivala Polytech 360, razgovarali smo o tome kako se plinski klipni agregat razlikuje od benzinskog ili dizelskog motora i može li se ugraditi na običan automobil. Na naša pitanja odgovorili su Alexander Terekhin, voditelj odjela za razvoj dizel motora Transmashholding JSC, i Igor Ovchinnikov, voditelj projekta za razvoj dizelske tehnike u Transmashholding JSC.

U biti, plinski klipni motori su konvencionalni motori s unutarnjim izgaranjem koji za rad koriste plin. Prve takve instalacije pojavile su se krajem 19. stoljeća i koristile su se uglavnom u tvornicama za pogon razne proizvodne opreme. Kasnije su ih uglavnom zamijenili elektromotori. Također se ne koriste široko u transportu. Ali posljednjih godina, popularnost motora s plinskim klipom počela je rasti. Razloga za to je više, no 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 koriste se u elektranama gotovo svih primjena: stacionarnim motorima-generatorima i elektranama, lokomotivskim, automobilskim, transportno-tehnološkim (za traktore, opremu kamenoloma) i dr.

Zalihe prirodnog plina kod nas i u svijetu znatno premašuju rezerve tekućih ugljikovodičnih goriva svih vrsta. Naravno, cijena plinskog goriva znatno je niža od cijene tekućeg ugljikovodika. Kod nas će mnoge generacije moći koristiti ovu vrstu goriva.

Na čemu rade takvi motori?

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

Većina industrijskih, kamionskih i autobusnih motora koristi prirodni komprimirani ili ukapljeni plin. Nedavno su se pojavili prijedlozi za prenamjenu osobnih automobila na prirodni plin.

Po čemu se takav motor razlikuje od motora s unutarnjim izgaranjem?

Plinski klipni motor je isti motor s unutarnjim izgaranjem, ali s nekim značajkama dizajna koje se odnose na korištenje druge vrste goriva.

Prije svega, na finalni proizvod (auto, dizel lokomotiva i sl.) potrebno je montirati sustav za skladištenje plina i plinsku opremu za promjenu parametara plina (tlak, temperatura) i opskrbu motorom.

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

Je li moguće staviti motor s plinskim klipom na običan automobil?

Limenka. Mnogi se s uspjehom obuvaju i voze. Takva rješenja koriste se u automobilima, traktorima, lokomotivama, malim teretnim brodovima i drugim vozilima.

Transmashholding i plinski motori

2013. godine u pogonu Transmashholdinga u Brjansku proizvedena je manevarska dizel lokomotiva TEM19. Ovo je prva dizel lokomotiva na svijetu čiji klipni motor radi na prirodni plin, čija je autonomna opskrba pohranjena u tekućem obliku u kriogenom spremniku.

Trenutno je TMH započeo projekt izrade nove plinske ranžirne dizel lokomotive TEM29 povećane snage. Njegov dizajn će se temeljiti na principu modularnosti glavne opreme. Usmjeren je na smanjenje troškova resursa uključenih u održavanje i popravke tijekom rada zbog korištenja skupnih popravaka.

U svom poduzeću u Kolomni, TMH provodi niz projekata korištenjem alternativnih goriva, svladavajući proizvodnju temeljno nove vrste proizvoda - plinskih motora dizajniranih za proizvodnju električne i toplinske energije u elektranama za osnovne, rezervne i hitne svrhe.

Trenutno je u tvornici u Kolomni u izgradnji plinski motor-generator 9GMG za ranžirnu dizel lokomotivu TEM29.

Motori, izrađeni u tvornici TMH Kolomna, kao glavno gorivo koristit će dizelsko gorivo, prirodno gorivo ili prateći naftni plin, kao i sirovu naftu u rasponu snage od 1000 do 3500 kilovata.

TMH također namjerava razviti plinske modifikacije novih dizelskih motora nastalih tijekom provedbe potprograma razvoja dizelskih motora Federalnog ciljanog programa "Nacionalna tehnološka baza".

Zašto se ti motori ne koriste univerzalno?

Povijesno se dogodilo da se različite vrste tekućih ugljikovodičnih goriva uglavnom koriste kao motorno gorivo. Za njih je stvorena široka infrastruktura. Sukladno tome, kako bi se proširila upotreba plina, potrebno je proširiti infrastrukturu povezanu s njegovom dostavom do mjesta punjenja i, u konačnici, do mjesta izgaranja. To se sada aktivno provodi.

Trenutno je najperspektivniji za rad lokomotiva koje rade na plinskom motornom gorivu neelektrificirani sjeverni raspon Sverdlovske željeznice. Ova regija ima sve potrebne uvjete: ravan profil, velike količine tereta, dostupnost jeftinog prirodnog plina, kao i proizvodne kapacitete na temelju kojih se može pokrenuti proizvodnja ukapljenog prirodnog plina.

Općenito, korištenje plina kao motornog goriva u svim vrstama prometa te stvaranje domaće plinske transportne i stacionarne opreme danas su od velike važnosti za obnovu željezničkog vozila, koje 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 važni su za vlasnika postrojenja. Jedinica s plinskim klipom ima specifičnu potrošnju goriva po kilovatu po satu proizvedenom pod bilo kojim načinom opterećenja manjom od one jedinice plinske turbine. To je zbog činjenice da je učinkovitost klipnih strojeva 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 plinska smjesa propan-butan koristi kao rezervno gorivo, trošak jedinice električne energije proizvedene na plinskom klipnom postrojenju je 1,3 puta manji nego na dizelskom.

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

Koji je razlog sve veće popularnosti plinskih klipnih jedinica posljednjih godina, unatoč činjenici da sama tehnologija postoji već dugo?

Analiza potrošačkog tržišta električne i toplinske energije pokazala je da oko 30 posto potrošača ne treba desetke i stotine megavata snage, a time i obvezno centralizirano napajanje, čiji su ukupni gubici tijekom transporta kroz mreže do potrošača do 25-30 posto.

Osim toga, korisnici nisu zadovoljni visokim troškovima povezivanja na centralizirane mreže, a općenito je liberalizacija energetskog tržišta u Rusiji dovela do krize u radu velikih centraliziranih sustava opskrbe energijom.

Tehnologije s plinskim klipom dobro su prikladne za proizvodnju električne energije malog razmjera, vrlo učinkovito provode koncept "ekonomične" proizvodnje energije s minimalnim gubicima proizvedene topline i električne energije. Lokalni autonomni decentralizirani izvori kombinirane proizvodnje električne energije i topline temeljeni na plinskim klipnim postrojenjima imaju visoku učinkovitost, potpuno su neovisni o regionalnim elektroenergetskim mrežama, te su, posljedično, od rasta tarifa, pouzdani, ne zahtijevaju troškove za izgradnju opskrbe i distribucijske mreže.

Plinski klipni motori mogu se kombinirati u seriji. Koja je korist od takve konsolidacije u usporedbi s odvojenom uporabom instalacija?

Ne samo plinsko-klipni motori, već i dizelski mogu se kombinirati u "baterije". Sve ovisi o značajkama i zahtjevima stacionarne elektrane. Konkretno, vrlo često se pojedinačni moduli mogu dopremiti na mjesto ugradnje i rada samo helikopterom. Ali postoje posebne elektrane, čiji je glavni zahtjev najveća moguća snaga u jednoj jedinici.