Газомикротурбинный электрогенератор — новый участник рынка электроэнергии

Необходимость изменений в способах генерации, распределения и доставки электроэнергии потребителям зрела на протяжении всей второй половины ХХ века.
Проблемы возникали и накапливались пропорционально росту населения и экономики, темпам промышленного освоения новых районов и продвижения цивилизации в ранее необжитые районы. Одной из главных стала проблема дерегулирования и нарушения управляемости крупных сетей электроснабжения, охватывающих многие часовые пояса и огромные территории с высокой концентрацией производств и населения. Неравномерность нагрузки, скачки и пики все труднее парировать даже самым современным системам диспетчеризации и управления. Когда дефицит становится запредельным, возникает дерегулирование, с которым можно справиться только путем устранения дефицита, особенно в случае энергодефицита.


Мировая общественность встревожена экологическими проблемами, сопутствующими эксплуатации крупных электростанций, которые во многих случаях не обеспечивают экологически приемлемых норм выбросов вредных веществ в атмосферу. Разбалансировка потребностей в электроэнергии по территории и времени приводит к возникновению экономической проблемы, связанной с высокой динамикой в течение суток цен, которые трудно прогнозировать из-за особых свойств электроэнергии как товара. Электроэнергия должна мгновенно поставляться в момент спроса на нее, также как и произведенная энергия не может складироваться — она тут же должна быть продана и поставлена потребителю. Экономические последствия этих особых свойств энергии-товара стали проявляться все отчетливее в последнее время интенсивного развития экономики и социальной инфраструктуры.
Особой является проблема надежности электроснабжения, особенно в критически важных областях. В условиях наблюдаемого увеличения масштабов энергетических систем, усложнения структуры и связей становится все труднее обеспечивать устойчивое функционирование больших систем энергетики. Любое предприятие, производство, домохозяйство становится заложником зависимости от действий энергоснабжающих и энергогенерирующих компаний, которые могут прекратить подачу энергии в любой момент по причинам, не связанным с данным конкретным объектом, а вызванным (пусть даже обоснованными) спорами с другими объектами, которые подключены к той же линии электропередачи. Неблагоприятные воздействия факторов внешней среды, особенно характерные для постсоветского пространства периодические отключения электроснабжения и неудовлетворительное качество энергии делают актуальной задачу минимизации этой зависимости.

Быстрое наращивание генерирующих и передающих мощностей с помощью применяемых технологий невозможно. Большие электростанции строятся годами. Часто дефицит электроэнергии встает непреодолимым барьером на пути экономического роста. Спрос на электроэнергию значительно опережает прирост генерирующих мощностей. Строительство крупных электростанций длится многие годы и требует значительных средств. Еще больших средств требует строительство новых линий электропередачи и их обслуживание (особенно на территориях, не охваченных ранее энергосетями).
Известной альтернативой развитию национальных энергетических инфраструктур стали локальные системы по производству электрической и тепловой энергии. Ранее автономные электрогенерирующие установки использовались только в удаленных районах, а также в качестве резервного или аварийного источника электроснабжения. Теперь определяющим вектором развития является девиз: независимость, надежность, экономичность, экологичность. На рынке электрической энергии появляются новые игроки, использующие новые технологии для глубоких преобразований в системах выработки и распределения электроэнергии с целью решения накопившихся проблем. Пришло время территориально распределенных электростанций, объединяющих небольшие установки по выработке электроэнергии, которым предстоит полностью изменить способ получения и распределения электрической энергии в ближайшем будущем. Распределенные электростанции, управляемые центральным компьютером посредством сети Интернет/Интранет и расположенные в непосредственной близости к потребителям, должны играть важную роль на будущем рынке электроэнергии.

Понимание преимуществ таких предлагаемых систем в полной мере будет осознано в ближайшем будущем. Одно из важных их достоинств состоит в том, что они могут быть сгруппированы в кластеры, соединенные в сети. Это позволяет обслуживать многих потребителей, расположенных в разных местах, действуя подобно централизованным системам, контролируемым из единого центра. В то же время каждый участок может быть хозяином одной или нескольких таких электроэнергетических установок в зависимости от энергетических потребностей. Это дает автономность и увеличение гибкости.
Распределенные электростанции позволяют избежать потерь и дополнительных инвестиций, связанных с передачей и распределением электроэнергии. Они также предоставляют возможность совместной выработки тепла и электроэнергии для удовлетворения индивидуальных потребностей, повышая таким образом общую эффективность всей электрической системы. Набор небольших установок производства электроэнергии может управляться посредством центрального компьютера, обеспечивающего оптимальный режим согласованного функционирования всей системы по критерию энергосбережения в целом. Выгода возникает не только от экономии электроэнергии, но также от низких затрат на обслуживание, продажи избыточной электроэнергии, более дешевых систем безопасности, повышенной точности учета потребления тепла и электроэнергии, оперативности и своевременности выставления счетов. В ближайшие годы такие электростанции будут появляться в стремительно возрастающем количестве. Данное движение начнется от создания индивидуальных микроэлектростанций, предназначенных для удовлетворения потребностей отдельно взятого потребителя: цеха, ресторана, жилого дома. Затем возникнут сети обмена и перераспределения избыточной энергии.

Существенный прорыв в технологии газовых микротурбин, которые вышли из стадии опытно-конструкторских разработок и стали реальным товаром, выдвигает их в число главных претендентов на роль основного электрогенерирующего агрегата для организации локальных систем электроснабжения. Газомикротурбинные электрогенераторы обладают такими привлекательными свойствами, как экологическая чистота, дешевизна электроэнергии, возможность использования получаемого при работе тепла, близость к потребителю, отсутствие необходимости в дорогостоящих линях электропередач и подстанциях. Их легко перевозить и устанавливать. Они работают на разных видах топлива (природный газ, сжиженный газ, попутный газ, шахтный газ, биогаз). Соответственно широка и сфера их применения. Такие агрегаты можно использовать на буровых платформах и скважинах, шахтах, очистных сооружениях, а также в качестве резервных, вспомогательных и основных источников электроэнергии в госпиталях, аэропортах, жилых массивах, на малых предприятиях и даже крупных производствах для питания вспомогательных систем и снижения затрат сетевой энергии. Они имеют большой межремонтный ресурс и низкую стоимость эксплуатационных расходов. Внедрение газомикротурбинных электрогенераторов дает существенный экономический эффект для конечного потребителя, обеспечивая его качественным бесперебойным электроснабжением.

В ряде развитых стран эксперты, правительственные органы поддерживают развитие инфраструктуры распределенных систем генерации и снабжения электричеством в дополнение к существующим глобальным сетям, что закреплено даже на законодательном уровне. В некоторых штатах США приняты нормы, освобождающие приобретателей автономных источников энергии от налогов и компенсирующие за счет бюджета часть капитальных расходов, а также обязывающие электроснабжающие компании покупать излишки электроэнергии по выгодным ценам у владельцев локальных систем.
Правительство Великобритании приняло решение возвращать часть налогов владельцам мини-электростанций с низким уровнем загрязнения окружающей среды. Бундестаг ФРГ принял закон, в котором определены компенсации и льготы владельцам локальных энергетических установок. Законодательная база ФРГ обеспечивает развитие инфраструктуры распределенного производства электроэнергии на основе частных инвестиций. Централизованные сети покупают излишки энергии по тарифам, мало отличающимся от их собственных тарифов при реализации.

Развитие энергетической инфраструктуры на базе новых технологий малой энергетики за счет частной инициативы должно привести к существенным положительным изменениям в экономике благодаря частичной или полной ликвидации дефицита электроэнергии для конкретного потребителя. Наступление энергетической революции, связанной с началом массового применения автономных источников электроэнергии разных типов, знаменует будущий закат эры гигантских электростанций, на смену которым идут компактные установки размером со стиральную машину, способные обеспечить электроэнергией особняк, загородный дом, небольшую компанию или малое предприятие. Эти генераторы в высшей степени эффективны, чрезвычайно надежны и экологически чисты. Их внедрение в повседневную жизнь, считают эксперты, по воздействию на общество можно сравнить с началом эксплуатации персональных компьютеров или сотовых телефонов. По сообщениям американской прессы, более 100 компаний коммунальных услуг Детройта, Чикаго, Далласа, Денвера, а также более малых городов Флориды, Нью-Джерси, Калифорнии, Айдахо в настоящее время готовятся переключиться на установку и эксплуатацию компактных электрогенераторов, видя в этом будущее электроэнергетики. На использование новых источников энергии переходят закусочные, рестораны, предприятия бытового обслуживания, отделения банков, производственные компании. Однако подлинный переворот в электроэнергетике ожидается с внедрением персональных электрогенераторов в жилые дома.

Подготовил Сергей ЗОЛОТОВ


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 40 за 2004 год в рубрике энергетика

©1995-2022 Строительство и недвижимость