Газопоршневые электростанции

Газопоршневая электростанция генерирует электричество (переменный трёхфазный ток с частотой 50 Гц) и тепло (горячая вода) с помощью поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС), таким образом сочетая в себе электростанцию и ТЭЦ. ДВС работает на горючем газе. Комбинированная генерация (по другому «когенерация») электричества и тепла характеризуется утилизацией тепла после выработки электричества – это означает что тепло потом идёт на другие нужды (теплоснабжение). Преимущества малой энергетики в режиме когенерации таковы: во-первых экономическая выгода, во-вторых увеличение надёжности энергоснабжения и, наконец, экологическая выгода. Когенерация повышает коэффициент использования тепла и топлива до 90% и выше, в итоге получается дополнительная энергия.

Когенератор состоит из: генератора, газопоршневого двигателя, системы забора тепла и системы управления. Существует широкий выбор газовых электростанций с диапазоном мощностей 50-2250 кВт, которые работают на поршневых двигателях российского и импортного производства. На 1 МВт электрической мощности получается 1 МВт теплоэнергии. Температура выхлопных газов на выходе приблизительно 390 ± 10 С – это почти бесплатная теплоэнергия. Для охлаждения газопоршневых установок обычно используется антифриз.

Газопоршневый двигатель (ГПД) – это ДВС с внешним смесеобразованием и зажиганием горючей смеси от искры внутри камеры сгорания от стороннего энергоисточника. При сгорании газового топлива, в двигателе выделяется энергия, которая преобразуется в механическую работу на валу. В итоге генератор производит электрический ток. Газовые двигатели используют как для постоянной работы, так и для аварийных случаев. Применяются также в конструкции холодильных установок, для привода насосов и газовых компрессоров. В качестве топлива используются: природный газ, бутан, пропан, газы с низкой степенью детонации, газы с малым уровнем метана. Есть двигатели, которые рассчитаны на переход с одного газа на другой во время своей работы.

Двутопливные двигатели работают на газообразном или жидком топливе: пропанбутановые смеси; магистральный, сжиженный или сжатый природный газ, попутный нефтяной газ, биологический газ, пиролизный газ, коксовый, шахтный, газ мусорных свалок или сточных вод, древесный газ. Двутопливные двигатели применяют на буровых установках и скважинах, в шахтах, в очистных сооружениях, как резервный и как основной источник энергии во многих сферах жизнедеятельности (от строительства до связи). В России используются редко.

Газопоршневая электростанция без когенерационной системы используется, когда нужна только электроэнергия, к примеру там, где топливом служит попутный газ нефтяных месторождений. Газовая электростанция не заменит котельную, а снизит её тепловую нагрузку, сэкономя при этом природный газ на отопление. Газовая теплоэлектростанция больше всего нужна на период самых высоких тепловых нагрузок (сезон отопления), в случае регламентных работ, а также на время низкой загруженности ТЭС.

Когенерационные мини-ТЭЦ подходят для небольших площадей, хорошо вписываются в электросхему пром-предприятий, отапливают небольшие объекты. Блочные электростанции годятся для мощной выработки электроэнергии и отопления крупных помещений производства с активными производительными процессами.

Преимущества ГПД:

1. Высокий КПД без влияния на него температуры окружающего воздуха

2. Экономия топлива. Расход природного газа на 1/3 меньше, чем у микротурбин, значит и меньше выхлопов в окружающую среду. 1 кВт электроэнергии на 30% дешевле

3. Более чем в 2 раза дешевле микротурбин: от 500-1000 €/кВт

4. Экологичность и дешевизна топлива

5. Долговечность, так как газ не может повредить механизм

6. Широкий мощностной ряд, разнообразие видов станций на ГПД, возможность индивидуального их проектирования

7. Мобильность когенерационной установки на базе ГПД

Недостатки ГПД:

1. Небольшое присутствие вредных веществ в выхлопе из-за сгорания моторного масла, значит появляется потребность в дымовой трубе, высота которой определяется уровнем предельно допустимых концентраций в окружающей среде и уровнем вредных составляющих эмиссий самой станции

2. Шум. Средний уровень: 75-78 дБ. Вибрации можно компенсировать специальными виброопорами.