Alternatiivse kütusega elektrijaamad Venemaal

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Viimastel aastatel on gaasi-kolbmootoritega autonoomsed elektrijaamad muutunud Venemaal ja välismaal üha populaarsemaks. Neid seadmeid on lihtne hooldada ja need tarbivad vähem kütust kui traditsioonilised diiselmootorid. Lisaks on gaasi-kolbmootori baasil võimalik kokku panna kombineeritud jaam, mis toodab samaaegselt soojust ja elektrit.

Rääkisime Polytech 360 festivali peapartneri Transmashholdingu arendajatega, mille poolest erineb gaasikolbseade bensiini- või diiselmootorist ja kas seda saab paigaldada ka tavalisele autole. Meie küsimustele vastasid Transmashholding JSC diiselmootorite arenduse osakonna juhataja Aleksandr Terekhin ja Transmashholding JSC diiselmootorite arenduse projektijuht Igor Ovchinnikov.

Sisuliselt on gaasi-kolbmootorid tavapärased sisepõlemismootorid, mis kasutavad töötamiseks gaasi. Esimesed sellised paigaldised ilmusid 19. sajandi lõpus ja neid kasutati peamiselt tehastes erinevate tootmisseadmete juhtimiseks. Hiljem asendati need peamiselt elektrimootoritega. Samuti ei kasutata neid laialdaselt transpordis. Kuid viimastel aastatel on gaasikolbmootorite populaarsus hakanud kasvama. Sellel on mitu põhjust, kuid peamine on vedelate süsivesinikkütuste (bensiin, diislikütus) hinnatõus. Tänapäeval kasutatakse gaasi-kolbmootoreid elektrigeneraatorites, soojusgeneraatorites, pumpades, kompressorites ja külmutusseadmetes.

N + 1: Millistes tehastes kasutatakse gaasi-kolbmootoreid ja miks?

Gaasi-kolbmootoreid kasutatakse peaaegu kõigi kasutusaladega elektrijaamades: statsionaarsetes mootorigeneraatorites ja elektrijaamades, vedurite, autode, transpordi- ja tehnoloogilistes (traktoritele, karjääriseadmetele) jt.

Maagaasi varud meie riigis ja maailmas ületavad oluliselt igat tüüpi vedelate süsivesinikkütuste varusid. Loomulikult on gaasikütuse maksumus oluliselt madalam kui vedelal süsivesinikkütusel. Meie riigis saavad seda tüüpi kütust kasutada paljud põlvkonnad.

Mille peal sellised mootorid töötavad?

Nad kasutavad kahte tüüpi gaasikütust. Esiteks on see maagaas (sisaldab enamikku metaanist), mida põletame eelkõige oma köögis. Ja teiseks naftagaas, mis saadakse nafta rafineerimisel (see sisaldab suurema osa propaanist ja butaanist). Just viimast veeldatud olekus kasutatakse enamasti autode mootorikütusena või gaasisuvilate balloonides.

Enamik tööstus-, veoauto- ja bussimootoreid kasutavad looduslikku suru- või veeldatud gaasi. Viimasel ajal on tehtud ettepanekuid sõiduautode üleviimiseks maagaasile.

Mille poolest erineb selline mootor sisepõlemismootorist?

Gaasi-kolbmootor on sama sisepõlemismootor, kuid sellel on mõned konstruktsiooniomadused, mis on seotud erinevat tüüpi kütuse kasutamisega.

Kõigepealt tuleb lõpptootele (auto, diiselvedur jne) paigaldada gaasihoidla ja gaasiseadmed, et muuta gaasi parameetreid (rõhk, temperatuur) ja anda see mootorile.

Mootori enda muudatused võib jagada kaheks osaks. Neist esimesse kuuluvad need on konstruktiivset laadi ja on seotud surveastme, silindri-kolvi rühma osade konstruktsiooni, õhuvarustuse ja turboülelaaduri seadistuste ning muude elementidega. Viimased on mootorivarustusega ühendatud seadmetega, mis varustavad gaasi sisselaskekollektorisse või põlemiskambrisse.

Kas tavalisele autole on võimalik panna gaasi-kolbmootorit?

Saab. Paljud panevad selga ja sõidavad edukalt. Selliseid lahendusi kasutatakse autodes, traktorites, vedurites, väikestes kandevõimega kaubalaevades ja muudes sõidukites.

Transmashholding ja gaasimootorid

2013. aastal toodeti Brjanskis Transmashholdingi tehases manööverdiiselvedurit TEM19. See on esimene diiselvedur maailmas, mille kolbmootor töötab maagaasil, mille autonoomne toide on vedelal kujul krüogeenses mahutis.

Praegu on TMH alustanud projekti uue suurema võimsusega gaasimanöövri diiselveduri TEM29 loomiseks. Selle projekteerimisel lähtutakse põhiseadmete modulaarsuse põhimõttest. Selle eesmärk on vähendada töö ajal tehtavate hooldus- ja remonditöödega seotud ressursside maksumust, mis on tingitud koondremondi kasutamisest.

TMH viib oma ettevõttes Kolomnas ellu mitmeid alternatiivseid kütuseid kasutavaid projekte, mille käigus omandatakse põhimõtteliselt uut tüüpi toote - gaasimootorite tootmine, mis on mõeldud elektri- ja soojusenergia tootmiseks elektrijaamades põhi-, varu- ja avariiotstarbel.

Praegu on Kolomna tehases ehitamisel 9GMG gaasimootor-generaator manööverdiiselvedurile TEM29.

TMH Kolomna tehases valmivad mootorid hakkavad põhikütusena kasutama diislikütust, looduslikku kütust või sellega seotud naftagaasi, aga ka toornaftat võimsusvahemikus 1000–3500 kilovatti.

Samuti kavatseb TMH välja töötada föderaalse sihtprogrammi "Riiklik tehnoloogiline baas" diiselmootorite arendamise alamprogrammi rakendamise käigus loodud uute diiselmootorite gaasimodifikatsioonid.

Miks neid mootoreid universaalselt ei kasutata?

Ajalooliselt on juhtunud nii, et mootorikütusena kasutatakse peamiselt erinevat tüüpi vedelaid süsivesinikkütuseid. Nende jaoks on loodud lai infrastruktuur. Sellest tulenevalt on gaasi kasutamise laiendamiseks vaja laiendada selle tarnimisega seotud infrastruktuuri tankimiskohta ja lõpuks ka põlemiskohta. Sellega tegeletakse praegu aktiivselt.

Gaasimootori kütusel töötavate vedurite tööks on hetkel kõige perspektiivikam Sverdlovski raudtee elektrifitseerimata põhjamaad. Selles piirkonnas on olemas kõik vajalikud tingimused: tasane profiil, suured kaubamahud, odava maagaasi kättesaadavus, aga ka tootmisrajatised, mille alusel saab veeldatud maagaasi tootmist alustada.

Üldjuhul on gaasi kasutamine mootorikütusena kõikides transpordiliikides ning riigisiseste gaasitranspordi ja statsionaarsete seadmete loomine tänapäeval väga olulise tähtsusega veeremi uuendamisel, mis peavad vastama rahvusvahelistele ohutus-, keskkonna- ja töökindlusstandarditele.

Miks kasutatakse neid sageli väikestes elektrijaamades?

See on kasumlik ja ökonoomne. Kütusekulu ja tegevuskulud on tehase omaniku jaoks olulised küsimused. Gaasikolbseadme kütuse erikulu kilovati kohta tunnis on mis tahes koormusrežiimil väiksem kui gaasiturbiini seadmel. Selle põhjuseks on asjaolu, et kolbmasinate kasutegur on 36-45 protsenti, turbiinidel aga vaid 25-34 protsenti.

Gaasi-kolbmootorite peamine eelis diiselmootorite ees on odavam kütus. Isegi propaan-butaani gaasisegu kasutamisel reservkütusena on gaasikolbseadmel toodetud elektrienergia ühiku maksumus 1,3 korda väiksem kui diiselmootoril.

Gaasikolbseadme käitamine ja hooldamine, erinevalt gaasiturbiinseadmest, ei nõua kõrgelt kvalifitseeritud inseneripersonali. Gaasi-kolbmootori korralist hooldust, vahe- ja kapitaalremonti saab teha töökohas, ilma seadet tootja või spetsialiseeritud ettevõtte asukohta viimata.

Mis on gaasikolbseadmete populaarsuse kasvu põhjuseks viimastel aastatel, hoolimata sellest, et tehnoloogia ise on eksisteerinud juba pikka aega?

Elektri- ja soojusenergia tarbijaturu analüüsist selgus, et ligikaudu 30 protsenti tarbijatest ei vaja kümneid ja sadu megavateid võimsust ja seega ka kohustuslikku tsentraliseeritud toiteallikat, mille kogukaod võrkude kaudu tarbijani transportimisel on kuni 25-30 protsenti.

Lisaks ei ole kasutajad rahul tsentraliseeritud võrkudega liitumise kõrgete kuludega ning üldiselt on Venemaa energiaturu liberaliseerimine kaasa toonud kriisi suurte tsentraliseeritud energiavarustussüsteemide toimimises.

Gaasikolbtehnoloogiad sobivad hästi väikesemahuliseks elektritootmiseks, rakendavad väga tõhusalt "ökonoomse" elektritootmise kontseptsiooni minimaalsete soojus- ja elektrikadudega. Gaasikolbjaamadel põhinevad kohalikud autonoomsed detsentraliseeritud elektri ja soojuse kombineeritud tootmise allikad on kõrge kasuteguriga, piirkondlikest elektrivõrkudest täielikult sõltumatud ja sellest tulenevalt tariifide kasvust tulenevad usaldusväärsed, ei nõua varustuse ehitamiseks kulusid. ja jaotusvõrgud.

Gaasi-kolbmootoreid saab kombineerida järjestikku. Mis kasu on sellisest konsolideerimisest võrreldes käitiste eraldi kasutamisega?

"Akudeks" saab kombineerida mitte ainult gaasi-kolbmootoreid, vaid ka diiselmootoreid. Kõik sõltub statsionaarse elektrijaama omadustest ja nõuetest. Eelkõige saab väga sageli üksikuid mooduleid paigaldus- ja käitamiskohta toimetada ainult helikopteriga. Kuid on olemas spetsiaalsed elektrijaamad, mille põhinõue on maksimaalne võimalik võimsus ühes seadmes.