Міні-ТЕЦ з котельні без ілюзій

Автономна електрогенерація і будівництво міні-ТЕЦ замість звичайної котельні не має економічного сенсу.
Будівництво власної електростанції не принесе вам ніяких вигод: зниження витрат на електроенергію буде невеликим, а термін окупності - тривалим.
При можливості підключити новий житловий мікрорайон до централізованих електромереж - підключайтеся і навіть не замислюйтесь ні про яке автономному енергоцентр.

Поєднання «в одному флаконі» міні-ТЕЦ і котельні економічно недоцільно (довгий термін окупності).
Однак при покупці житла елітного і бізнес-класу до уваги береться не його економічна ефективність, а, в першу чергу, комфортність, зручність і престижність.
Тому автономна електрогенерація і власна міні-ТЕЦ для постійного енергопостачання можуть підвищити цінність такого житла в очах потенційних покупців.

До складу енергоцентру крім ГПУ або мікротурбін обов'язково повинні бути включені пікові водогрійні котли, оскільки в зимовий час утилізованого при виробленні електроенергії тепла не вистачить для опалення житлових будинків. Навіть в Криму і Сочі.

Єдиного терміна, яким можна позначити такий енергооб'єкт, не існує. Я зустрічав такі варіанти:

когенераційна котельня;
когенераційна міні-ТЕЦ;
газова теплова електростанція;
автономний енергоцентр.

Однозначної терміна немає тому, що відсутній відповідний ГОСТ. Особисто я вважаю за краще використовувати термін «міні-ТЕЦ» розуміючи під ним електростанцію і котельню, що працюють спільно під одним дахом.

Газопоршнева установка і газовий водогрійний котел в одному машинному залі -

Оскільки для міні-ТЕЦ відсутні спеціалізовані державні стандарти і зведення правил, то при їх проектуванні, будівництві та експлуатації зазвичай застосовуються норми, які стосуються як до електростанцій (перш за все дизельним), так і до котелень.

Що стосується специфіки використання автономних енергоцентрів, призначених для енергопостачання саме житла, то принципово вони нічим не відрізняються від промислових міні-ТЕЦ. Невелика відмінність є тільки в типі використовуваних котлів. Для закриття технологічних потреб на промислових підприємствах можуть встановлюватися парові котли, а для житлових комплексів застосовують виключно водогрійні котли.

2. Трігенерация і застосування АБХМ

Якщо мова йде про житло економ-класу, то тригенерація буде занадто дорогим рішенням, оскільки має на увазі не тільки використання абсорбційних чілерів, а й розведення холоду по квартирах з установкою фенкойлів, а так само систему централізованого кондиціонування будівлі. А це додаткові витрати, які значно піднімуть ціни собівартість квадратного метра житла. Тому ні про які АБХМ в складі енергоцентру в цьому випадку мови йти не може.

Якщо міні-ТЕЦ призначена для енергопостачання житла елітного і бізнес-класу, то використання абсорбційних машин цілком виправдано як економічно, так і технічно. В цьому випадку необхідно розвести холод по споживачах із застосуванням фенкойлів, а так само передбачити охолодження повітря, що подається в квартири через загальнобудинкове систему центрального кондиціонування.

Однак, швидше за все, тепла, що виділяється при роботі електроагрегатів, для роботи АБХМ не вистачить. Тому для отримання в необхідному об'ємі води з температурою +95 градусів буде потрібно використовувати ще і водогрійні котли.

3. Розподіл потужності на кілька електроагрегатів

Одиничну потужність газопоршневих установок для використання в складі міні-ТЕЦ житлового комплексу слід підбирати таким чином, щоб вона перевищувала розрахункову мінімальну електричне навантаження житла ( «літня ніч») не більше ніж в два рази. Ця вимога випливає з рекомендації не експлуатувати ГПУ з навантаженням менше ніж 40-50% від номіналу.

Можливий і такий варіант, коли до складу міні-ТЕЦ включається один-два електроагрегату, відповідних по потужності мінімальному навантаженні, а так само кілька більш потужних машин для роботи в періоди пікових навантажень.

Капстоунов це не стосується. У них всього два номінали - 65 і 200 кВт (30 кВт - це не для багатоквартирних будинків, це «дачний» варіант). І працювати мікротурбіни можуть з навантаженням близької до нульової.

І все ж на першому етапі експлуатації енергоцентру можуть бути проблеми з мінімальної електричної навантаженням. Як правило, вони викликані тим, що відразу після введення об'єкта в експлуатацію в житловому комплексі поки ще заселено мало квартир. Через відсутність мешканців немає і навантаження хоча б на рівні 30-40% від номінальної потужності ГПУ.

Щоб забезпечити стабільну роботу газопоршневих установок в цьому випадку може бути використано навантажувальний пристрій резисторного типу. По суті справи, воно являє собою знайомий всім з шкільних уроків фізики реостат. Використання навантажувального пристрою дозволяє дозагрузіть ГПУ до прийнятного рівня в 40-50%.

Безумовно, в цій ситуації навантажувальний пристрій гріє повітря. Собівартість реально спожитої електроенергії збільшується. Але таке інженерне рішення дозволяє задіяти ГПУ для енергопостачання житла. Без штучної навантаження газопоршневі установки в цьому випадку взагалі працювати не зможуть. До того ж це рішення є тимчасовим. Від навантажувального пристрою можна буде відмовитися після того, як буде заселено достатню кількість квартир і мінімальне навантаження зросте.

З Мікротурбіни Capstone таких проблем немає. Вони працюють з мінімальним навантаженням навіть в кілька кВт. Але коштують вони в рази дорожче, ніж газопоршневі установки, і газу споживають набагато більше (добре хоч масло не жеруть :-)

Правильний підхід до проектування і будівництва будь-яких енергоцентрів передбачає обов'язкову наявність в їх складі резервної дизельної електростанції. Навіть якщо в міні-ТЕЦ є введення від зовнішньої мережі.

Мета дизельної електростанції - забезпечити власні потреби енергоцентру в аварійній ситуації. А саме: запуск обладнання, його коректну зупинку і підтримку роботи систем життєзабезпечення міні-ТЕЦ в разі зупинки основних електроагрегатів.

Є ще одне спірне питання, пов'язаний з резервними дизельними електростанціями. Чи можуть ДЕС в складі енергоцентру розглядатися як окремий незалежний джерело електроенергії?

7. Використання частотних приводів

Щоб виключити вплив пускових струмів на роботу обладнання міні-ТЕЦ, все асинхронні двигуни в складі як самого енергоцентру, так і житлового комплексу, повинні бути спочатку оснащені частотними перетворювачами. Зробити це буде нескладно, так як проектування міні-ТЕЦ для житлового комплексу, як правило, ведеться паралельно з проектуванням житлових та громадських будівель, допоміжних інженерних споруд. Для усунення проблеми пускових струмів досить в технічних завданнях на проектування всіх запланованих до будівництва об'єктів прописати вимога щодо обов'язкового використання частотники. Зробити це відразу буде набагато простіше і дешевше, ніж потім переробляти.