Мик­ро­тур­би­ны про­тив га­зо­порш­не­вых уста­но­вок - аль­тер­на­тив­ное топ­ли­во - Метан

В про­дол­же­ние цикла за­ри­со­вок "аль­тер­на­тив­ное топ­ли­во Метан":

Граж­дан­ская авиа­ция, аль­тер­на­тив­ное топ­ли­во - Метан

Гру­зо­вые ав­то­мо­би­ли и ав­то­бу­сы, аль­тер­на­тив­ное топ­ли­во - Метан

Же­лез­но­до­рож­ный транс­порт, аль­тер­на­тив­ное топ­ли­во - Метан

хо­чет­ся ска­зать несколь­ко слов о га­зо­порш­не­вых дви­га­те­лях (при­ме­ня­ют­ся, на­при­мер, в га­зо­порш­не­вом теп­ло­во­зе ТЭМ19, а также в со­ста­ве га­зо­порш­не­вых уста­нов­ках с диа­па­зо­ном еди­нич­ных мощ­но­стей от 250 кВт до 6 МВт) и мик­ро­тур­би­нах (на­хо­дят при­ме­не­ние, в ос­нов­нов­ном, как си­ло­вые аг­ре­га­ты для ав­то­ном­ных га­зо­вых элек­тро­стан­ций, так же имеют мощ­ность от 200 кВт до 1 МВт при объ­еди­не­нии в кла­стер).

ГА­ЗО­ПОРШ­НЕ­ВОЙ ДВИ­ГА­ТЕЛЬ

Га­зо­порш­не­вой дви­га­тель пред­став­ля­ет собой дви­га­тель внут­рен­не­го сго­ра­ния, ко­то­рый в ка­че­стве топ­ли­ва ис­поль­зу­ет газ и ра­бо­та­ет по циклу Отто. Вы­де­ля­ю­ща­я­ся при сго­ра­нии топ­ли­ва в га­зо­вом дви­га­те­ле  энер­гия спо­соб­ству­ет ме­ха­ни­че­ско­му вра­ще­нию вала, его ра­бо­та необ­хо­ди­ма для вы­ра­бот­ки элек­три­че­ской энер­гии элек­тро­ге­не­ра­то­ром.  В ка­че­стве топ­ли­ва га­зо­вые дви­га­те­ли могут ис­поль­зо­вать при­род­ный газ, газы с неболь­шим со­дер­жа­ни­ем ме­та­на и низ­кой сте­пе­нью де­то­на­ции –  бутан, про­пан, фа­кель­ный газ. Такие дви­га­те­ли при­спо­соб­ле­ны к пе­ре­на­строй­ке между раз­лич­ны­ми ви­да­ми газов. От­сю­да.

Упо­ми­на­ний о ши­ро­ком ис­поль­зо­ва­нии по­доб­ных дви­га­те­лей на гру­зо­вом круп­но­тон­наж­ном транс­пор­те мною не най­де­но. В ос­нов­ном по­доб­ные дви­га­те­ли на­хо­дят при­ме­не­ние в со­ста­ве ко­ра­бель­ных си­ло­вых уста­но­вок или га­зо­порш­не­вых уста­нов­ках ге­не­ра­ции элек­три­че­ской энер­гии (теп­ло­во­зы, элек­тро­стан­ции).

Га­зо­порш­не­вой дви­га­тель MAN E2848 LE322

Га­зо­порш­не­вая уста­нов­ка пред­став­ля­ет собой си­сте­му ге­не­ра­ции, со­здан­ную с по­мо­щью га­зо­порш­не­во­го дви­га­те­ля и поз­во­ля­ю­щую пре­об­ра­зо­вы­вать внут­рен­нюю топ­лив­ную энер­гию в элек­три­че­скую энер­гию. При этом воз­мож­но по­лу­че­ние не толь­ко элек­три­че­ства, но и тепла. Такой про­цесс на­зы­ва­ет­ся ко­ге­не­ра­ци­ей, также в уста­нов­ке может ис­поль­зо­вать­ся и тех­но­ло­гия, поз­во­ля­ю­щая по­лу­чить еще и холод, что очень ак­ту­аль­но для про­мыш­лен­но­го охла­жде­ния, си­стем вен­ти­ля­ции, хо­ло­до­снаб­же­ния склад­ских по­ме­ще­ний. Такой про­цесс на­зы­ва­ет­ся три­ге­не­ра­ци­ей. От­сю­да.

Мини-​ТЭЦ МТП-100/150 на базе ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­но­го га­зо­порш­не­во­го элек­тро­аг­ре­га­та типа АП100С. В ка­че­стве пер­вич­но­го дви­га­те­ля ис­поль­зу­ет­ся га­зо­порш­не­вой дви­га­тель 1Г6. Так же ОАО ХК «Бар­на­ул­транс­маш» про­из­во­дит га­зо­порш­не­вой дви­га­тель 1Г12. Ста­ци­о­нар­ный дви­га­тель 1Г12 при­ме­ня­ют­ся для при­во­да ге­не­ра­то­ров в ста­ци­о­нар­ных элек­тро­аг­ре­га­тах с ра­ди­а­тор­ной си­сте­мой охла­жде­ния раз­ной сте­пе­ни ав­то­ма­ти­за­ции и раз­лич­но­го на­зна­че­ния.

В Ин­тер­нет есть ин­фор­ма­ция о газо­порш­не­вых дви­га­те­лях марок ЯМЗ и ТМЗ.

Дви­га­те­ли с за­ряд­ным ге­не­ра­то­ром и стар­те­ром:

• ЯМЗ-236Г (га­зо­вый ана­лог ЯМЗ-236М2-7)
• ЯМЗ 238Г (га­зо­вый ана­лог ЯМЗ-238М2-11)
• ЯМЗ 238Г1 (га­зо­вый ана­лог ЯМЗ-238ДИ-11)
• ЯМЗ 7514Г (га­зо­вый ана­лог ЯМЗ-7514.10-02)
• ЯМЗ 240Г (га­зо­вый ана­лог ЯМЗ-240)
• ЯМЗ 8502Г (га­зо­вый ана­лог ЯМЗ-8502.10
• ТМЗ-8481.10Г (га­зо­вый ана­лог ТМЗ-8481.10-05)
• ТМЗ-8525Г (га­зо­вый ана­лог ТМЗ-8525.10)

АГП–315 (мощ­ность си­ло­во­го аг­ре­га­та 315 кВт)

Га­зо­порш­не­вая элек­тро­стан­ция Ры­бин­ск­ком­плекс - АГП–315 имеет в своем со­ста­ве пер­вич­ный дви­га­тель ЯМЗ-Э8502: 4–такт­ный, 12–ци­лин­дро­вый с V–об­раз­ным рас­по­ло­же­ни­ем ци­лин­дров, с непо­сред­ствен­ным впрыс­ком топ­ли­ва и жид­кост­ным охла­жде­ни­ем, с над­ду­вом, под уста­нов­ку охла­ди­те­ля над­ду­воч­но­го воз­ду­ха типа «воздух-​воздух».

По­доб­ные элек­тро­стан­ции слу­жат не толь­ко ав­то­ном­ным ис­точ­ни­ком элек­тро­энер­гии, но и ути­ли­зи­ру­ют ПНГ, сжи­жа­е­мый в фа­ке­лах ме­сто­рож­де­ний. Аг­ре­га­ты АГП–315 (со­глас­но зяв­ле­ний про­из­во­ди­те­лей) ра­бо­та­ют на ПНГ с ми­ни­маль­ным со­дер­жа­ни­ем ме­та­на - 20%.

МИК­РО­ТУР­БИ­НА

Мик­ро­тур­би­ны пред­став­ля­ют собой га­зо­вые тур­би­ны малой ге­не­ри­ру­ю­щей мощ­но­сти. Га­ба­рит­ные раз­ме­ры "тру­бин­но­го мо­ду­ля" на­чи­на­ют­ся от раз­ме­ров со­вре­мен­но­го хо­ло­диль­ни­ка" (про­чи­тал в ре­кла­ме :))

Изоб­ра­же­ние взято от­сю­да.

На ос­но­ве мик­ро­тур­бин тоже ста­ра­ют­ся по­стро­ить блочно-​модульные ге­не­ра­тор­ные энер­го­уста­нов­ки. На­при­мер такие:

Далее неболь­шой пе­ре­пост ста­тьи под гром­кик за­го­лов­ком Мик­ро­тур­би­ны про­тив га­зо­порш­не­вых уста­но­вок — страш­ная тайна рас­кры­та!

Мик­ро­тур­бин­ные уста­нов­ки про­тив га­зо­порш­не­вых элек­тро­стан­ций — кто кого?

До­пу­сти­мо ли во­об­ще кор­рект­ное срав­не­ние па­ра­мет­ров и по­тре­би­тель­ских ка­честв га­зо­порш­не­вых уста­но­вок и мик­ро­тур­бин?

Необ­хо­ди­мость по­лу­чать элек­три­че­скую и теп­ло­вую энер­гию из при­род­но­го газа  в срав­ни­тель­но неболь­ших объ­е­мах за­ста­ви­ла неко­то­рых за­оке­ан­ских про­из­во­ди­те­лей «при­тя­нуть за уши» «ин­но­ва­ци­он­ные тех­но­ло­гии» для со­зда­ния ге­не­ри­ру­ю­щих аг­ре­га­тов, как бы «новых типов».

На­деж­ные и про­ве­рен­ные вре­ме­нем га­зо­порш­не­вые ге­не­ра­тор­ные уста­нов­ки, яв­ля­ю­щи­е­ся ос­но­вой ав­то­ном­ной ге­не­ра­ции в со­вре­мен­ной малой энер­ге­ти­ке, часто срав­ни­ва­ют­ся с этими «прин­ци­пи­аль­но» но­вы­ми аг­ре­га­та­ми — мик­ро­тур­би­на­ми. И если элек­тро­стан­ции на  топ­лив­ных ячей­ках — это дей­стви­тель­но еще что-​то новое - эк­зо­ти­че­ские  тех­но­ло­гии бу­ду­ще­го, то мик­ро­тур­би­ны в ре­аль­ной жизни но­ро­вят «все­рьез» кон­ку­ри­ро­вать с га­зо­порш­не­вы­ми уста­нов­ка­ми.

Недо­ста­точ­ное ко­ли­че­ство прав­ди­вых пуб­ли­ка­ций, со­дер­жа­щих срав­ни­тель­ный ана­лиз технико-​эксплуатационных и эко­но­ми­че­ских по­ка­за­те­лей ис­поль­зо­ва­ния в про­ек­тах га­зо­порш­не­во­го и мик­ро­тур­бин­но­го типа ге­не­ри­ру­ю­ще­го обо­ру­до­ва­ния, а также от­сут­ствия взве­шен­ных оце­нок ре­а­ли­зо­ван­ных про­ек­тов, за­став­ля­ет по­тре­би­те­ля при­ни­мать иной раз опро­мет­чи­вые ре­ше­ния, ру­ко­вод­ству­ясь лишь со­мни­тель­ны­ми ре­клам­ны­ми ло­зун­га­ми и непро­ве­рен­ны­ми утвер­жде­ни­я­ми про­из­во­ди­те­лей и по­став­щи­ков «но­во­го» обо­ру­до­ва­ния — мик­ро­тур­бин.

Вот яркий об­раз­чик таких «ре­клам­ных» ма­те­ри­а­лов (слайд 29),

таб­ли­ца, где срав­ни­ва­ют­ся мик­ро­тур­би­на Capstone (МТУ), клас­си­че­ская га­зо­вая тур­би­на (ГТУ) и га­зо­порш­не­вая уста­нов­ка (ГПУ). «Плю­си­ка­ми» по­ка­за­ны якобы «пре­иму­ще­ства» мик­ро­тур­бин перед клас­си­че­ски­ми си­ло­вы­ми аг­ре­га­та­ми.

Какие уста­нов­ки лучше — мик­ро­тур­бин­ные или га­зо­порш­не­вые? По таб­ли­це вывод пре­дель­но ясен — аг­ре­га­тов, рав­ных мик­ро­тур­би­нам, про­сто нет, не су­ще­ству­ет их на белом свете. Но так ли это на самом деле? Ни один из "плю­си­ков", го­во­ря­щих о пре­иму­ще­ствах мик­ро­тур­бин не по­став­лен оправ­дан­но и чест­но - все плю­си­ки - либо по­пыт­ка вве­сти в за­блуж­де­ние, либо про­сто обман.

По­про­бу­ем по­мочь по­тре­би­те­лям разо­брать­ся и с таб­ли­цей, и с вы­бо­ром си­ло­вых аг­ре­га­тов для ав­то­ном­ных га­зо­вых элек­тро­стан­ций.

Мик­ро­тур­би­ны — ли­де­ры зе­ле­ных тех­но­ло­гий? Весь­ма со­мни­тель­ное за­яв­ле­ние…

«Мы ми­ро­вые ли­де­ры зе­ле­ных тех­но­ло­гий!» — вот ло­зунг аме­ри­кан­ских про­из­во­ди­те­лей мик­ро­тур­бин Capstone. Так ли они «зе­ле­ны» на самом деле, и в чем за­клю­ча­ет­ся их «ли­дер­ство»?  Да, у мик­ро­тур­бин дей­стви­тель­но более чи­стый вы­хлоп, чем, на­при­мер, у га­зо­порш­не­вых уста­но­вок, но если срав­ни­вать цифры, то все очень от­но­си­тель­но и раз­ни­ца аб­со­лют­но несу­ще­ствен­на. Куда важ­нее, в дан­ном во­про­се, то, что для про­из­вод­ства еди­ни­цы энер­гии мик­ро­тур­бине необ­хо­ди­мо на треть боль­ше(!) невоз­об­нов­ля­е­мых при­род­ных ре­сур­сов — плоти и крови рос­сий­ской земли, того са­мо­го при­род­но­го газа! Это что? Зе­ле­ные тех­но­ло­гии?  Вряд ли... Ско­рее пе­ре­дер­ну­тые факты, такие же, как и с до­бы­чей слан­це­во­го газа. Вот это дей­стви­тель­но "го­ря­чая точка", где эко­ло­гам ра­бо­ты де­лать не пе­ре­де­лать! Кста­ти, если срав­ни­вать, то вы­бро­сы га­зо­порш­не­вых уста­но­вок пол­но­стью со­от­вет­ству­ют всем при­ня­тым нор­мам, и эти аг­ре­га­ты без про­блем раз­ме­ща­ют­ся как в Рос­сии, так и в ев­ро­пей­ских стра­нах прямо среди жилых квар­та­лов, снаб­жая их элек­три­че­ством и теп­лом.

Ак­ку­му­ля­тор­ная ба­та­рея (АКБ)  ма­ло­мощ­ной мик­ро­тур­би­ны Capstone С65 имеет массу около 400 ки­ло­грам­мов. Можно ли от­не­сти к «зе­ле­ным тех­но­ло­ги­ям» про­из­вод­ство и ути­ли­за­цию таких огром­ных ак­ку­му­ля­то­ров? Мик­ро­тур­бин­ная элек­тро­стан­ция мощ­но­стью всего 300 кВт по­тре­бу­ет про­из­вод­ства и ути­ли­за­ции ак­ку­му­ля­то­ров весом в 2 тонны! А ведь при­об­ре­те­ние до­ро­гих новых ба­та­рей и плат­ная ути­ли­за­ция ста­рых  долж­ны про­во­дить­ся по ре­гла­мен­ту один раз в 1,5 года.

Га­зо­порш­не­вые уста­нов­ки про­тив мик­ро­тур­бин — толь­ко вы­со­кий элек­три­че­ский КПД озна­ча­ет под­лин­ную эко­но­мию!

Сколь­ко до­ро­го­сто­я­ще­го газа тра­тит­ся на ав­то­ном­ной элек­тро­стан­ции для про­из­вод­ства од­но­го киловатт-​часа?

Для по­тре­би­те­лей имен­но элек­три­че­ский КПД яв­ля­ет­ся ос­нов­ным кри­те­ри­ем при вы­бо­ре си­ло­вых аг­ре­га­тов ав­то­ном­ной элек­тро­стан­ции!

КПД опре­де­ля­ет то ко­ли­че­ство газа, ко­то­рое по­тре­би­тель дол­жен сжи­гать в аг­ре­га­те для вы­ра­бот­ки 1 кВт элек­три­че­ства и, в ко­неч­ном итоге, ту сумму, ко­то­рую по­тре­би­тель вы­нуж­ден за­пла­тить за «го­лу­бое топ­ли­во». К со­жа­ле­нию, кон­струк­тив­ные осо­бен­но­сти мик­ро­тур­би­ны не поз­во­ля­ют ей встать на один уро­вень по КПД с га­зо­порш­не­вы­ми уста­нов­ка­ми. А если бы это и стало воз­мож­ным, то вне со­мне­ния, на всех со­вре­мен­ных ав­то­мо­би­лях уже давно стали бы уста­нав­ли­вать мик­ро­тур­би­ны, а не порш­не­вые дви­га­те­ли.

Даже у самых «про­дви­ну­тых» мик­ро­тур­бин элек­три­че­ский КПД не пре­вы­ша­ет 32%. Зна­чи­тель­ную долю мощ­но­сти мик­ро­тур­би­ны по­треб­ля­ет ком­прес­сор, на­гне­та­ю­щий воз­дух в ка­ме­ру сго­ра­ния мик­ро­тур­би­ны. Без ком­прес­со­ра ра­бо­та мик­ро­тур­би­ны невоз­мож­на.

А, на­при­мер га­зо­порш­не­вая уста­нов­ка Waukesha серии APG имеет по­ка­за­те­ли в 42,5%, что на целую чет­верть выше. Га­зо­порш­не­вые уста­нов­ки MWM, Wartsila, Jenbacher имеют еще луч­шие зна­че­ния КПД, до­сти­га­ю­щие 46,5%.

Эти при­ме­ры до­ка­зы­ва­ют, преж­де всего, ко­лос­саль­ную раз­ни­цу в рас­хо­де дра­го­цен­но­го газа — невоз­об­нов­ля­е­мо­го при­род­но­го ре­сур­са.  Чрез­мер­ный рас­ход газа — чув­стви­тель­ный удар по ко­шель­ку по­тре­би­те­ля! Если про­во­дить срав­не­ние с ав­то­мо­би­ля­ми, то какую ма­ши­ну вы­бе­рет по­ку­па­тель, при рав­ных по­тре­би­тель­ских ха­рак­те­ри­сти­ках? Ту, что по­треб­ля­ет 10 или 5 лит­ров топ­ли­ва на 100 км про­бе­га?

В со­вре­мен­ной ге­не­ра­ции элек­три­че­ской энер­гии раз­ни­ца в КПД си­ло­вой уста­нов­ки всего на 1,0% уже счи­та­ет­ся при­лич­ным зна­че­ни­ем. Сред­ний же КПД боль­шин­ства мо­де­лей и марок мик­ро­тур­бин огра­ни­чен КПД в 27-28%. У мик­ро­тур­бин ком­па­нии Toyota КПД равен всего 20%, неда­ле­ки от этих зна­че­ний мик­ро­тур­би­ны Bowman и Turbec. В срав­не­нии с га­зо­порш­не­вы­ми уста­нов­ка­ми раз­ни­ца в КПД, а зна­чит и в по­треб­ле­нии топ­ли­ва про­сто несо­по­ста­ви­ма.

На­при­мер, га­зо­порш­не­вая элек­тро­стан­ция для вы­ра­бот­ки 1 МВт элек­тро­энер­гии по­треб­ля­ет около 250 нм3/час, мик­ро­тур­би­на — уже 400 нм3/час. Раз­ни­ца со­став­ля­ет более 1,2 млн. м3 газа в год или в де­неж­ном эк­ви­ва­лен­те — более 3,5 млн. руб./год.

Такие узлы мик­ро­тур­би­ны как до­жим­ной ком­прес­сор, слу­жа­щий для по­вы­ше­ния дав­ле­ния газа, и ак­ку­му­ля­тор­ная ба­та­рея (АКБ), по­сто­ян­но по­треб­ля­ю­щие мощ­ность, вы­ра­ба­ты­ва­е­мую мик­ро­тур­би­ной, сни­жа­ют КПД. В мень­ших объ­е­мах, но по­треб­ля­ет элек­три­че­скую энер­гию и си­ло­вая элек­тро­ни­ка пре­об­ра­зо­ва­те­ля. Увы, но в целом, это при­во­дит к сни­же­нию ре­аль­но­го элек­три­че­ско­го КПД мик­ро­тур­бин­ной уста­нов­ки еще на ве­ли­чи­ну около 2%.

Важно по­ни­мать, что все ука­зан­ные па­ра­мет­ры спра­вед­ли­вы для ра­бо­ты мик­ро­тур­би­ны в но­ми­наль­ном ре­жи­ме. Но стоит толь­ко из­ме­нить­ся од­но­му из па­ра­мет­ров, как элек­три­че­ский КПД мик­ро­тур­би­ны на­чи­на­ет стре­ми­тель­но сни­жать­ся. При­мер — ра­бо­та мик­ро­тур­би­ны с непол­ной на­груз­кой. В ре­жи­мах с на­груз­кой около 25% от но­ми­на­ла КПД мик­ро­тур­би­ны со­став­ля­ет уже 19%, а с уче­том энер­го­по­треб­ле­ния до­жим­но­го ком­прес­со­ра (нетто) уже чуть боль­ше 13%. За­ви­си­мость КПД мик­ро­тур­би­ны от тем­пе­ра­ту­ры окру­жа­ю­ще­го воз­ду­ха тоже крайне ве­ли­ка. Вы­ход­ная мощ­ность мик­ро­тур­би­ны С30 от Capstone на­чи­на­ет стре­ми­тель­но па­дать уже при тем­пе­ра­ту­ре +18°С, а при +30°С сни­жа­ет­ся уже на чет­верть!

Как ра­бо­та­ет мик­ро­тур­бин­ная элек­тро­стан­ция с несколь­ки­ми аг­ре­га­та­ми с точки зре­ния КПД? Для быст­ро­го на­бо­ра на­груз­ки все мик­ро­тур­би­ны элек­тро­стан­ции на­хо­дят­ся в «го­ря­чем» ре­зер­ве, то есть на хо­ло­стом ходу. В этом слу­чае по­треб­ле­ние газа идет не толь­ко за­гру­жен­ны­ми аг­ре­га­та­ми, но и всеми вклю­чен­ны­ми мик­ро­тур­би­на­ми элек­тро­стан­ции. В итоге сум­мар­ный КПД мик­ро­тур­бин­ной элек­тро­стан­ции будет зна­чи­тель­но ниже КПД одной от­дель­но взя­той мик­ро­тур­би­ны.

Если же в уста­нов­ках про­грамм­но­го обес­пе­че­ния та­ко­го ком­плек­са за­дать пол­ное от­клю­че­ние неис­поль­зу­е­мых мик­ро­тур­бин, то в слу­чае уве­ли­че­ния по­треб­ле­ния, вре­мен­но оста­нов­лен­ные мик­ро­тур­би­ны, будут вы­нуж­де­ны прой­ти гу­би­тель­ный про­цесс пуска. Столь ча­стые за­пус­ки нелуч­шим об­ра­зом ска­жут­ся на ре­сур­се мик­ро­тур­би­ны, преж­де всего на ре­сур­се до­ро­го­го блока ак­ку­му­ля­тор­ных ба­та­рей.

Бес­поч­вен­ные «за­кли­на­ния» про­из­во­ди­те­лей и ди­ле­ров мик­ро­тур­бин о вы­го­дах, ко­то­рые несет по­тре­би­те­лям «сум­мар­ный КПД» мик­ро­тур­бин (с уче­том элек­три­че­ской и теп­ло­вой мощ­но­сти), до­сти­га­ю­щий 90%, аб­сурд­ны. Ведь ав­то­ном­ная ге­не­ра­ция долж­на обес­пе­чи­вать, преж­де всего, про­из­вод­ство элек­тро­энер­гии. За­да­чу по­лу­че­ния тепла с го­раз­до мень­ши­ми ка­пи­таль­ны­ми за­тра­та­ми и боль­шей эф­фек­тив­но­стью может дать со­вре­мен­ный га­зо­вый котел, име­ю­щий КПД на уровне 95%. Кста­ти, в любом слу­чае пи­ко­вый га­зо­вый котел яв­ля­ет­ся непре­мен­ным ат­ри­бу­том ав­то­ном­ной элек­тро­стан­ции лю­бо­го типа, а га­зо­порш­не­вые уста­нов­ки спо­соб­ны без про­блем от­да­вать со­по­ста­ви­мые с мик­ро­тур­би­ной ко­ли­че­ства теп­ло­вой энер­гии.

На прак­ти­ке по­тен­ци­ал теп­ло­вой энер­гии, по­лу­ча­е­мой при про­из­вод­стве элек­три­че­ства, пол­но­стью ис­поль­зо­вать может толь­ко 5% по­тре­би­те­лей, ска­зы­ва­ет­ся нерав­но­мер­ность гра­фи­ков по­треб­ле­ния зимой и летом. В эти 5% про­цен­тов, как пра­ви­ло, вхо­дят по­тре­би­те­ли ис­поль­зу­ю­щие тепло в тех­но­ло­ги­че­ских про­цес­сах сво­е­го про­из­вод­ства. Про­во­дя ана­ло­гии с ав­то­мо­би­ля­ми:  ведь никто из во­ди­те­лей не вклю­ча­ет печку на пол­ную мощ­ность по­сто­ян­но, отбор тепла про­из­во­дят по необ­хо­ди­мо­сти, а летом ото­пи­те­лем не поль­зу­ют­ся вовсе.

По этой при­чине неотъ­ем­ле­мым эле­мен­том ав­то­ном­ной элек­тро­стан­ции лю­бо­го типа яв­ля­ет­ся и гра­дир­ня, слу­жа­щая для ути­ли­за­ции из­быт­ков теп­ло­вой энер­гии. 

Кста­ти, с ма­лень­кой мик­ро­тур­би­ны С30 теп­ло­вую энер­гию по­лу­чить нель­зя по тех­но­ло­ги­че­ским при­чи­нам.

Мик­ро­тур­бин­ные и га­зо­порш­не­вые уста­нов­ки — эко­но­ми­че­ские ас­пек­ты (важно!)

Надо за­ме­тить, что цена 1 кВт уста­нов­лен­ной элек­три­че­ской мощ­но­сти мик­ро­тур­би­ны ми­ни­мум в 2-3 раза выше по срав­не­нию с га­зо­порш­не­вой уста­нов­кой! Цена $1000-1500 у порш­не­вых аг­ре­га­тов про­тив $1800-3500 у мик­ро­тур­бин. Ка­пи­таль­ные рас­хо­ды по­тре­би­те­ля, ре­шив­ше­го по­стро­ить мини-​ТЭЦ, су­ще­ствен­но выше (в два раза!) при ис­поль­зо­ва­нии мик­ро­тур­бин. Может это они и есть, на­сто­я­щие «зе­ле­ные тех­но­ло­гии» аме­ри­кан­ских про­из­во­ди­те­лей...  Име­ет­ся в виду отъем де­неж­ных зна­ков…

Выше уже упо­ми­на­лось, что по­треб­ле­ние газа у мик­ро­тур­бин выше на треть, что не может не отоб­ра­зить­ся на ко­неч­ной сто­и­мо­сти про­из­ве­ден­ной элек­тро­энер­гии. Раз­ни­ца в цене 1 кВт элек­тро­энер­гии, про­из­ве­ден­ной на га­зо­порш­не­вой и мик­ро­тур­бин­ной уста­нов­ке, до­сти­га­ет 30-35 ко­пе­ек!

По­нят­но, что из-за мень­ше­го рас­хо­да топ­ли­ва элек­тро­энер­гия по­лу­ча­ет­ся зна­чи­тель­но де­шев­ле на га­зо­порш­не­вой уста­нов­ке.

Про­дав­цы мик­ро­тур­бин по­сто­ян­но го­во­рят, что в га­зо­порш­не­вых уста­нов­ках при­ме­ня­ет­ся мо­тор­ное масло. Да, это так, но в струк­ту­ре цены од­но­го про­из­ве­ден­но­го ки­ло­ват­та элек­тро­энер­гии рас­хо­ды на мо­тор­ное масло не пре­вы­ша­ют 5 ко­пе­ек.

С уче­том стре­ми­тель­ной мо­но­по­ли­за­ции рынка мик­ро­тур­бин в Рос­сии цены на них по­сто­ян­но пол­зут вверх, ста­но­вясь про­сто за­пре­дель­ны­ми.

В США, на­при­мер, мик­ро­тур­би­ны стоят в 2,5 раза де­шев­ле, чем в РФ, в Китае их пока не про­из­во­дят. Гром­кие де­кла­ра­ции о рос­сий­ской сбор­ке ока­за­лись несо­сто­я­тель­ны. Га­зо­порш­не­вые уста­нов­ки пред­ла­га­ют два де­сят­ка рос­сий­ских ком­па­ний, кон­ку­ри­ру­ю­щих между собой. Очень схо­жую кар­ти­ну — бе­ше­ные цены — имеют прейс­ку­ран­ты на по­став­ки рас­ход­ных ма­те­ри­а­лов, за­пас­ных ча­стей и ком­плек­ту­ю­щих к мик­ро­тур­би­нам, но об этом ниже.

Мик­ро­тур­би­ны при усло­вии экс­плу­а­та­ции в хо­лод­ной Рос­сии необ­хо­ди­мо уста­нав­ли­вать в отап­ли­ва­е­мое по­ме­ще­ние (кон­тей­нер или лег­ко­воз­во­ди­мое зда­ние). А это — от­дель­ная ста­тья рас­хо­да, как на про­ект­ные, так и на строительно-​монтажные ра­бо­ты.

Необ­хо­ди­мо упо­мя­нуть, что элек­тро­стан­ции на базе мик­ро­тур­бин пред­по­ла­га­ют ком­плек­та­цию толь­ко низ­ко­вольт­ным (400 В) элек­три­че­ским ге­не­ра­то­ром. Пе­ре­дать элек­тро­энер­гию с таким на­пря­же­ни­ем без по­те­ри можно при­мер­но на 500 мет­ров. Даже в рам­ках пло­ща­ди од­но­го пред­при­я­тия это немно­го.

Про­из­во­ди­те­ли элек­тро­стан­ций на базе порш­не­вых аг­ре­га­тов, как пра­ви­ло, на усмот­ре­ние по­тре­би­те­ля осу­ществ­ля­ют ком­плек­та­цию уста­нов­ки либо низ­ко­вольт­ным, либо вы­со­ко­вольт­ным ге­не­ра­то­ром (6,3 - 10,5 кВ). Элек­три­че­ство с таким на­пря­же­ни­ем можно уже пе­ре­да­вать без по­терь на рас­сто­я­ние в несколь­ко ки­ло­мет­ров.

Мик­ро­тур­би­на и га­зо­порш­не­вая уста­нов­ка: ре­сурс ре­ша­ет все?

В год ав­то­ном­ная элек­тро­стан­ция вы­ра­ба­ты­ва­ет ре­сурс в 8300 мо­то­ча­сов. Несмот­ря на уве­ре­ния дилеров-​поставщиков на рос­сий­ском рынке, обе­ща­ю­щих по­тре­би­те­лям непре­взой­ден­ный ре­сурс мик­ро­тур­бин до пер­во­го ка­пи­таль­но­го ре­мон­та в 60 000 мо­то­ча­сов, компании-​производители в США при­во­дят более скром­ную цифру — 40 000 мо­то­ча­сов. 

Боль­шин­ство га­зо­порш­не­вых уста­но­вок, таких как  MWM, Waukesha, Wartsila и дру­гие ушли по этой цифре да­ле­ко впе­ред!

Так у Waukesha серии ATGL пер­вый кап­ре­монт про­во­дит­ся после 80 000 часов экс­плу­а­та­ции, у Wartsila 20V34SG — спу­стя 120 000!

Ра­бо­та в пе­ре­ход­ном ре­жи­ме от­ри­ца­тель­но вли­я­ет на износ лю­бо­го обо­ру­до­ва­ния, осо­бен­но в ре­жи­ме пуска. У боль­ших тур­бин и га­зо­порш­не­вых уста­но­вок на­со­сы пред­ва­ри­тель­но за­ка­чи­ва­ют масло в наи­бо­лее от­вет­ствен­ные узлы непо­сред­ствен­но перед пус­ком аг­ре­га­та, у мик­ро­тур­би­ны Capstone про­ис­хо­дит аб­со­лют­но сухой за­пуск, ко­то­рый сни­жа­ет ре­сурс. 

При ра­бо­те на пе­ре­мен­ных на­груз­ках мик­ро­тур­би­ны (если их несколь­ко) по­сто­ян­но на­хо­дят­ся в ре­жи­ме старта-​остановки, если же их не оста­нав­ли­вать, то непо­мер­ный рас­ход топ­ли­ва — при­род­но­го газа до­ве­дет по­тре­би­те­ля до цу­гун­де­ра.

К боль­шо­му ми­ну­су мик­ро­тур­би­ны можно от­не­сти и сто­и­мость за­пас­ных ча­стей (ЗИПа) для про­ве­де­ния ка­пи­таль­ных ре­мон­тов. Так, по за­яв­ле­нию про­из­во­ди­те­лей мик­ро­тур­бин Capstone, сто­и­мость ка­пи­таль­но­го ре­мон­та со­ста­вит 70% (!) от пер­во­на­чаль­ной сто­и­мо­сти уста­нов­ки. И это уже через семь лет ра­бо­ты!

Каков же на самом деле ре­аль­ный пол­ный ре­сурс мик­ро­тур­бин ска­зать слож­но.  Пер­вые мик­ро­тур­би­ны по­яви­лись на рос­сий­ском рынке в конце 1999 года, и даже самые пер­вые об­раз­цы не успе­ли до­стиг­нуть уров­ня на­ра­бот­ки в 10-12 лет.

Ка­пи­таль­ный ре­монт, дей­стви­тель­но, про­це­ду­ра се­рьез­ная. А вот как об­сто­ят дела с ре­гла­мент­ным об­слу­жи­ва­ни­ем? Рос­сий­ские ди­ле­ры — по­став­щи­ки мик­ро­тур­бин в один голос уве­ря­ют, что в те­че­ние года новый энер­го­центр не тре­бу­ет ни­ка­ко­го вни­ма­ния. Од­на­ко про­из­во­ди­те­ли на­стой­чи­во ре­ко­мен­ду­ют раз в три ме­ся­ца про­ве­сти осмотр и в слу­чае необ­хо­ди­мо­сти сде­лать за­ме­ну топ­лив­ной ар­ма­ту­ры, воз­душ­ных и топ­лив­ных филь­тров. Тоже необ­хо­ди­мо про­де­лать через пол­го­да. А через год с на­ча­ла экс­плу­а­та­ции мик­ро­тур­бин­ной уста­нов­ки уже не обой­тись без за­ме­ны всех филь­тров. Вто­рой год экс­плу­а­та­ции мик­ро­тур­би­ны (или даже ранее, ис­хо­дя из прак­ти­че­ско­го опыта экс­плу­а­та­ции) ста­нет по­след­ним для блока АКБ.

При­ме­ча­тель­но, что ди­рек­тор по про­да­жам Ли Ричардс (Lee Richards Sales Director Oil & Gas Capstone Turbine Corp.) при­во­дит в своем вы­ступ­ле­нии от 15 июля 2008 года сле­ду­ю­щие цифры: сто­и­мость об­слу­жи­ва­ния (ЗИП + ра­бо­та) со­став­ля­ет от $0,016 без НДС за кВт/час вы­ра­бо­тан­ной энер­гии. К сто­и­мо­сти ЗИП сле­ду­ет до­ба­вить около 40%, при­ни­мая во вни­ма­ние су­ще­ству­ю­щие на­ло­го­вые и та­мо­жен­ные сборы, уста­нов­лен­ные в РФ, а также 15-20% мар­жи­наль­ной при­бы­ли по­став­щи­ка ЗИП с завода-​производителя. В итоге сто­и­мость об­слу­жи­ва­ния в со­ста­ве сто­и­мо­сти 1 кВт/час вплот­ную при­бли­жа­ет­ся к 1 рублю!

Экс­пер­ты из­вест­ной рос­сий­ской ком­па­нии «Энер­го­тех» об­ра­ща­ют вни­ма­ние, что при­ве­ден­ные цифры спра­вед­ли­вы толь­ко для пер­во­го года экс­плу­а­та­ции мик­ро­тур­би­ны, когда за­мене под­ле­жат лишь филь­тру­ю­щие эле­мен­ты, тер­мо­па­ры и вос­пла­ме­ни­те­ли.

Мик­ро­тур­би­на: ак­ку­му­ля­то­ры — сла­бое звено!

У мик­ро­тур­би­ны с пе­ре­мен­ны­ми обо­ро­та­ми дви­га­те­ля (Capstone) раз­ви­ва­е­мая мощ­ность за­ви­сит от ско­ро­сти вра­ще­ния ро­то­ра. Для под­дер­жа­ния на вы­хо­де ста­биль­но­го на­пря­же­ния при ра­бо­те в ав­то­ном­ном ре­жи­ме, на­при­мер, при рез­ких уве­ли­че­ни­ях на­груз­ки, ис­поль­зу­ют­ся мас­сив­ные бу­фер­ные ак­ку­му­ля­тор­ные ба­та­реи (АКБ). Они по­мо­га­ют си­сте­ме управ­ле­ния ком­пен­си­ро­вать недо­ста­ю­щую элек­три­че­скую мощ­ность на время, пока ско­рость вра­ще­ния ро­то­ра дви­га­те­ля мик­ро­тур­би­ны до­сти­га­ет необ­хо­ди­мых обо­ро­тов.

В част­но­сти, все мик­ро­тур­би­ны из ли­ней­ки аме­ри­кан­ско­го про­из­во­ди­те­ля Capstone при пе­ре­мен­ных на­груз­ках имеют пе­ре­мен­ное ко­ли­че­ство обо­ро­тов. Для воз­мож­но­сти ра­бо­ты в ав­то­ном­ном ре­жи­ме с пе­ре­мен­ной ча­сто­той вра­ще­ния, в част­но­сти для па­ри­ро­ва­ния на­бро­сов элек­три­че­ской на­груз­ки, при па­рал­лель­ной ра­бо­те ис­поль­зу­ет­ся внеш­няя сеть, а при ав­то­ном­ной ра­бо­те тре­бу­ет­ся дру­гой ис­точ­ник — блок ак­ку­му­ля­тор­ных ба­та­рей для ком­пен­са­ции и обес­пе­че­ния ста­биль­но­сти вы­ра­ба­ты­ва­е­мых элек­три­че­ских па­ра­мет­ров. При­няв на­брос на­груз­ки, мик­ро­тур­би­на долж­на от­дать часть вы­ра­ба­ты­ва­е­мой мощ­но­сти для вос­ста­нов­ле­ния за­ря­да АКБ. Имен­но на­ли­чие АКБ поз­во­ля­ет про­из­во­ди­те­лям мик­ро­тур­бин уве­рен­но за­яв­лять о спо­соб­но­сти их аг­ре­га­тов при­нять 100% на­брос на­груз­ки. Ведь на самом деле ско­рость на­бо­ра мощ­но­сти у мик­ро­тур­би­ны Capstone со­став­ля­ет по­ряд­ка 1 кВт/сек, и до но­ми­наль­но­го зна­че­ния мик­ро­тур­би­на до­бе­рет­ся толь­ко через 1-2 ми­ну­ты. Функ­цию быст­ро­го на­бо­ра на­груз­ки обес­пе­чи­ва­ют имен­но АКБ, ис­пол­няя роль бу­фе­ра между ге­не­ра­то­ром мик­ро­тур­би­ны и по­тре­би­те­лем.

Это об­сто­я­тель­ство тре­бу­ет при­ме­не­ния АКБ по­вы­шен­ной ем­ко­сти. На­при­мер, блок ак­ку­му­ля­тор­ных ба­та­рей для мик­ро­тур­бин Capstone C30 весит около 180 кг, для С60 — уже почти 400 кг!

И для тех же га­зо­порш­не­вых аг­ре­га­тов воз­мож­на уста­нов­ка си­сте­мы АКБ для уве­ли­че­ния воз­мож­ных на­бро­сов по­треб­ле­ния мощ­но­сти с целью недо­пу­ще­ния сры­вов при ге­не­ра­ции и ава­рий­ных оста­но­вов. Но если в га­зо­порш­не­вых уста­нов­ках ис­поль­зо­ва­ние АКБ — воз­мож­ная и от­нюдь не обя­за­тель­ная опция, ко­то­рая ведет к удо­ро­жа­нию всего ре­ше­ния, то в слу­чае с мик­ро­тур­би­на­ми, как мы уже вы­яс­ни­ли, АКБ — едва ли не самый важ­ный узел, любая неис­прав­ность ко­то­ро­го ведет оста­нов­ке си­сте­мы элек­тро­снаб­же­ния. По­сто­ян­ная на­груз­ка на АКБ при­во­дит к со­кра­ще­нию их срока служ­бы с за­яв­ля­е­мых 16 000 до 12 000 часов. Тех­ни­че­ский пер­со­нал, ве­ду­щий экс­плу­а­та­цию мик­ро­тур­бин, уве­ря­ет, что ре­аль­но этот до­ро­го­сто­я­щий эле­мент тре­бу­ет за­ме­ны уже через 8 000-9 000 часов на­ра­бот­ки. Кроме того, АКБ обес­пе­чи­ва­ют энер­го­снаб­же­ние ге­не­ра­то­ра, ко­то­рый вы­пол­ня­ет функ­ции стар­те­ра на этапе пуска. В бло­ках ак­ку­му­ля­то­ры со­еди­не­ны по­сле­до­ва­тель­но и в слу­чае вы­хо­да из строя хотя бы одной ба­та­реи блока АКБ мик­ро­тур­би­ны те­ря­ют ра­бо­то­спо­соб­ность (такие слу­чаи были в рос­сий­ской прак­ти­ке). В слу­чае дли­тель­но­го хра­не­ния ак­ку­му­ля­то­ров необ­хо­ди­мо про­из­во­дить их под­за­ряд­ку внеш­ним ис­точ­ни­ком.

Для нор­маль­ной ра­бо­ты АКБ необ­хо­ди­ма тем­пе­ра­ту­ра выше 20°С, но не более 50°С. В мик­ро­тур­бине АКБ тре­бу­ют спе­ци­аль­но­го отап­ли­ва­е­мо­го по­ме­ще­ния, так как ре­ко­мен­ду­е­мая про­из­во­ди­те­лем тем­пе­ра­ту­ра со­став­ля­ет +40°С.

Топ­ли­во: так ли мик­ро­тур­би­ны все­яд­ны?

Несмот­ря на за­яв­ле­ния про­из­во­ди­те­лей о воз­мож­но­сти ра­бо­ты мик­ро­тур­бин на раз­лич­ных видах топ­ли­ва, каж­дая мик­ро­тур­би­на пред­на­зна­че­на для опре­де­лен­но­го вида топ­ли­ва — жид­ко­го или га­зо­об­раз­но­го. По­это­му если у по­тре­би­те­ля воз­ник­нет необ­хо­ди­мость пе­рей­ти, ска­жем, с ди­зель­но­го топ­ли­ва на ма­ги­страль­ный газ или, на­обо­рот, без из­ме­не­ния типа кон­струк­ции топ­лив­ной рампы мик­ро­тур­би­ны ни­че­го из этой затеи не по­лу­чит­ся. В ин­тер­не­те мель­ка­ли уж со­всем аб­сурд­ные со­об­ще­ния о при­ме­не­нии до­ро­го­сто­я­щих мик­ро­тур­бин для ра­бо­ты на био­га­зе в сель­ско­хо­зяй­ствен­ной от­рас­ли. Об этой глу­пой идее, с от­ри­ца­тель­ным эко­но­ми­че­ским эф­фек­том в этой ста­тье не стоит даже рас­ска­зы­вать.

Мик­ро­тур­би­ны не так «все­яд­ны» в от­ли­чие от своих пол­но­раз­мер­ных со­бра­тьев и су­ще­ству­ет ряд огра­ни­че­ний, на­кла­ды­ва­е­мых на со­став топ­лив­но­го газа. В част­но­сти, для мик­ро­тур­би­ны С60 Capstone ко­ли­че­ство тя­же­лых уг­ле­во­до­ро­дов (С4 и выше) в со­ста­ве топ­лив­но­го газа не может пре­вы­шать 5%.

По­пут­ный неф­тя­ной газ (ПНГ), как пра­ви­ло, со­дер­жит от 3 до 15% тя­же­лых фрак­ций С4 и выше. Этим и обу­слов­ле­но до­ста­точ­но ред­кое при­ме­не­ние мик­ро­тур­бин в неф­те­га­зо­вом сек­то­ре, так как сто­и­мость си­сте­мы га­зо­под­го­тов­ки, вклю­ча­ю­щей осуш­ку, по оцен­кам экс­пер­тов, со­став­ля­ет более 15 млн. руб. Для неко­то­рых си­стем под­го­тов­ки газа по­сто­ян­но необ­хо­дим ме­та­нол, ко­то­рый надо либо про­из­ве­сти, либо до­ста­вить на место под­го­тов­ки по­пут­но­го газа. При­ме­не­ние стан­дарт­ных мик­ро­тур­бин для ути­ли­за­ции ПНГ без под­го­тов­ки газа — это крайне бес­тол­ко­во и без­гра­мот­но по­тра­чен­ные день­ги. Эко­но­ми­че­ских обос­но­ва­ний для этого не су­ще­ству­ет.

Ути­ли­за­ция ПНГ для ге­не­ра­ции элек­тро­энер­гии эко­но­ми­че­ски оправ­да­на при на­ли­чии то­вар­но­го парка для сбора сырья, со­вре­мен­ной си­сте­мы га­зо­под­го­тов­ки и зна­чи­тель­ных объ­е­мов со­би­ра­е­мо­го неф­тя­но­го газа. При со­блю­де­нии этих усло­вий для ге­не­ра­ции элек­тро­энер­гии при­ме­ня­ют­ся мощ­ные клас­си­че­ские тур­би­ны или га­зо­порш­не­вые аг­ре­га­ты. Мик­ро­тур­би­нам в этом сег­мен­те места про­сто нет.

Ввиду некой схо­же­сти кон­струк­ции ра­бо­че­го ко­ле­са (радиально-​осевая), как мик­ро­тур­би­ны «по­вы­шен­ной мощ­но­сти»(!) ди­ле­ры пы­та­ют­ся «про­тал­ки­вать», за нема­лые день­ги, уста­рев­шие, кста­ти го­во­ря, тур­би­ны OPRA, дви­га­тель ко­то­рых начал про­из­во­дить­ся еще в на­ча­ле 60-ых годов про­шло­го века.

Текст ре­клам­но­го ма­те­ри­а­ла ди­ле­ра:

OPRA от­ли­ча­ют­ся вы­со­кой на­деж­но­стью за счет спе­ци­аль­ной кон­струк­ции дви­га­те­ля OP16, яв­ля­ю­ще­го­ся ос­но­вой уста­нов­ки. Од­но­сту­пен­ча­тое тур­бин­ное ко­ле­со ра­ди­аль­но­го типа тур­би­ны OP16 с под­шип­ни­ка­ми в хо­лод­ной зоне вы­год­но от­ли­ча­ет ее на фоне осе­вых га­зо­вых тур­бин, в кон­струк­ции ко­то­рых ис­поль­зу­ет­ся несколь­ко сту­пе­ней. Ра­ди­аль­ная кон­струк­ция тур­би­ны поз­во­ля­ет зна­чи­тель­но со­кра­тить га­ба­ри­ты и вес элек­тро­стан­ции, по­это­му ГТУ OPRA имеет ком­пакт­ные раз­ме­ры и мень­ший вес по срав­не­нию с дру­гим обо­ру­до­ва­ни­ем в своем клас­се. Га­зо­тур­бин­ные уста­нов­ки OPRA и мик­ро­тур­би­ны Capstone имеют боль­шой ре­сурс до ка­пи­таль­но­го ре­мон­та до 50000 часов и до 60000 часов со­от­вет­ствен­но и дли­тель­ные меж­сер­вис­ные ин­тер­ва­лы (до 8000 часов), что обес­пе­чи­ва­ет вы­со­кую эко­но­мич­ность элек­тро­стан­ций.  (Ссыл­ка не ак­тив­на)

Вот толь­ко один из при­ме­ров, чем это кон­ча­ет­ся для неф­тя­ни­ков: 

ОАО НК "Рус­сНефть" и ООО "МОЛ-​Русс" яв­ля­ют­ся соб­ствен­ни­ка­ми неф­те­до­бы­ва­ю­ще­го пред­при­я­тия ООО «ЗМБ», на­хо­дя­ще­го­ся в Рос­сий­ской Фе­де­ра­ции, Ханты-​Мансийский ав­то­ном­ный округ Югра, г. Неф­те­юганск. 

Для нужд ути­ли­за­ции по­пут­но­го неф­тя­но­го газа, обес­пе­че­ния элек­тро­энер­ги­ей Западно-​Малобалыкского неф­тя­но­го ме­сто­рож­де­ния, а также по­став­ки из­лиш­ков элек­три­че­ской энер­гии во внеш­нюю элек­три­че­скую сеть, в 2011 году по­стро­е­на элек­тро­стан­ция на базе 8 тур­бо­аг­ре­га­тов ком­па­нии «OPRA». 

За пе­ри­од экс­плу­а­та­ции га­зо­тур­бин­но­го обо­ру­до­ва­ния про­ис­хо­ди­ли неод­но­крат­ные оста­но­вы энер­го­бло­ков по сле­ду­ю­щим при­чи­нам:

• раз­ру­ше­ние под­шип­ни­ко­во­го узла га­зо­тур­бин­ной уста­нов­ки;
• раз­ру­ше­ние со­еди­ни­тель­но­го вала между га­зо­вой тур­би­ной и ре­дук­то­ром;
• раз­ру­ше­ние ре­дук­то­ра;
• раз­ру­ше­ние га­зо­вой тур­би­ны.
• Для вы­яв­ле­ния при­чин дан­ных по­ло­мок и недо­пу­ще­ния их по­вто­ре­ния в бу­ду­щем, ОАО НК "Рус­сНефть" сов­мест­но с ООО "МОЛ-​Русс" ини­ци­и­ро­ва­ли тен­дер­ные про­це­ду­ры по вы­бо­ру под­ряд­чи­ка на про­ве­де­ние неза­ви­си­мо­го тех­ни­че­ско­го об­сле­до­ва­ния обо­ру­до­ва­ния элек­тро­стан­ции, си­стем управ­ле­ния и ав­то­ма­ти­ки и син­хро­ни­за­ции с внеш­ней элек­три­че­ской сетью.
• Офи­ци­аль­ная ин­фор­ма­ция об этом опуб­ли­ко­ва­на на сайте ОАО НК "Рус­сНефть". (ссыл­ка не най­де­на)

При­об­ре­те­ние этой элек­тро­стан­ции обо­шлось для ОАО НК «Рус­сНефть» в круг­лень­кую сумму 750 мил­ли­о­нов руб­лей!

Нам из­вест­но, что до конца 2008 года в неф­те­га­зо­вом сек­то­ре было уста­нов­ле­но толь­ко две мик­ро­тур­би­ны Capstone 200 кВт.

В ре­клам­ных ма­те­ри­а­лах рос­сий­ских ди­ле­ров мик­ро­тур­бин ак­тив­но про­па­ган­ди­ру­ет­ся воз­мож­ность ра­бо­ты  уста­но­вок на кис­лом газе (с со­дер­жа­ни­ем H2S до 7%).

В ре­аль­но­сти из всех мо­де­лей лишь один мик­ро­тур­бин­ный аг­ре­гат Capstone (С30) в одном ис­пол­не­нии (Sour Gas – кис­лый газ) спо­со­бен ра­бо­тать на таком топ­ли­ве. Цена у него со­от­вет­ству­ю­щая, то есть го­раз­до более вы­со­кая, чем у обыч­ных мик­ро­тур­бин С30.

Стоит до­ба­вить, что ре­сурс мик­ро­тур­би­ны Capstone С30 Sour Gas от­дель­но не де­кла­ри­ру­ет­ся и су­ще­ству­ет ве­ро­ят­ность того, что он от­ли­ча­ет­ся в мень­шую сто­ро­ну от ре­сур­са обыч­ных мик­ро­тур­бин С30 или С60.

Мик­ро­тур­би­нам необ­хо­ди­мо вы­со­кое дав­ле­ние?  Ре­ше­ние есть — ком­прес­сор!

Клас­си­че­ским тур­би­нам необ­хо­ди­мо вы­со­кое дав­ле­ние на входе в ГТУ. А как это ре­а­ли­зо­ва­но в мик­ро­тур­би­нах? Ведь в боль­шин­стве слу­ча­ев по­тре­би­тель, пред­по­ла­га­ю­щий обес­пе­чить себя энер­ги­ей мощ­но­стью около 100 кВт, не имеет до­сту­па к га­зо­вой трубе с вы­со­ким дав­ле­ни­ем. Дав­ле­ние газа в трубе по­тре­би­те­ля, как пра­ви­ло, не до­тя­ги­ва­ет до 5 бар, необ­хо­ди­мых для ра­бо­ты мик­ро­тур­би­ны. Для них тре­бу­ет­ся мощ­ный до­жим­ной га­зо­вый ком­прес­сор, по­вы­ша­ю­щий дав­ле­ние до 5 бар и «съе­да­ю­щий» зна­чи­тель­ную часть про­из­ве­ден­ной мощ­но­сти.

Про­во­дя ана­ло­гию с га­зо­порш­не­вы­ми ма­ши­на­ми, необ­хо­ди­мо от­ме­тить, что га­зо­порш­не­вые си­ло­вые аг­ре­га­ты не тре­бу­ют столь вы­со­ко­го дав­ле­ния. Так, на­при­мер, Waukesha серии VGF спо­соб­ны ра­бо­тать на дав­ле­нии всего в 0,2 бар. Для осталь­ных дви­га­те­лей из ли­ней­ки этого аме­ри­кан­ско­го про­из­во­ди­те­ля лишь аг­ре­га­ты серии APG и ATGL тре­бу­ют дав­ле­ния топ­лив­но­го газа в пре­де­лах 3,5-4 бар.

Га­зо­вый ком­прес­сор мик­ро­тур­би­ны раз­ме­щен внут­ри мо­ду­ля.

И имен­но этот факт вы­зы­ва­ет опа­се­ние. Дей­стви­тель­но, со­глас­но рос­сий­ским нор­мам (ПБ 12-529-03 п.8.1.21) до­жим­ные ком­прес­со­ры долж­ны уста­нав­ли­вать­ся в от­дель­ном по­ме­ще­нии или зда­нии ка­те­го­рии А.

И если стро­го при­дер­жи­вать­ся буквы за­ко­на, то мик­ро­тур­би­ны, име­ю­щие ком­прес­со­ры топ­лив­но­го газа в кон­струк­ции, не имеют право на при­ме­не­ние в РФ. И вы­зы­ва­ет со­мне­ние, как про­во­ди­лась сер­ти­фи­ка­ция из­де­лия в го­су­дар­ствен­ных кон­тро­ли­ру­ю­щих ор­га­нах.

Воз­мож­но, что для сер­ти­фи­ка­ции ко­мис­сии была пред­ло­же­на мик­ро­тур­би­на, пред­на­зна­чен­ная для ра­бо­ты на газе вы­со­ко­го дав­ле­ния и, сле­до­ва­тель­но, не име­ю­щая до­жим­но­го ком­прес­со­ра в своей кон­струк­ции.

В мик­ро­тур­бине, как пра­ви­ло, ис­поль­зу­ет­ся вин­то­вой мас­ло­на­пол­нен­ный ком­прес­сор. На­ли­чие этого узла тре­бу­ет более ча­сто­го сер­вис­но­го об­слу­жи­ва­ния. На­при­мер, за­ме­на и долив масла в ком­прес­со­ре осу­ществ­ля­ют­ся каж­дые 1500-2000 ч экс­плу­а­та­ции. В эти же сроки необ­хо­ди­мо про­ве­сти за­ме­ну мас­ля­но­го филь­тра. Эти тре­бо­ва­ния сво­дят на нет по­пыт­ки про­из­во­ди­те­лей уве­ли­чить сер­вис­ные ин­тер­ва­лы мик­ро­тур­би­ны до де­кла­ри­ру­е­мых 8000 ч.

Мик­ро­тур­бин­ные кла­сте­ры – что это?

Еди­нич­ная мощ­ность мик­ро­тур­бин неве­ли­ка — до 200 кВт. И что же де­лать, если по­тре­би­те­лю необ­хо­ди­мо боль­ше элек­тро­энер­гии? Пра­виль­но, со­брать груп­пу из мик­ро­тур­бин! Про­из­во­ди­те­ли на­зы­ва­ют их кла­сте­ра­ми.

В кла­сте­ре мик­ро­тур­би­ны Capstone управ­ля­ют­ся «мастер-​машиной», ко­то­рой на­зна­ча­ет­ся одна из уста­но­вок. Од­на­ко, при вы­хо­де из строя «ма­сте­ра» про­ис­хо­дит пол­ный оста­нов си­сте­мы. Воз­мож­на ор­га­ни­за­ция управ­ле­ния мик­ро­тур­бин­ным ком­плек­сом с по­мо­щью до­пол­ни­тель­но­го, внеш­не­го блока управ­ле­ния (Power Server), уста­нав­ли­ва­е­мо­го от­дель­но, но и в этом слу­чае при вы­хо­де из строя этого сер­ве­ра про­ис­хо­дит оста­нов си­сте­мы.

До­сти­же­ние сум­мар­ной мощ­но­сти энер­го­цен­тра в 5-8 МВт воз­мож­но лишь при усло­вии ис­поль­зо­ва­ния боль­шо­го ко­ли­че­ства мик­ро­тур­бин. Самая мощ­ная мик­ро­тур­би­на на се­го­дня имеет мощ­ность 1 МВт (Capstone C1000), но по сути это набор из пяти 200 кВт бло­ков в одном мо­ду­ле.

Экс­пер­ты по си­сте­мам управ­ле­ния за­яв­ля­ют, что ко­ли­че­ство аг­ре­га­тов в одном кла­сте­ре при при­ме­не­нии со­вре­мен­ных кон­трол­ле­ров не может быть бес­ко­неч­ным. Уве­ли­че­ние ко­ли­че­ства мик­ро­тур­бин­ных аг­ре­га­тов в кла­сте­ре может при­ве­сти к неста­биль­ной ра­бо­те энер­го­ком­плек­са, за­ви­са­нию и даже вы­хо­ду обо­ру­до­ва­ния из строя. При этом надо пом­нить о до­ро­го­сто­я­щем сер­ви­се, рас­ход­ных ма­те­ри­а­лах и зап­ча­стях.

Ком­плекс­ная ра­бо­та га­зо­порш­не­вых уста­но­вок ре­а­ли­зо­ва­на со­всем иным спо­со­бом. Она до­сти­га­ет­ся с по­мо­щью рас­пре­де­лен­ной си­сте­мы управ­ле­ния, что со­хра­ня­ет ра­бо­то­спо­соб­ность си­сте­мы даже при вы­хо­де из строя одной из га­зо­порш­не­вых уста­но­вок, что само по себе нон­сенс.

Мик­ро­тур­би­ны: все ли так плохо? Де­ла­ем окон­ча­тель­ные вы­во­ды

Тем не менее, есть ряд па­ра­мет­ров, по ко­то­рым мик­ро­тур­би­на ино­гда опе­ре­жа­ет своих оп­по­нен­тов.

В част­но­сти, несколь­ко мень­ший уро­вень шума, более  чи­стый вы­хлоп, воз­мож­ность уста­нов­ки на кры­шах зда­ний за счет мень­шей виб­ра­ции, воз­мож­ность дли­тель­ное время ра­бо­тать на ча­стич­ных на­груз­ках и хо­ло­стом ходу (но, как мы вы­яс­ни­ли, все же это свой­ство АКБ, а не соб­ствен­но мик­ро­тур­би­ны), вы­со­кое ка­че­ство про­из­во­ди­мой элек­тро­энер­гии. Кроме того, мик­ро­тур­би­на имеет воз­душ­ную си­сте­му охла­жде­ния, а котел-​утилизатор раз­ме­щен в га­ба­ри­тах энер­го­бло­ка.

Эти осо­бен­но­сти поз­во­ля­ют при­ме­нять мик­ро­тур­би­ны на объ­ек­тах с невы­со­кой по­треб­но­стью в элек­три­че­ской и теп­ло­вой энер­гии с нерав­но­мер­ным гра­фи­ком по­треб­ле­ния, где глав­ной за­да­чей ав­то­ном­но­го энер­го­цен­тра яв­ля­ет­ся не эко­но­мия на та­ри­фах, а на­ли­чие энер­го­снаб­же­ния в прин­ци­пе. Или на объ­ек­тах где, на­при­мер, за счет вы­со­кой сто­и­мо­сти при­со­еди­не­ния под­клю­че­ние к энер­го­се­тям эко­но­ми­че­ски неце­ле­со­об­раз­но.

Ис­поль­зо­ва­ние мик­ро­тур­бин может быть эко­но­ми­че­ски оправ­да­но в диа­па­зоне мощ­но­стей до 200 кВт и при усло­вии, когда их клю­че­вые пре­иму­ще­ства имеют прин­ци­пи­аль­ное зна­че­ние.

Га­зо­порш­не­вые уста­нов­ки пред­став­ле­ны в диа­па­зоне еди­нич­ных мощ­но­стей от 250 кВт до 6 МВт. На­бо­ром таких си­ло­вых аг­ре­га­тов можно по­лу­чить мощ­ность га­зо­вой элек­тро­стан­ции до 40 - 50 МВт.

Га­зо­порш­не­вые уста­нов­ки оста­ют­ся наи­бо­лее на­деж­ны­ми, ра­ци­о­наль­ны­ми по цене и энер­го­эф­фек­тив­ны­ми си­ло­вы­ми аг­ре­га­та­ми для боль­шин­ства ав­то­ном­ных га­зо­вых элек­тро­стан­ций.

Автор не ука­зан

ИТОГО:

Очень мне по­нра­вил­ся один ком­мен­та­рий с фо­ру­ма ко­не­ге­ра­ция от поль­зо­ва­те­ля Aster, НИИ (Москва) в 2009 году.

Вы ищите что-​то луч­шее. Это по­нять можно. 

   Толь­ко не сле­ду­ет за­па­дать на слова "ин­но­ва­ция", "эко­ло­гия", "нет масла". Все это улов­ки. 

   При­ве­ду при­мер: 

   В Рос­сии одна фирма по­ста­ви­ла мик­ро­тур­би­ну на свой БЕС­ПЛАТ­НЫЙ газ. Ре­зуль­тат тот, что за­тра­ты на один кВт со­став­ля­ют 67 ко­пе­ек. ЭТО ПРИ БЕС­ПЛАТ­НОМ ГАЗЕ!!! 

   Из­го­то­ви­те­ли мик­ро­тур­бин офи­ци­аль­но за­яв­ля­ют, что за­тра­ты на об­слу­жи­ва­ние в дном кВт со­ста­вят около 1 ЕВРО, то есть 44 ко­пей­ки - это еще не учте­на сто­и­мость газа. 

   Вроде и масла нет в мик­ро­тур­би­нах, на что бьют в ре­кла­мах мик­ро­тур­бин­щи­ки, что всего одна дви­жу­щая де­таль (лу­кав­ство - в мик­ро­тур­бине да одна, но в обя­за­тель­ном обо­ру­до­ва­нии к мик­ро­тур­бине масса таких де­та­лей и, кста­ти, есть и масло), а за­тра­ты ужа­са­ю­щие. 

   Вы узнай­те сна­ча­ла ин­те­рес­ные факты: сколь­ко мик­ро­тур­бин ра­бо­та­ет на пред­при­я­ти­ях Гер­ма­нии. Гер­ма­ния очень вы­со­ко­тех­но­ло­гич­ная стра­на и немцы очень хо­ро­шо умеют счи­тать день­ги, рен­та­бель­ность и вы­го­ду не упу­стят. Там про­сто еди­ни­цы таких мик­ро­тур­бин (по паль­цам со­счи­тать можно). 

   А вот ГПУ очень много и будет боль­ше, а ко­ли­че­ство мик­ро­тур­бин уве­ли­чи­вать­ся не будет. 

   В Рос­сии про­тив ГПУ неко­то­рые пы­та­ют­ся на­стро­ить, но в Рос­сии нор­маль­ных и ка­че­ствен­ных ГПУ еди­ни­цы (в от­ли­чии от Ев­ро­пы). 

   То, что мест­ные наши фир­моч­ки про­и­во­дят с ис­поль­зо­ва­ни­ем ино­стран­ных движ­ков ни в какой мере во­об­ще нель­зя по­ста­вить в один ряд с теми ГПУ, ко­то­рые пол­но­стью ком­плек­ту­ют­ся в Гер­ма­нии. 

   До­уком­плек­то­ван­ные рос­сий­ские ГПУ имеют за­тра­ты со сто­и­мо­стью газа 78-127 ко­пе­ек, а чисто немец­кая ГПУ (диа­па­зо­на 350-500 кВт) со сто­и­мо­стью газа имеют за­та­ты на 1 кВт 49-65 ко­пе­ек. 

   А те­перь срав­ни­те мик­ро­тор­би­нов­ские за­тар­ты без сто­и­мо­сти газа и за­тра­ты на­сто­я­щих ГПУ со сто­и­мо­стью газа. 

   .................

Хо­чет­ся так же до­ба­вить ссыл­ку на пару ста­тей с сайта "Новая ге­не­ра­ция".

Что лучше, на­деж­нее, эко­но­мич­нее для ав­то­ном­ной элек­тро­стан­ции: га­зо­порш­не­вые или га­зо­тур­бин­ные си­ло­вые аг­ре­га­ты?

...При ли­ней­ных на­груз­ках и со­блю­де­нии пра­ви­ла N+1 при­ме­не­ние га­зо­порш­не­вых дви­га­те­лей в ка­че­стве ос­нов­но­го ис­точ­ни­ка энер­го­снаб­же­ния воз­мож­но. В со­ста­ве такой элек­тро­стан­ции необ­хо­ди­мы ре­зерв­ные аг­ре­га­ты и ем­ко­сти для хра­не­ния вто­ро­го вида топ­ли­ва — ди­зель­но­го.

В диа­па­зоне мощ­но­сти до 40-50 МВт ис­поль­зо­ва­ние порш­не­вых мо­то­ров на мини–ТЭЦ счи­та­ет­ся аб­со­лют­но оправ­дан­ным.

В слу­чае ис­поль­зо­ва­ния га­зо­порш­не­вых аг­ре­га­тов по­тре­би­те­лю можно пол­но­стью уйти от внеш­не­го элек­тро­снаб­же­ния, но толь­ко при об­ду­ман­ном и взве­шен­ном под­хо­де.

Порш­не­вые уста­нов­ки так же можно при­ме­нять и в ка­че­стве ре­зерв­ных или ава­рий­ных ис­точ­ни­ков элек­тро­энер­гии.

Бли­жай­шие кон­ку­рен­ты порш­не­вых уста­но­вок – га­зо­вые мик­ро­тур­би­ны. Прав­да цены на мик­ро­тур­би­ны силь­но «ку­са­ют­ся» и со­став­ля­ют ~ $2500–4000 за 1 кВт уста­нов­лен­ной мощ­но­сти!

Срав­не­ние га­зо­тур­бин­ных уста­но­вок и га­зо­порш­не­вых дви­га­те­лей в со­ста­ве мини–ТЭЦ по­ка­зы­ва­ет, что уста­нов­ка га­зо­вых тур­бин воз­мож­на на любых объ­ек­тах, ко­то­рые имеют элек­три­че­ские на­груз­ки более 14-15 МВт, но из-за вы­со­ко­го рас­хо­да газа тур­би­ны ре­ко­мен­ду­ют­ся для элек­тро­стан­ций го­раз­до боль­шей мощ­но­сти – 50-70 МВт.....

Хо­ро­шие га­зо­порш­не­вые элек­тро­стан­ции — а ведь есть и такие! Могут ли га­зо­порш­не­вые элек­тро­стан­ции иметь хо­ро­шие по­тре­би­тель­ские ка­че­ства?

....От­ли­чи­тель­ной осо­бен­но­стью ка­че­ствен­ных га­зо­порш­не­вых уста­но­вок яв­ля­ют­ся низ­кие обо­ро­ты дви­га­те­лей — 750 в ми­ну­ту. На особо мощ­ных аг­ре­га­тах ко­ли­че­ство обо­ро­тов со­став­ля­ет всего 120–130 в ми­ну­ту! Такие низ­кие обо­ро­ты резко сни­жа­ют износ обо­ру­до­ва­ния и зна­чи­тель­но по­вы­ша­ют ре­сурс га­зо­порш­не­вых аг­ре­га­тов — га­ран­ти­ро­ван­ный за­во­дом–из­го­то­ви­те­лем срок служ­бы со­став­ля­ет 300.000 часов — это 35–40 лет непре­рыв­ной ра­бо­ты. С таким со­лид­ным кон­струк­ти­вом га­зо­порш­не­вые уста­нов­ки имеют и зна­чи­тель­ный вес — энер­го­блок мощ­но­стью 4 МВт весит 82 тонны....