Молокович Нагорнов

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТЕПЛОЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
ЛОГИСТИЧЕСКИХ ЦЕНТРОВ
Молокович Анатолий Денисович
г.Минск, Институт бизнеса и менедлжмента технологий БГУ
Нагорнов Виктор Николаевич
г.Минск, Белорусский национальный технический институт
Одной из проблем, возникающей при работе логистических центров является их
энергообспечение. Если в области снабжения электроэнергией особых проблем нет, то
вопросы теплоснабжения не всегда решается рационально. Использование электроэнергии
для получения теплоты на существующих преобразователях энергии достаточно дорого и
неэффективно, т.к. при прямом преобразовании электроэнергии в теплоту происходит
примерно трехкратный пережог первичного топлива. К тому же, получение теплоты
прямым сжиганием топлива в котельных приводит к потере потенциальной энергии
топлива, поскольку теплота при многих энергетических процессах и, в частности, при
генерации электроэнергии, является отходами производства.
К настоящему времени одним из эффективных направлений рационального
использования топлива в энергоснабжении потребителей была и остается теплофикация –
комбинированное производство электрической и тепловой энергии, позволяющая
минимизировать расход первичного топлива. Развитие энергетического оборудования
малой мощности, прежде всего на базе двигателей внутреннего сгорания (ДВС),
позволило пересмотреть традиционные подходы к энергоснабжению потребителей.
Используемые мини ТЭЦ на базе ДВС (так называемые когенерационные установки) для
получения электрической и тепловой энергии, зачастую обладают большей
энергетической эффективностью, чем наиболее совершенные традиционные
теплоэлектроцентрали. Поэтому уже при нынешнем уровне инновационных технологий в
области энергетики, произведенная на когенерационных установках энергия, при
оптимальном выборе решений, может оказаться дешевле, закупаемой извне. Коэффициент
использования энергии первичного топлива, удельная выработка электроэнергии на
тепловом потреблении, эксергетический КПД, маневренность когенерационных установок
оказываются так же лучше, чем у существующих паротурбинных гигантов.
С другой стороны микроэнергетика позволяет потребителю не зависеть от состояния
централизованных источников энергии, надежность которых непрерывно снижается,
поскольку управляемая компьютерами огромная энергетическая сеть, уязвима и
беспомощна перед природными катаклизмами и террористами. Это обусловлено тем, что
современные двигатели внутреннего сгорания имеют высокие энергетические,
эксплуатационные и экономические показатели. Быстрый запуск, полная автоматизация
работы, набор и сброс нагрузки обеспечивает возможность применять их во всех режимах
использования: базовом, пиковом, аварийном.
Когенерационные системы производятся различной электрической мощности: от 100
 250 МВт ( при суммарной мощности установленных агрегатов можно получить свыше
1000 МВт) до мини установок с единичной мощностью 0,4  3,5 МВт.
В зависимости от существующих требований, роль первичного двигателя может
выполнять поршневой двигатель, паровая или газовая турбины. Малые тепловые
электростанции на базе поршневых двигателей перспективны в качестве основного
источника электроэнергии и теплоты не только в логистических центрах, но и на
предприятиях самого широкого диапазона деятельности: в сфере обслуживания
(гостиницы, санатории, пансионаты); в промышленности (деревообрабатывающие и
химические предприятия); в сельском хозяйстве (тепличные хозяйства, птицефермы и
животноводческие комплексы). Эксплуатационные затраты на тепловую электростанцию
с поршневыми двигателями ниже, чем на электростанцию с газовыми турбинами.
Типоразмерный ряд двигателей внутреннего сгорания, предназначенных для
когенерационного использования, сегодня очень разнообразен. Для мелких потребителей
в Германии выпускаются когенерационные модули электрической мощностью от 10 КВт
до 5 и более МВт, тепловой — от 18 КВт. Подобная гамма двигателей внутреннего
сгорания позволяет использовать их для комбинированного снабжения тепловой энергией
и электроэнергией любых потребителей, вплоть до отдельных зданий, например,
коттеджей. В этом случае, снижается, либо вообще устраняется самая уязвимая
подсистема традиционной теплофикации — громоздкие тепловые сети. В настоящее
время наиболее востребованы для промышленного использования когенерационные
модули на базе двигателей внутреннего сгорания с электрической мощностью до 10
мегаватт.
Повышенная энергетическая эффективность технологии комбинированного
производства электроэнергии и теплоты на базе ДВС обусловлена следующими
факторами:
-- большая удельная выработка электроэнергии на единицу отпущенной тепловой
энергии. Для когенерационных установок на базе газотурбинного двигателя и газопоршневого агрегата (ГПА) эта важная характеристика теплофикации имеет
соответственно величину 0,5 кДж/кДж и 0,85 кДж/кДж. Газо-поршневые агрегаты
вырабатывают два тепловых потока: с водой систем охлаждения и с выхлопными газами.
На базе энергии только выхлопных газов удельная выработка электроэнергии составляет
1,3 кДж/кДж;
 энергетический КПД когенерационных комплексов находится в пределах 83-95%, в
зависимости от типа двигателей внутреннего сгорания и характера сопрягаемой с ним
теплотехнологии;
 эксергетический КПД процессов генерации, требуемых для технологических
потребителей энергопотоков, находится в диапазоне 70  80%.
Выхлопные газы когенерационной установки на базе ГПА обладают достаточным
потенциалом для получения не только теплоты, но и холода. При этом используются не
компрессионные, а абсорбционные холодильные машины. Такая схема использования
газопоршневых агрегатов называется «тригенерация». Тригенерация особо эффективна
для логистических центров размещенных в средней полосе, когда потребность в холоде
падает в зимний период, а в тепле в летний, обеспечивая, таким образом, равномерную в
течение года тепловую нагрузку ДВС. При этом критерием оптимальности выбора схемы
энергоснабжения может быть минимум эксплуатационных расходов.
Практика работы когенерационных установок на примере промышленных
предприятий Республики Беларусь подтверждает их высокую эффективность.
Следовательно, столь же эффективным будет использование когенерационных установок
для теплоэнергоснабжения логистических центров. Причем эффективность их
применения будет тем выше, чем дальше расположен логистический центр от источника
тепловой энергии.
Литература
1. План развития энергетики Федерального правительства Германии до 2050 г. –
основа устойчивого экологического развития / В. Ризнер, В. Н. Нагорнов // Энергетика –
Изв. Высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. - 2011. - №5. – С. 75-83.
2. Романюк В. Н. Газо-поршневые и газотурбинные двигатели внутреннего сгорания
в системах комбинированного производства энергии / В. Н. Романюк // Главный
энергетик.  2008 г.  №8.  С. 39  49.
3. Семенова В.А. Микроэнергетика / В.А. Семенова // Энергетика за рубежом, 2005 г.
 №1.  С. 25  29.