תחנות כוח דלק חלופי ברוסיה

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

במהלך השנים האחרונות, תחנות כוח אוטונומיות עם מנועי בוכנת גז הפכו פופולריות יותר ויותר ברוסיה ומחוצה לה. יחידות אלו קלות לתחזוקה וצורכות פחות דלק מיחידות דיזל מסורתיות. בנוסף, על בסיס מנוע בוכנת גז ניתן להרכיב תחנה משולבת המייצרת בו זמנית חום וחשמל.

שוחחנו עם היזמים מ-Transmashholding, השותף הכללי של פסטיבל Polytech 360, על ההבדל בין יחידת בוכנת גז למנוע בנזין או דיזל והאם ניתן להתקין אותה על מכונית רגילה. השאלות שלנו נענו על ידי אלכסנדר Terekhin, ראש מחלקת פיתוח מנועי דיזל ב-Transmashholding JSC ואיגור אובצ'יניקוב, מנהל הפרויקט לפיתוח הנדסת דיזל ב-Transmashholding JSC.

למעשה, מנועי בוכנת גז הם מנועי בעירה פנימית קונבנציונליים המשתמשים בגז כדי לפעול. המתקנים הראשונים מסוג זה הופיעו בסוף המאה ה-19 ושימשו בעיקר במפעלים להנעת ציוד ייצור שונים. מאוחר יותר, הם הוחלפו בעיקר במנועים חשמליים. הם גם לא נמצאים בשימוש נרחב בתחבורה. אבל בשנים האחרונות, הפופולריות של מנועי בוכנת גז החלה לגדול. יש לכך מספר סיבות, אך העיקרית שבהן היא עליית המחירים של דלקים פחמימנים נוזליים (בנזין, סולר). כיום, מנועי בוכנת גז משמשים במחוללי חשמל, מחוללי חום, משאבות, מדחסים ויחידות קירור.

N + 1: באילו מפעלים משתמשים במנועי בוכנת גז ומדוע?

מנועי בוכנת גז משמשים בתחנות כוח של כמעט כל היישומים: מנועים נייחים ותחנות כוח, קטר, רכב, תחבורה וטכנולוגיה (לטרקטורים, ציוד מחצבה) ואחרים.

עתודות הגז הטבעי בארצנו ובעולם עולות משמעותית על עתודות הדלקים הפחמימניים הנוזלים מכל הסוגים. מטבע הדברים, העלות של דלק גז נמוכה משמעותית מזו של דלק פחמימני נוזלי. בארצנו דורות רבים יוכלו להשתמש בדלק מסוג זה.

על מה עובדים מנועים כאלה?

הם משתמשים בשני סוגים של דלק גז. ראשית, זהו גז טבעי (הוא מכיל את רוב המתאן), אותו אנו שורפים, במיוחד, במטבחים שלנו. ושנית, גז נפט המתקבל מזיקוק נפט (הוא מכיל את רוב הפרופאן והבוטן). זה האחרון במצב נוזלי המשמש בעיקר כדלק מנוע למכוניות או בצילינדרים לבקתות קיץ בגז.

רוב מנועי התעשייה, המשאיות והאוטובוסים משתמשים בגז טבעי דחוס או נוזלי. לאחרונה עלו הצעות להסבת מכוניות נוסעים לשימוש בגז טבעי.

במה שונה מנוע כזה למנוע בעירה פנימית?

מנוע בוכנת גז הוא אותו מנוע בעירה פנימית, אך עם כמה מאפייני עיצוב הקשורים לשימוש בסוג אחר של דלק.

ראשית, יש להרכיב מערכת אחסון גז וציוד גז על המוצר הסופי (רכב, קטר דיזל וכו') כדי לשנות את פרמטרי הגז (לחץ, טמפרטורה) ולהזרים אותו למנוע.

ניתן לחלק את השינויים במנוע עצמו לשני חלקים. אלה השייכים לראשונים שבהם הם בעלי אופי קונסטרוקטיבי ומתייחסים לשינויים ביחס הדחיסה, עיצוב חלקים מקבוצת צילינדר-בוכנה, הגדרות אספקת אוויר ומגדש טורבו ואלמנטים נוספים. האחרונים מחוברים לציוד המנוע עם מכשירים לאספקת גז לסעפת היניקה או לתא הבעירה.

האם אפשר לשים מנוע בוכנת גז על רכב רגיל?

פחית. רבים לובשים ורוכבים בהצלחה. פתרונות כאלה משמשים במכוניות, טרקטורים, קטרים, ספינות מסחריות קטנות כבדות משקל וכלי רכב אחרים.

Transmashholding ומנועי גז

בשנת 2013, יוצר קטר דיזל מיתמר TEM19 במפעל Transmashholding בבריאנסק. זהו קטר הדיזל הראשון בעולם שמנוע הבוכנה שלו פועל על גז טבעי, שהאספקה האוטונומית שלו מאוחסנת בצורה נוזלית במיכל קריוגני.

נכון לעכשיו, TMH החלה בפרויקט ליצירת קטר דיזל גז חדש TEM29 עם כוח מוגבר. העיצוב שלו יתבסס על עקרון המודולריות של הציוד העיקרי. הוא נועד להפחית את עלות המשאבים הכרוכים בביצוע תחזוקה ותיקונים במהלך הפעולה עקב שימוש בתיקונים מצטברים.

במפעלה בקולומנה, TMH מיישמת מספר פרויקטים המשתמשים בדלקים חלופיים, תוך שליטה בייצור של סוג חדש ביסודו של מוצר - מנועי גז המיועדים להפקת חשמל וחום בתחנות כוח למטרות בסיסיות, גיבוי וחרום.

נכון לעכשיו, מחולל מנוע גז 9GMG עבור קטר הדיזל המשתלב TEM29 נמצא בבנייה במפעל קולומנה.

המנועים, שנוצרו במפעל TMH Kolomna, ישתמשו בסולר, דלק טבעי או גז נפט קשור, כמו גם נפט גולמי בטווח הספקים שבין 1000 ל-3500 קילוואט כדלק העיקרי.

TMH מתכוונת גם לפתח שינויים בגז של מנועי דיזל חדשים שנוצרו במהלך יישום תת-התוכנית לפיתוח מנועי דיזל של תוכנית היעד הפדרלית "הבסיס הטכנולוגי הלאומי".

מדוע המנועים הללו אינם בשימוש אוניברסלי?

זה קרה באופן היסטורי שסוגים שונים של דלקים פחמימנים נוזליים משמשים בעיקר כדלק מנוע. נוצרה עבורם תשתית רחבה. בהתאם, על מנת להרחיב את השימוש בגז, יש צורך בהרחבת התשתית הקשורה באספקתו למקום התדלוק ובסופו של דבר למקום הבעירה. זה נמשך כעת באופן פעיל.

כרגע, המבטיח ביותר להפעלת קטרים הפועלים על דלק מנוע גז הוא הטווח הצפוני הלא מחושמל של מסילת הרכבת סברדלובסק. באזור זה יש את כל התנאים הדרושים: פרופיל שטוח, כמויות גדולות של מטען, זמינות של גז טבעי זול, כמו גם מתקני ייצור, שעל בסיסם ניתן להשיק ייצור של גז טבעי נוזלי.

ככלל, לשימוש בגז כדלק מנוע בכל סוגי התחבורה ויצירת הובלת גז ביתית וציוד נייח יש חשיבות רבה כיום לחידוש המלאי המתגלגל, אשר חייב לעמוד בתקני בטיחות, סביבה ואמינות בינלאומיים.

מדוע הם משמשים לעתים קרובות בתחנות כוח קטנות?

זה רווחי וחסכוני. צריכת דלק ועלויות תפעול הם נושאים חשובים עבור בעל המפעל. ליחידת בוכנת גז יש צריכת דלק ספציפית לכל קילוואט לשעה המיוצר בכל מצב עומס פחות מזו של יחידת טורבינת גז. זאת בשל העובדה שהיעילות של מכונות בוכנה היא 36-45 אחוז, בעוד שלטורבינות היא רק 25-34 אחוז.

היתרון העיקרי של מנועי בוכנת גז על פני מנועי דיזל הוא דלק זול יותר. גם כאשר תערובת גז פרופאן-בוטאן משמשת כדלק מילואים, העלות של יחידת אנרגיה חשמלית המיוצרת במפעל בוכנות גז נמוכה פי 1, 3 מאשר בסולר.

תפעול ותחזוקה של יחידת בוכנת גז, בניגוד ליחידת טורבינת גז, אינו מצריך כוח אדם הנדסי מיומן. ניתן לבצע תחזוקה שוטפת, תיקוני ביניים ושיפוץ של מנוע בוכנת גז באתר ההפעלה מבלי להעביר את היחידה לאתר היצרן או למפעל מיוחד.

מהי הסיבה לפופולריות הגוברת של יחידות בוכנת גז בשנים האחרונות, למרות העובדה שהטכנולוגיה עצמה קיימת כבר זמן רב?

ניתוח השוק הצרכני של אנרגיה חשמלית ותרמית העלה כי כ-30 אחוז מהצרכנים אינם זקוקים לעשרות ומאות מגה וואט של חשמל ולכן לאספקת חשמל מרוכזת חובה, שסך ההפסדים שלו במהלך ההובלה ברשתות לצרכן הם עד 25-30 אחוז.

בנוסף, המשתמשים אינם מרוצים מהעלות הגבוהה של החיבור לרשתות מרכזיות, ובכלל, ליברליזציה של שוק האנרגיה ברוסיה הובילה למשבר בהפעלת מערכות אספקת אנרגיה מרכזיות גדולות.

טכנולוגיות בוכנות גז מתאימות היטב לייצור חשמל בקנה מידה קטן, מיישמות ביעילות רבה את הרעיון של ייצור חשמל "חסכוני" עם הפסדים מינימליים של חום וחשמל. למקורות אוטונומיים מבוזרים מקומיים לייצור משולב של חשמל וחום המבוססים על מפעלי בוכנות גז יש יעילות גבוהה, בלתי תלויים לחלוטין ברשתות חשמל אזוריות, וכתוצאה מכך, מהצמיחה בתעריפים, אמינים, אינם דורשים עלויות עבור בניית אספקה. ורשתות הפצה.

ניתן לשלב מנועי בוכנת גז בסדרה. מה היתרון של איחוד כזה בהשוואה לשימוש נפרד במתקנים?

ניתן לשלב לא רק מנועי בוכנת גז, אלא גם דיזל ל"סוללות". הכל תלוי בתכונות ובדרישות של תחנת הכוח הנייחת. בפרט, לעתים קרובות מאוד ניתן להעביר מודולים בודדים למקום ההתקנה וההפעלה רק באמצעות מסוק. אבל יש תחנות כוח מיוחדות, שהדרישה העיקרית להן היא ההספק המרבי האפשרי ביחידה אחת.