Par rapport aux pays européens, où les installations de production distribuée représentent près de 30% de la production totale, en Russie, selon diverses estimations, la part de l'énergie distribuée n'est aujourd'hui que de 5 à 10%. Parlons de la possibilité pour l'
industrie russe de l'
énergie distribuée de rattraper les tendances mondiales, et les consommateurs ont la motivation de s'orienter vers un approvisionnement énergétique indépendant.
SourceEn plus des chiffres. Repérez les différences
Les différences entre le système de production d'électricité distribuée en Russie et en Europe aujourd'hui ne sont pas réduites à des chiffres - en fait, ce sont des modèles complètement différents à la fois dans la structure et d'un point de vue économique. Le développement de la production décentralisée dans notre pays avait des motifs quelque peu différents de ceux qui sont devenus le principal moteur d'un tel processus en Europe, qui visait à compenser le manque de combustibles traditionnels en impliquant des sources d'énergie alternatives (y compris des sources d'énergie secondaires) dans le bilan énergétique. En Russie, la question de la réduction du coût d'achat des ressources énergétiques pour les consommateurs dans les conditions d'une économie planifiée et d'une tarification centralisée pendant longtemps était beaucoup moins pertinente, par conséquent, ils ont pensé à leur propre production d'électricité principalement lorsque l'entreprise était un consommateur d'énergie particulièrement important et, en raison de son éloignement, avait des difficultés avec connexion aux réseaux.
Selon les normes de l'énergie distribuée, les installations de leur propre production avaient une puissance assez élevée - de 10 à 500 MW (et même plus) - en fonction des besoins de production et afin de fournir l'électricité et la chaleur aux établissements les plus proches. Comme le transfert de chaleur sur des distances est toujours lourd de pertes importantes, il y a eu une construction active de chaudières à eau chaude pour les propres besoins des entreprises et des villes. En outre, ses propres sources d'énergie - qu'il s'agisse de centrales thermiques ou de chaufferies, ont été construites au gaz, au fioul ou au charbon, et des sources d'énergie renouvelables (sources d'énergie renouvelables), à l'exception des centrales hydroélectriques, et des sources d'énergie secondaire (sources d'énergie secondaire) ont été utilisées dans des cas isolés. Aujourd'hui, la situation évolue: des objets de petite production électrique apparaissent progressivement et des sources d'énergie alternatives sont impliquées dans le bilan énergétique, quoique dans une moindre mesure.
En Occident, beaucoup a été fait pour développer la production à petite échelle, et récemment le concept de centrale électrique virtuelle (WPS) s'est généralisé. Il s'agit d'un système qui réunit la plupart des acteurs du marché de la production d'électricité - les fabricants (des petits producteurs de ménages aux centrales de cogénération) et les consommateurs (des bâtiments résidentiels aux grandes entreprises industrielles). Un parc éolien contrôle la consommation d'énergie en lissant les pics et en redistribuant les charges en temps réel, en utilisant toute la puissance disponible du système. Mais une telle évolution est impossible sans stimulation du marché de la production distribuée par l'État et sans modifications correspondantes de la législation.
En Russie, dans des conditions de concurrence féroce et de monopole d'approvisionnement centralisé en électricité, la mise en œuvre de l'excès d'électricité produite dans un réseau externe reste résoluble, mais loin d'être une tâche aisée du point de vue de l'organisation et du coût du processus. Par conséquent, à l'heure actuelle, les chances de devenir un acteur à part entière du marché parmi les grands fournisseurs d'installations énergétiques distribuées sont extrêmement faibles.
Néanmoins, le développement de sa propre génération aujourd'hui est bien sûr à la mode. Le principal facteur de sa croissance est la fiabilité de l'approvisionnement énergétique. La dépendance à l'égard des sociétés de production et de réseau augmente les risques pour les producteurs. La plupart des grandes installations de production en Russie ont été construites à l'époque soviétique, et leur âge considérable se fait sentir. Pour le consommateur industriel, une panne de courant due à un accident est un risque d'arrêt de production et de pertes évidentes. Si la volonté de réduire les risques s'accompagne de motifs économiques (principalement déterminés par la politique tarifaire du fournisseur régional) et d'opportunités d'investissement, la génération propre se justifie à 100% et de plus en plus d'entreprises industrielles sont aujourd'hui prêtes (ou envisagent une telle opportunité) à emprunter cette voie.
Par conséquent, la production d'électricité distribuée «pour ses propres besoins» a des perspectives de développement assez élevées en Russie.
Propre génération. Pour qui est-il bénéfique
L'économie de chaque projet est strictement individuelle et est déterminée par de nombreux facteurs. Si vous essayez de résumer autant que possible, alors dans les régions avec une plus grande concentration de capacités de production et d'entreprises industrielles, des tarifs plus élevés pour l'électricité et la chaleur, la production d'électricité propre est une chance objective de réduire considérablement le coût d'achat des ressources énergétiques.
Cela inclut également les régions inaccessibles et faiblement peuplées avec des infrastructures de réseau électrique peu développées ou même absentes, où, bien sûr, les tarifs d'électricité les plus élevés.
Dans les régions où il y a moins de consommateurs et de fournisseurs d'électricité, ainsi qu'une grande partie de l'électricité produite, les centrales hydroélectriques, les tarifs sont beaucoup plus bas et l'économie de tels projets dans l'industrie n'est pas toujours avantageuse. Cependant, pour les entreprises d'industries individuelles qui peuvent utiliser des carburants alternatifs, par exemple, les déchets de production, la propre génération peut être une excellente solution. Ainsi, dans la figure ci-dessous - CHP au gaspillage d'une entreprise de menuiserie.
Si nous parlons de production pour les besoins collectifs, les bâtiments publics et les infrastructures commerciales et sociales, alors, jusqu'à récemment, l'économie de ces projets était largement déterminée par le niveau de développement des infrastructures énergétiques de la région et, dans une moindre mesure, par le coût de la connexion technologique des consommateurs d'électricité. Avec le développement des technologies de déclenchement, de telles restrictions ont pratiquement cessé d'être définies, et le côté ou la chaleur générée en été est devenu possible d'utiliser pour les besoins de climatisation, ce qui a considérablement augmenté l'efficacité des centres énergétiques.
Trigénération: électricité, chaleur et froid pour un objet
La trigénération est une direction plutôt indépendante dans le développement de la petite énergie. Il se distingue par l'individualisme, car il se concentre sur la satisfaction des besoins d'un objet particulier dans les ressources énergétiques.
Le tout premier projet avec le concept de trigénération a été développé en 1998 par les efforts conjoints du département américain de l'Énergie, du laboratoire national ORNL et du fabricant de BROAD (Absorption Bromide Chromium Absorption Chillers) et mis en œuvre aux États-Unis en 2001. La trigénération est basée sur l'utilisation de refroidisseurs à absorption, qui utilisent la chaleur comme principale source d'énergie et permettent la génération de froid et de chaleur, selon les besoins de l'installation. De plus, l'utilisation de chaudières conventionnelles, comme en cogénération, dans un tel schéma n'est pas une condition préalable.
En plus de la chaleur et de l'électricité traditionnelles, la trigénération assure la production de froid dans l'ABHM (sous forme d'eau glacée) pour les besoins technologiques ou pour la climatisation. Le processus de production d'électricité d'une manière ou d'une autre se produit avec de grandes pertes d'énergie thermique (par exemple, avec les gaz d'échappement des machines génératrices).
L'implication de cette chaleur dans le processus d'obtention du froid, d'une part, minimise les pertes, augmente l'efficacité finale du cycle, et d'autre part, permet de réduire la consommation d'énergie de l'installation par rapport aux technologies traditionnelles de génération de froid à l'aide de machines frigorifiques à compression de vapeur.
La capacité de travailler sur diverses sources de chaleur (eau chaude, vapeur, gaz de combustion des groupes électrogènes, chaudières et fours, ainsi que du carburant (gaz naturel, diesel, etc.) permet d'utiliser l'ABCM dans des installations complètement différentes, en utilisant exactement la ressource qui à la disposition de l’entreprise.
Ainsi, dans l'industrie, vous pouvez utiliser la chaleur perdue:
Et dans les installations urbaines, dans les bâtiments commerciaux et publics, différentes combinaisons de sources de chaleur sont possibles:
Un centre d'énergie de trigénération peut être calculé et construit sur la base des besoins en électricité, et vous pouvez compter sur la consommation de froid de l'installation. Cela dépend de ce qui est le critère déterminant pour le consommateur. Dans le premier cas, l'utilisation de la chaleur secondaire dans l'ABCM peut ne pas être complète, et dans le second cas, il peut y avoir une restriction sur la propre électricité produite (la reconstitution se fait en achetant de l'électricité à partir d'un réseau externe).
Où la trigénération est bénéfique
Le champ d'application de la technologie est très large: la trigénération peut tout aussi bien être intégrée dans le concept de certains espaces publics (par exemple, un grand centre commercial ou un bâtiment d'aéroport), et dans l'infrastructure énergétique d'une entreprise industrielle. La faisabilité de la mise en œuvre de tels projets et leur productivité dépendent fortement des conditions locales, économiques et climatiques, et pour les entreprises industrielles, également du coût des produits.
Le premier et le plus important critère est le besoin de froid. Son utilisation la plus courante aujourd'hui est le conditionnement des bâtiments publics. Ceux-ci peuvent être des centres d'affaires, des bâtiments administratifs, des complexes hospitaliers et hôteliers, des installations sportives, des centres commerciaux et de divertissement et des parcs aquatiques, des musées et des salles d'exposition, des bâtiments d'aéroport - en bref, tous les objets où il y a beaucoup de monde en même temps, où créer un cadre confortable le microclimat nécessite un système de climatisation central.
L'application la plus justifiée de l'ABCM pour de telles installations est une superficie de 20 à 30 000 mètres carrés. m (un centre d'affaires de taille moyenne) et se terminant par des objets gigantesques de plusieurs centaines de milliers de mètres carrés et même plus (complexes commerciaux et de divertissement et aéroports).
Mais dans ces installations, il devrait y avoir une demande non seulement pour le froid et l'électricité, mais aussi pour l'approvisionnement en chaleur. De plus, l'approvisionnement en chaleur consiste non seulement à chauffer les locaux en hiver, mais également à fournir de l'eau chaude toute l'année pour l'installation pour les besoins d'approvisionnement en eau chaude. Plus les capacités du centre énergétique de trigénération sont utilisées à fond, plus son efficacité est élevée.
Partout dans le monde, il existe de nombreux exemples d'application de la trigénération dans l'hôtellerie, la construction et la modernisation d'aéroports, d'établissements d'enseignement, de complexes commerciaux et administratifs, de centres de données, de nombreux exemples dans l'industrie - textile, métallurgique, alimentaire, chimique, pâtes et papiers, construction de machines, etc. .p.
À titre d'exemple, je donnerai l'un des objets pour lesquels la société
First Engineer a développé le concept de centre d'énergie déclenchée.
Si la demande d'énergie électrique dans une entreprise industrielle est d'environ 4 MW (générée par deux unités à piston à gaz (GPU)), une alimentation en refroidissement de 2,1 MW est requise.
Le froid est généré par une machine de réfrigération au brome-lithium à absorption unique fonctionnant avec des gaz d'échappement GPU. Dans le même temps, un GPU couvre entièrement 100% de la demande de chaleur d'ABCHM. Ainsi, même avec un GPU, la plante reçoit toujours la quantité de froid nécessaire. De plus, lorsque les deux usines de gaz alternatif sont mises hors service, l'ABXM conserve la capacité de générer de la chaleur et du froid car il dispose d'une source de chaleur de réserve - le gaz naturel.
Centre énergétique trigénérationnel
En fonction des besoins du consommateur, de sa catégorie et des exigences de redondance, le schéma de trigénération (présenté dans la figure ci-dessous) peut être très complexe et peut inclure des chaudières à énergie et à eau chaude, des chaudières à récupération de chaleur, des turbines à vapeur ou à gaz, un traitement à part entière de l'eau, etc.
Mais pour les objets relativement petits, l'unité génératrice principale est généralement une turbine à gaz ou un groupe à pistons (gaz ou diesel) de puissance électrique relativement faible (1-6 MW). Ils produisent de l'électricité et de la chaleur dérivée des gaz d'échappement et de l'eau chaude évacués dans le GAB. Il s'agit d'un ensemble minimal et suffisant d'équipements de base.
Oui, vous ne pouvez pas vous passer de systèmes auxiliaires: une tour de refroidissement, des pompes, une usine de traitement des réactifs pour l'eau recyclée pour la stabiliser, un système d'automatisation et une installation électrique qui vous permet d'utiliser l'électricité produite pour vos propres besoins.
Dans la plupart des cas, le centre de trigénération est un bâtiment autonome, ou des blocs conteneurisés, ou une combinaison de ces solutions, car les exigences de placement des équipements électriques et de production de chaleur sont quelque peu différentes.
L'équipement de production d'énergie est assez standardisé, contrairement à l'ABHM, bien que techniquement plus complexe. Les conditions de sa fabrication peuvent aller de 6 à 12 mois voire plus.
Le temps de production moyen de l'ABXM est de 3 à 6 mois (selon la capacité de refroidissement, le nombre et les types de sources de chauffage).
En règle générale, la fabrication d'équipements auxiliaires ne dépassera pas les mêmes délais, de sorte que la durée moyenne du projet de construction d'un centre énergétique de trigénération est en moyenne de 1,5 an.
Résultat
Premièrement, le centre de trigénération réduira le nombre de fournisseurs d'énergie à un - un fournisseur de gaz. En éliminant l'achat d'électricité et de chaleur, il est possible, tout d'abord, d'exclure tout risque lié aux interruptions de l'approvisionnement énergétique.
Les travaux sur la chaleur utilisant un «excès d'énergie» relativement peu coûteux réduisent le coût de l'électricité et de la chaleur produites par rapport à son achat. Une capacité de production de chaleur toute l'année (en hiver pour le chauffage, en été pour la climatisation et les besoins technologiques) permet une efficacité maximale. Bien entendu, comme pour les autres projets, la condition principale est le développement du concept correct et son étude de faisabilité.
Des avantages supplémentaires - respect de l'environnement. En utilisant les gaz d'échappement pour générer de l'énergie utile, nous réduisons les émissions atmosphériques. De plus, contrairement aux technologies traditionnelles de production de froid, où l'ammoniac et les fréons agissent comme réfrigérants, ABCM utilise l'eau comme réfrigérant, ce qui minimise également le stress environnemental.
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