Тригенерация

Что такое тригенерация

Очередным этапом развития когенерации – процесса комбинированной выработки электроэнергии и тепла, стала тригенерация – процесс, где к двум названным видам прибавился холод. Как и при когенерационных технологиях, в технологии его производства используется отработанное тепло.

Важное пояснение:

Если при теплофикации – снабжении электричеством и теплом абонентов (в основном реализуемой работой теплоэлектроцентралей), технологический процесс идёт одновременно и параллельно, то здесь находит применение тепло уже использованное для выработки электроэнергии. То есть имеет место утилизация – вторичное использование тепла, ранее отдавшего часть своей мощности.

Что выгодно с экономической точки зрения. При когенерации это даёт эффект, приводящий к значительному повышению коэффициента тепла топлива, достигающего величины более 90%. А при выработке третьего вида энергии обеспечивает круглогодичную эффективную (не приводящую к уменьшению кпд при отсутствии необходимости в отоплении) работу энергоустановки посредством применения отработанного тепла:

• зимой – для нужд отопления,
• летом – для производства холода, применяемого в кондиционерах и технологических целях. 

Процесс генерации холода вводит в эксплуатацию АБХМ – абсорбционных бромистолитиевых холодильных машин (чиллеров) испарительного типа. В основе их работы лежит употребление тепла горячей воды, а также – выхлопных газов, природного газа, пара и иных видов топлива. 

Схема системы тригенерации

Система включает в себя технологический комплекс по выработке электричества и тепла (когенерационная установка) в качестве, которого применяются: например теплоэлектростанция или газопоршневая установка технологически соединённая с абсорбционной холодильной машиной.

Работающие в этих схемах абсорбционные бромистолитиевые холодильные машины принимают и отводят избытки тепла от тепловых установок, что необходимо для организации оптимального температурно-теплового режима. Они выполняют третью функцию – выработку холода для работы кондиционеров, охлаждения воды или проведения процессов технологии.

Принцип работы тригенерации

В основе принципа работы энергетических схем лежит ряд тепловых физических процессов:

1. Сжигание топлива, что в ходе цикла преобразований: газ –поршень или газ – вода – пар – турбина приводит в движение вал двигателя или турбины. На другом конце единого вала соосно размещается генератор, вращение которого позволяет получать электрический ток и напряжение предусмотренных проектом параметров.
2. В ходе проведения первого этапа попутно выделяется значительное количество используемой в дальнейшем теплоты. Что и реализуется в теплообменниках и котлах-утилизаторах. Итогом их работы становится тепло, применяемое для теплоснабжения. На этом этап когенерации заканчивается.
3. Для осуществления третьего этапа тригенерации – работы АБХМ, используется горячая вода температурой в 80°C – 95°C, забираемая с рубашек охлаждения агрегатов когенерации или тепло уходящих выхлопных газов. АБХМ представляют собой испарительного типа холодильную установку. В основе её принципа действия лежит процесс абсорбции в абсорбенте (бромиде лития, двигателем которого по контуру служит насос), предназначенный для удаления паров хладагента (воды) из испарителя.

Сферы применения

Системы тройного действия применяются там, где необходима электроэнергия и существуют централизованные системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Это могут объекты:

• промышленности,
• сельского хозяйства,
• сферы обслуживания,
• торговли,
• административного назначения,
• центров по развитию предпринимательства,
• медицинского назначения,
• физкультурно-оздоровительного направления,
• жилищного хозяйства,
• транспортного обслуживания,
• телекоммуникации и радиовещания,
• продовольственные базы,
• холодного складирования,
• заводы по переработке скоропортящихся продуктов.

Ещё установки генерируют низкотемпературное тепло для технологических процессов, выполняют обогрев и охлаждение зданий и помещений, воды и воздуха.

Преимущества тригенерации

Объединение процессов когенерации с процессами, создаваемыми абсорбционной холодильной машиной, – то есть использование тригенерации даёт ряд преимуществ. По сравнению с иными генерирующими установками они:

• работают в локальных сетях;
• могут использоваться в зимний и летний периоды времени, что существенно снижает стоимость вырабатываемой энергии и повышает эффективность до 80%;
• утилизируют тепловую энергию, что повышает экономичность системы;
• сокращают сроки окупаемости по причине высокой загрузки оборудования,
• повышают достоинства АБХМ: двукратное уменьшение эксплуатационных расходов по сравнению с компрессорным холодильным оборудованием, низкий уровнем шумов, долговечность (20-летний цикл от начала эксплуатации до последующего капремонта), экологическую безопасность. 

Экономика и эффективность тригенерации

Говорить об экономике и эффективности систем тройного действия можно только конкретно и индивидуально. Так как для индустриальных и отдалённых регионов обычно применяются повышенные тарифы, что оправдывает внедрение собственной генерации. Также резонно ей обладать, если в качестве топлива можно использовать отходы производства. Достаточно эффективно применение и для общественных и коммунальных нужд, что избавляет от оплаты за технологическое присоединение и потребляемую энергию.

 Владелец системы получает  в своё распоряжение условно бесплатные ресурсы, также он может поместить установку рядом с потребителями электричества, тепла и холода. И то и другое существенным образом снижает текущие и капитальные затраты. Показывая тем самым эксплуатацию на весьма выгодных  условиях. И ещё: схемы тригенерации отличаются независимостью от перепадов давления в системах централизованного энергоснабжения.

Стоимость реализации проектов тригенерации

Вопросы внедрения тройных систем в качестве альтернативы традиционным системам энергоснабжения требуют оценки стоимости проекта. Статистика прошедших лет свидетельствует, что цена 1 кВт установленной мощности на базе мини-ТЭЦ составляет порядка 600-800 евро. Разброс цены зависит от сложности оборудования. 

Более точные сведения можно получить в компаниях, что предлагают тригенерационные энергоустановки на основании опросных листов и заявок, включающих перечень всех необходимых условий. 

Основные технико-коммерческие показатели тригенерации

Учитывая, что система включает в себя когенерационную часть в виде мини-ТЭЦ или ПГУ, стоимостные и технические характеристики которых отражены в паспортах на оборудование, сосредоточимся более на АБХМ. На рынке их цена: 200-500 долларов за киловатт холодильной мощности. 

Для организации вентиляции и охлаждения 1000 м² офисных площадей необходимо предусмотреть возможность создания 160 кВт холодильной мощности. Для того, чтобы разместить 4000 кВт мощностей АБХМ требуется 60 м² площади помещений и 100 м² площадей на открытом воздухе для установки градирни. 

Компенсацией затраченных финансов и усилий служит срок окупаемости проекта, составляющий 3-5 лет. В основном это обстоятельство и определяет растущую популярность тригенерационных машин и механизмов.

Тригенерация и экология

Установки для производства трёх видов энергии на основе АБХМ набирают популярность, так как являются настоящей альтернативой иным источникам энергии. Они не используют вредных химических веществ, загрязняющих окружающую среду, и не дают выбросов в атмосферу парниковых газов.