Comparado aos países europeus, onde as instalações de geração distribuída representam quase 30% da produção total, na Rússia, de acordo com várias estimativas, a participação da energia distribuída hoje não é superior a 5-10%. Vamos discutir se existe uma chance para a
indústria de energia distribuída russa acompanhar as tendências globais, e os consumidores têm a motivação de avançar em direção ao fornecimento de energia independente.
FonteAlém de números. Descubra as diferenças
As diferenças entre o sistema de geração de eletricidade distribuída na Rússia e na Europa hoje não são reduzidas a números - na verdade, esses são modelos completamente diferentes, tanto na estrutura quanto no ponto de vista econômico. O desenvolvimento da geração distribuída em nosso país teve motivos um pouco diferentes daqueles que se tornaram a principal força motriz desse processo na Europa, que buscava compensar a falta de combustíveis tradicionais, envolvendo fontes alternativas de energia (incluindo fontes secundárias) no balanço energético. Na Rússia, por muito tempo, a questão de reduzir o custo de compra de recursos energéticos para os consumidores em uma economia planejada e estabelecimento de tarifas centralizadas era muito menos relevante; portanto, eles pensavam em sua própria geração de eletricidade principalmente quando a empresa era um consumidor de energia particularmente grande e tinha dificuldades devido ao seu afastamento com conexão a redes.
Pelos padrões de energia distribuída, as instalações de sua própria geração possuíam energia bastante alta - de 10 a 500 MW (e até mais) - dependendo das necessidades de produção e para fornecer eletricidade e calor aos assentamentos mais próximos. Como a transferência de calor por distâncias é sempre repleta de perdas significativas, houve uma construção ativa de usinas de caldeira de água quente para as próprias necessidades de empresas e cidades. Além disso, suas próprias fontes de energia - sejam usinas termelétricas ou caldeiras - foram construídas a gás, óleo combustível ou carvão e fontes de energia renováveis (fontes de energia renovável), com exceção das usinas hidrelétricas, e fontes de energia secundária (fontes de energia secundária) foram usadas em casos isolados. Agora o cenário está mudando: objetos de pequena geração de energia estão aparecendo gradualmente e fontes alternativas de energia estão envolvidas no balanço energético, embora em menor grau.
No Ocidente, muito foi feito para desenvolver a geração em pequena escala e, recentemente, o conceito de uma usina virtual (WPS) tornou-se generalizado. Este é um sistema que une a maioria dos participantes no mercado de geração de eletricidade - fabricantes (desde pequenos geradores de residências até estações de cogeração) e consumidores (de prédios residenciais a grandes empresas industriais). Um parque eólico controla o consumo de energia suavizando picos e redistribuindo cargas em tempo real, usando toda a energia disponível no sistema. Mas tal evolução é impossível sem a estimulação do mercado de geração distribuída pelo Estado e sem as correspondentes mudanças na legislação.
Na Rússia, em condições de concorrência acirrada e monopólio do suprimento centralizado de eletricidade, a implementação do excesso de eletricidade produzida em uma rede externa permanece solucionável, mas longe de ser uma tarefa fácil do ponto de vista da organização e do custo do processo. Portanto, atualmente, as chances de se tornar um participante de mercado pleno entre grandes fornecedores de instalações de energia distribuída são extremamente pequenas.
No entanto, o desenvolvimento de sua própria geração hoje, é claro, está em tendência. O principal fator de seu crescimento é a confiabilidade do fornecimento de energia. A dependência de empresas de geração e rede aumenta os riscos do produtor. A maioria das grandes instalações de geração na Rússia foi construída durante a era soviética e sua idade considerável se faz sentir. Para o consumidor industrial, uma queda de energia devido a um acidente é um risco de paralisação da produção e perdas óbvias. Se o desejo de reduzir riscos é acompanhado por motivos econômicos (principalmente determinados pela política tarifária do fornecedor regional) e oportunidades de investimento, a geração própria se justifica em 100%, e mais e mais empresas industriais hoje estão prontas (ou estão considerando essa oportunidade) a seguir esse caminho.
Portanto, a geração distribuída de eletricidade “para necessidades próprias” tem perspectivas de desenvolvimento bastante altas na Rússia.
Geração própria. Para quem é benéfico
A economia de cada projeto é estritamente individual e é determinada por muitos fatores. Se você tentar resumir o máximo possível, em regiões com maior concentração de capacidades de geração e empresas industriais, tarifas mais altas de eletricidade e calor, a geração própria de eletricidade é uma chance objetiva de reduzir significativamente o custo da compra de recursos energéticos.
Isso também inclui as regiões inacessíveis e escassamente povoadas com infraestrutura de rede elétrica mal desenvolvida ou até ausente, onde, é claro, as tarifas mais altas de eletricidade.
Nas regiões onde há menos consumidores e fornecedores de eletricidade, além de grande parte da eletricidade gerada, existem usinas hidrelétricas, as tarifas são muito mais baixas e a economia de tais projetos na indústria nem sempre é vantajosa. No entanto, para empresas de indústrias individuais capazes de usar combustíveis alternativos, por exemplo, resíduos de produção, a geração própria pode ser uma excelente solução. Então, na figura abaixo - CHP no desperdício de uma empresa de madeira.
Se estamos falando de geração para necessidades comunitárias, prédios públicos e infraestrutura comercial e social, até recentemente a economia de tais projetos era amplamente determinada pelo nível de desenvolvimento da infraestrutura de energia da região e, em menor grau, pelo custo da conexão tecnológica dos consumidores de eletricidade. Com o desenvolvimento de tecnologias de acionamento, essas restrições praticamente deixaram de ser determinantes e o calor lateral ou gerado no verão tornou-se possível para uso nas necessidades de ar-condicionado, o que aumentou consideravelmente a eficiência dos centros de energia.
Trigeneração: eletricidade, calor e frio para um objeto
A geração é uma direção bastante independente no desenvolvimento de pequenas energias. Distingue-se pelo individualismo, pois se concentra em atender às necessidades de um objeto em particular nos recursos energéticos.
O primeiro projeto com o conceito de trigeneração foi desenvolvido em 1998 pelos esforços conjuntos do Departamento de Energia dos EUA, o laboratório nacional ORNL e o fabricante do BROAD (Absorption Bromide Chromium Absorption Chillers) e implementado nos EUA em 2001. A trigeração é baseada no uso de refrigeradores de absorção, que usam o calor como principal fonte de energia e permitem a geração de frio e calor, dependendo das necessidades da instalação. Além disso, o uso de caldeiras convencionais, como na cogeração, em tal esquema não é um pré-requisito.
Além do calor e da eletricidade tradicionais, a trigeneração fornece a produção de frio na ABHM (na forma de água gelada) para necessidades tecnológicas ou para ar-condicionado. O processo de produção de eletricidade, de uma maneira ou de outra, ocorre com grandes perdas de energia térmica (por exemplo, com os gases de escape das máquinas geradoras).
O envolvimento desse calor no processo de obtenção de frio, em primeiro lugar, minimiza as perdas, aumentando a eficiência final do ciclo e, em segundo lugar, permite reduzir o consumo de energia da instalação em comparação às tecnologias tradicionais de geração de frio usando máquinas de refrigeração por compressão de vapor.
A capacidade de trabalhar em várias fontes de calor (água quente, vapor, gases de combustão de grupos geradores, caldeiras e fornos, além de combustível (gás natural, diesel, etc.) permite o uso do ABCM em instalações completamente diferentes, usando exatamente o recurso que disponível para a empresa.
Portanto, na indústria, você pode usar o calor residual:
E em instalações urbanas, em edifícios comerciais e públicos, são possíveis várias combinações de fontes de calor:
Um centro de energia de trigeneração pode ser calculado e construído com base nas necessidades de eletricidade, e você pode confiar no consumo frio da instalação. Depende de qual dos itens acima é o critério determinante para o consumidor. No primeiro caso, a utilização de calor secundário no ABCM pode não estar completa e, no segundo caso, pode haver uma restrição à própria eletricidade gerada (o reabastecimento é feito através da compra de eletricidade de uma rede externa).
Onde a trigeneração é benéfica
O alcance da aplicação da tecnologia é muito amplo: a trigeneração também pode ser integrada ao conceito de algum espaço público (por exemplo, um grande shopping center ou edifício de aeroporto) e à infraestrutura de energia de uma empresa industrial. A viabilidade de implementar esses projetos e sua produtividade depende fortemente das condições locais, econômicas e climáticas, e para as empresas industriais, também do custo dos produtos.
O primeiro e mais importante critério é a necessidade de frio. Atualmente, seu uso mais comum é o condicionamento de edifícios públicos. Pode ser centros de negócios, prédios administrativos, complexos hospitalares e hoteleiros, instalações esportivas, centros de compras e entretenimento e parques aquáticos, museus e salas de exposições, prédios de aeroportos - enfim, todos os objetos onde há muitas pessoas ao mesmo tempo, onde criar um ambiente confortável microclima requer sistema de ar condicionado central.
A aplicação mais justificada do ABCM para essas instalações é uma área de 20 a 30 mil metros quadrados. m (um centro de negócios de tamanho médio) e terminando com objetos gigantescos de várias centenas de milhares de metros quadrados e até mais (complexos comerciais e de entretenimento e aeroportos).
Mas nessas instalações deve haver uma demanda não apenas de frio e eletricidade, mas também de suprimento de calor. Além disso, o suprimento de calor não está apenas aquecendo as instalações no inverno, mas também o fornecimento de água quente durante todo o ano para as instalações para as necessidades de suprimento de água quente. Quanto mais as capacidades do centro de energia de trigeneração forem usadas, maior será sua eficiência.
Em todo o mundo, existem muitos exemplos da aplicação de trigeneração na indústria hoteleira, na construção e modernização de aeroportos, instituições educacionais, complexos comerciais e administrativos, data centers, muitos exemplos na indústria - têxtil, metalúrgica, alimentícia, química, celulose e papel, construção de máquinas, etc. .p.
Como exemplo, darei um dos objetos para os quais a empresa
First Engineer desenvolveu o conceito de um centro de energia acionado.
Se a demanda por energia elétrica em uma empresa industrial for de cerca de 4 MW (gerada por duas unidades de pistão a gás (GPU)), será necessário um suprimento de refrigeração de 2,1 MW.
O frio é gerado por uma única máquina de refrigeração de bromo-lítio de absorção que opera com gases de escape da GPU. Ao mesmo tempo, uma GPU cobre completamente 100% da demanda de calor da ABCHM. Assim, mesmo com uma GPU, a planta é sempre fornecida com a quantidade necessária de frio. Além disso, quando as duas plantas de gás alternativo são desativadas, a ABXM mantém a capacidade de gerar calor e frio porque possui uma fonte de calor de reserva - o gás natural.
Centro de energia geracional
Dependendo das necessidades do consumidor, de sua categoria e dos requisitos de redundância, o esquema de trigeneração (apresentado na figura abaixo) pode ser muito complexo e pode incluir caldeiras de energia e água quente, caldeiras de calor residual, turbinas a vapor ou a gás, tratamento de água de pleno direito, etc.
Porém, para objetos relativamente pequenos, a principal unidade geradora é geralmente uma turbina a gás ou unidade de pistão (gás ou diesel) de energia elétrica relativamente baixa (1-6 MW). Eles produzem eletricidade e subproduto de calor de exaustão e água quente descartada no ABM. Este é um conjunto mínimo e suficiente de equipamento básico.
Sim, você não pode prescindir de sistemas auxiliares: uma torre de resfriamento, bombas, uma estação de tratamento de reagentes para água reciclada para estabilizá-la, um sistema de automação e uma instalação elétrica que permite que você use a eletricidade gerada para suas próprias necessidades.
Na maioria dos casos, o centro de trigeneração é um edifício independente, ou blocos em contêineres, ou uma combinação dessas soluções, pois os requisitos para a colocação de equipamentos elétricos e geradores de calor são um pouco diferentes.
O equipamento de geração de energia é bastante padronizado, diferentemente da ABHM, embora tecnicamente mais complexo. Os termos de fabricação podem ser de 6 a 12 meses ou mais.
O tempo médio de produção da ABXM é de 3 a 6 meses (dependendo da capacidade de refrigeração, do número e tipos de fontes de aquecimento).
Como regra geral, a fabricação de equipamentos auxiliares não excederá os mesmos prazos, portanto a duração média do projeto para construir um centro de energia de trigeneração é em média de 1,5 anos.
Resultado
Em primeiro lugar, o centro de trigeneração reduzirá o número de fornecedores de energia para um - um fornecedor de gás. Ao eliminar a compra de eletricidade e calor, é possível, em primeiro lugar, excluir os riscos associados a interrupções no fornecimento de energia.
O trabalho no calor usando o "excesso de energia" relativamente barato reduz o custo da eletricidade e do calor gerados em comparação com a compra. Uma carga durante todo o ano de capacidade de geração de calor (no inverno para aquecimento, no verão para ar condicionado e necessidades tecnológicas) permite a máxima eficiência. Obviamente, como em outros projetos, a principal condição é o desenvolvimento do conceito correto e seu estudo de viabilidade.
Das vantagens adicionais - respeito pelo meio ambiente. Ao usar os gases de escape para gerar energia útil, reduzimos as emissões atmosféricas. Além disso, diferentemente das tecnologias tradicionais de produção de frio, onde amônia e freons atuam como refrigerantes, o ABCM usa a água como refrigerante, o que também minimiza o estresse ambiental.