Комбинированная выработка тепла и энергии (ТЭЦ) - это одновременное производство нескольких видов полезной энергии в единой интегрированной системе.

Преимущества ТЭЦ

В традиционных системах производства электроэнергии в среднем около 35% энергетического потенциала, содержащегося в топливе, преобразуется в электричество. Системы ТЭЦ, использующие как электричество, так и тепло, могут достигать эффективности до 90%. Такие системы хорошо подходят для проектов устойчивого развития - как социально и экономически привлекательные, технологически зрелые и надежные. С использованием преимуществ биомассы когенерация, то есть процесс совместной выработки электрической и тепловой энергии, может быть легко интегрирована во многие отрасли промышленности, особенно в сельское хозяйство и переработку пищевых продуктов. Выгода при этом двойная: снижение затрат на топливо и решение проблем утилизации отходов.

Как работает ТЭЦ

ТЭЦ является сложным энергетическим комплексом, состоящим из зданий, сооружений, оборудования, трубопроводов, арматуры, автоматики и контрольно-измерительных приборов. Главное отличие ТЭЦ от конденсационной электростанции (КЭС) состоит в возможности отбора части тепловой энергии пара после того, как он выработает электрическую энергию.

Типичная система ТЭЦ обеспечивает:

• распределенное производство электрической и/или механической энергии;
• регенерацию отработанного тепла для отопления, охлаждения или технологических процессов;
• полную системную интеграцию для различных технологий и типов топлива.

Успех любого проекта ТЭЦ на биомассе в значительной степени зависит от наличия подходящего доступного сырья. Городские ресурсы биомассы включают древесные, муниципальные твердые, агропромышленные и пищевые отходы. Ресурсами в сельских районах являются энергетические культуры, растительные остатки, древесные отходы, навоз.

Варианты технологии

Для питания небольших генераторов электроэнергии наиболее широко используются поршневые двигатели или двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Преимущества включают широкий диапазон размеров, быстрый запуск, хорошие показатели эффективности при частичной нагрузке, надежность и длительный срок службы.

Для установок с большой выходной мощностью наиболее часто применяются паровые турбины. Пар при более низком давлении извлекается из турбины и используется напрямую или преобразуется в другие виды тепловой энергии. Эффективность системы может варьироваться от 15 до 35%, в зависимости от параметров пара.

Совместное сжигание биомассы с углем и другими ископаемыми видами топлива может обеспечить кратковременный и недорогой вариант получения возобновляемой энергии при одновременном сокращении использования ископаемого топлива. Биомасса, большинство форм которой подходят для совместного сжигания, обычно может обеспечить от 3 до 15% энергии.

Паровые двигатели также являются проверенной технологией, но, в основном, подходят для работы на постоянной скорости в промышленных условиях. Мощность паровых двигателей может быть от нескольких киловатт до более 1 МВт.

Для газотурбинной системы требуется свалочный газ, биогаз или газификатор биомассы. Топливо должно быть тщательно отфильтровано во избежание повреждений лопаток турбины твердыми частицами.

Двигатели Стирлинга используют любой источник тепла при условии, что он обладает достаточно высокой теплотворностью. Можно использовать самые разные источники, но особенно хорошо двигатель Стирлинга подходит для топлива из биомассы. Такие тепловые машины доступны в диапазоне мощности от 0,5 до 150 кВт. Сегодня несколько компаний работают над усовершенствованием этого двигателя, впервые запатентованного шотландским священником Робертом Стирлингом в 1816 году.

Микротурбина восстанавливает часть тепла отработанных газов и, следовательно, повышает общую эффективность примерно до 20-30%. Несколько конкурирующих производителей разрабатывают агрегаты мощностью 25-250 кВт. Преимущества микротурбин включают компактную и легкую конструкцию, достаточно широкий диапазон размеров благодаря модульности и низкий уровень шума.

Топливные элементы - это электрохимические устройства, в которых богатое водородом топливо производит тепло и энергию. Водород может быть получен из широкого спектра источников. Применение высокотемпературной биомассы с такими устройствами обладает потенциалом достижения эффективности более 50%.

Марко Баянов