Жаңартылатын энергия көздерін қолданыстағы жылу және электр энергиясын біріктіріп өндіретін жүйеге (когенерацияға)

Кіріспе

 

Бұл зерттеу жылу қуаты 50 МВт-қа дейінгізаманауи энергия өндіріс жүйесін кешенді енгізудіқарастырады. Ол жоғары жылу қажеттілігі бар стратегиялық маңызды аурухананы жаңғыртуғабағытталған.

Медициналық мекемелердің (ауруханалар, шипажайлар, қарттар үйлері және т.б.) электрэнергиясын тұтынуы маусымға қатты тәуелді емес, сондықтан когенерациялық жүйелерді қолдануғамүмкіндік береді.

Когенерация жүйелерінің негізгі сипаттамасы – электр және жылу энергиясының арақатынасы(power-to-heat ratio).

Еуропалық Одақтың 2004/8/EC директивасындатүрлі жүйелер үшін осы көрсеткіштің типтікмәндері берілген. Бу турбиналарының көрсеткішітөмен болса, газ турбиналары немесе біріктірілгенциклдар шамамен тең мөлшерде электр және жылуөндіреді.

 

Жобалау кезіндегі алғашқы қадам – жыл бойытиімді жұмыс істеуге мүмкіндік беретін қажеттіжылу қуатын анықтау. Жаз айларында артық жылусіңіргіш тоңазытқыш қондырғыларда(абсорбциялық кондиционерлерде) қолданылады, яғни жүйе тригенерация режимінде (жылу, суыту, электр) жұмыс істей алады.

Сонымен қатар, жүйе таңдалған энергия саясатынасәйкес болуы тиіс (электр энергиясын толықнемесе жартылай қамтамасыз ету, артық қуаттыжеліге сату).

 

Еуропалық Одақта жаңартылатын энергия көздерінкогенерациямен бірге пайдалану – Киото хаттамасының парниктік газдарды азайту жөніндегімақсаттарын орындаудың негізгі тәсілдерінің бірі.

 

Экономикалық талдау кез келген жобаның маңыздыбөлігі болып табылады. Қоршаған ортаға зияндыазайтатын технологиялардың инвестициялық құныдәстүрлі шешімдерге қарағанда жоғары болады. Сондықтан экономикалық және экологиялықфакторлар арасында тепе-теңдік табу қажет.

Жаңғырту барысында үнемдеу тәсілдерін де қарастыру керек, мысалы: ескі қазандықтардырезерв ретінде пайдалану, бар сорғылар мен желдеткіштерді қолдану.

 

Бұл зерттеуде ұсынылған әдіс нақты жүйеніңкешенді талдауына негізделген және жаңартылатынэнергия көздерін пайдаланатын қолданыстағыкогенерациялық жүйелерді жаңғыртудың тиімдіәдістемесін жасауға мүмкіндік береді.

 

⸻

 

Қолданыстағы жүйені талдау

 

Энергия жүйесін жаңғырту жұмысы әрдайымқолданыстағы базалық жүйені толық талдауданбасталады.

Аурухана аумағындағы қазандықтар аурухананы бужәне ыстық сумен қамтамасыз етеді. Барлығыныңжалпы қуаты шамамен 57 МВт (1 қазандық жылбойы пайдаланылмайды). Өндірілген буаурухананың әртүрлі қажеттіліктеріне жұмсалады.

 

⸻

 

Жылу өндіруді арттыру қажеттілігі

 

Жақын маңда жаңа университет кампусыныңқұрылысы басталды. Аудандық жылу желісіболмағандықтан, жаңа кампус аурухананыңэнергия жүйесіне қосылмақ. Осылайша, қазандықбұл аймақтың негізгі жылу көзіне айналады.

 

⸻

 

Баламаларды бағалау

 

Зерттеу келесі мақсаттарды қамтыған энергия жүйесін табуға бағытталды:

​•​аурухананы бу және ыстық суменқамтамасыз ету;

​•​жаңа кампусқа ыстық су беру;

​•​болашақ ғимараттарды жылуменқамтамасыз етуге дайын болу.

 

⸻

 

Баламаны таңдау

 

Анализ нәтижесінде ең қолайлы нұсқа ретіндебиомасса пайдаланатын су қыздырғышқазандықтар мен қосымша газ қазандықтары бар жүйе таңдалды.

Бұл шешім барлық талаптарға сай келеді жәнеқысқа мерзімде жүзеге асыруға болады.

Бастапқы инвестицияның төмен болуынабайланысты электр энергиясын өндірмейтін нұсқатаңдалды.

 

⸻

 

Қорытынды

 

Бұл зерттеу когенерациялық жүйені кешенді түрдеталдауға арналған. Ұсынылған әдістеме нақтыжағдайға қолданылғанымен, нәтижелерді жалпытәжірибеге таратуға болады.

Қазіргі отын бағаларын және Еуропадағыжаңартылатын энергия көздері мен когенерацияғақолдау көрсету үрдісін ескере отырып, тек табиғигазды пайдаланатын технологиялардың инвестиция қайтару мерзімі биомассаға негізделгентехнологияларға қарағанда әлдеқайда ұзақ.

 

Сондықтан ең тиімді бағыт – биомасса және басқажаңартылатын энергия көздеріне негізделгенкогенерациялық жүйелерді енгізу.

Пайдаланылған әдебиеттер (16)

​1.​P. Varbanov және басқалар. Өнеркәсіптік утилита жүйелерінің синтезі: көміртексіздендірудің үнемді тәсілдері. Applied Thermal Engineering, 2005 ж.

​2.​J. Klemeš және басқалар. Жылу интеграциясының соңғы жаңа жетістіктері: жұмыс тиімділігін арттыру, көп кезеңді утилита жүйелері, партиялық процестерді жоспарлау, қысым факторлары, жаңғырту, шығындар, баға болжамдары және өнеркәсіптік жағдайлар бойынша зерттеулер. Applied Thermal Engineering, 2003 ж.

​3.​Martinak P., Stehlik P., Bebar L. Утилита жүйелерін оңтайлы таңдаудың ықтимал тәсілі. CHISA конференциясының материалдарында.

​4.​A. Bejan. Advanced Engineering Thermodynamics (Инженерлік термодинамиканың жетілдірілген негіздері). 1997 ж.

​5.​Директива 2004/8/EC. Ішкі энергетикалық нарықтағы пайдалы жылу сұранысына негізделген когенерацияны ілгерілету туралы. Еуропалық Одақтың ресми журналы, 2004 ж.

​6.​Директива 2001/77/EC. Электр энергиясын жаңартылатын энергия көздерінен өндіруді ілгерілету туралы. Еуропалық қауымдастықтардың ресми журналы, 2001 ж.

​7.​E. H. Nelson. Табиғи газбен жұмыс істейтін когенерация жөніндегі нұсқаулық. 1991 ж.

​8.​Master B. I., Chunangad K. S., Boxma B., Kral D., Stehlik P. Ең жиі қолданылатын жылу алмастырғыштар – бастапқы зерттеулерден қазіргі инженерлік тәжірибеге дейін.

 

---