Centrale electrice cu combustibil alternativ în Rusia

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

În ultimii ani, centralele autonome cu motoare cu piston pe gaz au devenit din ce în ce mai populare în Rusia și în străinătate. Aceste unități sunt ușor de întreținut și consumă mai puțin combustibil decât unitățile diesel tradiționale. În plus, pe baza unui motor cu piston pe gaz, este posibilă asamblarea unei stații combinate care generează simultan căldură și electricitate.

Am discutat cu dezvoltatorii de la Transmashholding, partenerul general al festivalului Polytech 360, despre modul în care o unitate cu piston pe gaz diferă de un motor pe benzină sau diesel și dacă poate fi instalată pe o mașină obișnuită. La întrebările noastre au răspuns Alexander Terekhin, șeful departamentului de dezvoltare a motoarelor diesel la Transmashholding JSC, și Igor Ovchinnikov, managerul de proiect pentru dezvoltarea ingineriei diesel la Transmashholding JSC.

În esență, motoarele cu piston cu gaz sunt motoare convenționale cu ardere internă care utilizează gaz pentru a funcționa. Primele astfel de instalații au apărut la sfârșitul secolului al XIX-lea și au fost folosite mai ales în fabrici pentru a conduce diverse echipamente de producție. Mai târziu, au fost înlocuite în principal cu motoare electrice. De asemenea, nu sunt utilizate pe scară largă în transport. Dar în ultimii ani, popularitatea motoarelor cu piston pe gaz a început să crească. Există mai multe motive pentru aceasta, dar principalul este creșterea prețurilor la combustibilii cu hidrocarburi lichide (benzină, motorină). Astăzi, motoarele cu piston pe gaz sunt folosite în generatoare de energie, generatoare de căldură, pompe, compresoare și unități frigorifice.

N + 1: În ce fabrici se folosesc motoarele cu piston pe gaz și de ce?

Motoarele cu piston pe gaz sunt utilizate în centralele electrice de aproape toate aplicațiile: motoare-generatoare și centrale staționare, locomotive, auto, transport și tehnologice (pentru tractoare, echipamente de carieră) și altele.

Rezervele de gaze naturale din țara noastră și din lume depășesc semnificativ rezervele de combustibili lichizi de hidrocarburi de toate tipurile. Desigur, costul combustibilului gazos este semnificativ mai mic decât cel al combustibilului cu hidrocarburi lichide. La noi, multe generații vor putea folosi acest tip de combustibil.

La ce funcționează astfel de motoare?

Ei folosesc două tipuri de combustibil gazos. În primul rând, este gaz natural (conține cea mai mare parte din metan), pe care îl ardem, în special, în bucătăriile noastre. Și, în al doilea rând, gazul petrolier obținut din rafinarea petrolului (conține majoritatea propanului și butanului). Acesta din urmă, în stare lichefiată, este folosit mai ales ca combustibil pentru mașini sau în cilindri pentru căsuțele de vară cu gaz.

Majoritatea motoarelor industriale, de camioane și autobuze folosesc gaz natural comprimat sau lichefiat. Recent, au existat propuneri pentru conversia mașinilor de pasageri la gaz natural.

Cum diferă un astfel de motor de un motor cu ardere internă?

Un motor cu piston pe gaz este același motor cu ardere internă, dar cu unele caracteristici de design legate de utilizarea unui alt tip de combustibil.

În primul rând, pe produsul final (mașină, locomotivă diesel etc.) trebuie montat un sistem de stocare a gazelor și echipamente de gaz pentru a modifica parametrii gazului (presiune, temperatură) și a-l alimenta motorului.

Modificările în motorul în sine pot fi împărțite în două părți. Cele care aparțin primului dintre ele sunt de natură constructivă și se referă la modificări ale raportului de compresie, proiectarea pieselor grupului cilindru-piston, setările de alimentare cu aer și turbocompresor și alte elemente. Acestea din urmă sunt conectate cu echipamentul motorului cu dispozitive de alimentare cu gaz la galeria de admisie sau la camera de ardere.

Este posibil să puneți un motor cu piston pe gaz pe o mașină obișnuită?

Poate sa. Mulți se îmbracă și călătoresc cu succes. Astfel de soluții sunt utilizate în automobile, tractoare, locomotive, nave comerciale mici și alte vehicule.

Transmashholding și motoare pe gaz

În 2013, la uzina Transmashholding din Bryansk a fost produsă o locomotivă diesel de manevră TEM19. Aceasta este prima locomotivă diesel din lume al cărei motor cu piston funcționează cu gaz natural, a cărei alimentare autonomă este stocată sub formă lichidă într-un recipient criogenic.

În prezent, TMH a demarat un proiect de creare a unei noi locomotive diesel TEM29 de manevră cu gaz de putere sporită. Designul său se va baza pe principiul modularității echipamentului principal. Acesta are ca scop reducerea costului resurselor implicate în efectuarea întreținerii și reparațiilor în timpul funcționării datorită utilizării reparațiilor agregate.

La întreprinderea sa din Kolomna, TMH implementează o serie de proiecte folosind combustibili alternativi, stăpânind producția unui tip fundamental de produs nou - motoare pe gaz concepute pentru a genera energie electrică și căldură în centrale electrice în scopuri de bază, de rezervă și de urgență.

În prezent, la uzina din Kolomna este în construcție un motor-generator pe gaz 9GMG pentru locomotiva diesel de manevră TEM29.

Motoarele, create la uzina TMH Kolomna, vor folosi motorină, combustibil natural sau gaz petrolier asociat, precum și țiței în gama de puteri de la 1000 la 3500 de kilowați ca combustibil principal.

De asemenea, TMH intenționează să dezvolte modificări de gaz ale noilor motoare diesel create în timpul implementării subprogramului de dezvoltare a motoarelor diesel din Programul țintă federal „Baza tehnologică națională”.

De ce aceste motoare nu sunt folosite universal?

Din punct de vedere istoric, s-a întâmplat ca diferite tipuri de combustibili cu hidrocarburi lichide să fie utilizate în principal ca combustibil pentru motor. Pentru ei a fost creată o infrastructură largă. În consecință, pentru a extinde utilizarea gazului, este necesară extinderea infrastructurii asociate cu livrarea acestuia la locul de realimentare și, în cele din urmă, la locul de ardere. Acest lucru este acum urmărit activ.

În prezent, cea mai promițătoare pentru funcționarea locomotivelor care funcționează cu combustibil pentru motoare cu gaz este gama de nord neelectrificată a căii ferate Sverdlovsk. Această regiune are toate condițiile necesare: un profil plat, volume mari de marfă, disponibilitatea gazelor naturale ieftine, precum și facilități de producție, pe baza cărora poate fi lansată producția de gaze naturale lichefiate.

În general, utilizarea gazului ca combustibil pentru motor în toate tipurile de transport și crearea de transport intern al gazelor și echipamente staționare au o importanță deosebită astăzi pentru reînnoirea materialului rulant, care trebuie să respecte standardele internaționale de siguranță, mediu și fiabilitate.

De ce sunt adesea folosite în centralele electrice mici?

Este profitabil și economic. Consumul de combustibil și costurile de exploatare sunt probleme importante pentru proprietarul centralei. O unitate cu piston cu gaz are un consum specific de combustibil pe kilowatt pe oră produs în orice mod de încărcare, mai mic decât cel al unei unități cu turbină cu gaz. Acest lucru se datorează faptului că randamentul mașinilor cu piston este de 36-45 la sută, în timp ce pentru turbine este de doar 25-34 la sută.

Principalul avantaj al motoarelor cu piston pe gaz față de motoarele diesel este combustibilul mai ieftin. Chiar și atunci când un amestec de gaz propan-butan este folosit ca combustibil de rezervă, costul unei unități de energie electrică produsă la o instalație cu piston pe gaz este de 1, 3 ori mai mic decât la una diesel.

Operarea și întreținerea unei unități cu piston cu gaz, spre deosebire de o unitate cu turbină cu gaz, nu necesită personal de inginerie înalt calificat. Întreținerea de rutină, reparațiile intermediare și de revizie ale unui motor cu piston pe gaz pot fi efectuate la locul de funcționare fără a muta unitatea la locul producătorului sau al unei întreprinderi specializate.

Care este motivul pentru popularitatea tot mai mare a unităților cu piston cu gaz în ultimii ani, în ciuda faptului că tehnologia în sine există de mult timp?

Analiza pieței de consum pentru energie electrică și termică a relevat că aproximativ 30 la sută dintre consumatori nu au nevoie de zeci și sute de megawați de putere și, prin urmare, de alimentare centralizată obligatorie, ale cărei pierderi totale în timpul transportului prin rețele către consumator sunt până la 25-30 la sută.

În plus, utilizatorii nu sunt mulțumiți de costul ridicat al conectării la rețelele centralizate și, în general, liberalizarea pieței de energie din Rusia a dus la o criză în funcționarea marilor sisteme centralizate de alimentare cu energie.

Tehnologiile cu piston cu gaz sunt potrivite pentru generarea de energie la scară mică, implementând foarte eficient conceptul de generare de energie „economică” cu pierderi minime de căldură și electricitate generată. Sursele locale autonome descentralizate de producție combinată de energie electrică și termică pe bază de centrale cu piston pe gaz au o eficiență ridicată, sunt complet independente de rețelele electrice regionale și, în consecință, de creșterea tarifelor, sunt fiabile, nu necesită costuri pentru construirea aprovizionării. si retele de distributie.

Motoarele cu piston pe gaz pot fi combinate în serie. Care este avantajul unei astfel de consolidări în comparație cu utilizarea separată a instalațiilor?

Nu numai motoarele cu pistoane pe gaz, ci și cele diesel pot fi combinate în „baterii”. Totul depinde de caracteristicile și cerințele centralei electrice staționare. În special, de foarte multe ori modulele individuale pot fi livrate la locul de instalare și operare numai cu elicopterul. Dar există centrale electrice speciale, principala cerință pentru care este puterea maximă posibilă într-o unitate.