Газопоршневая электростанция

Газопоршневая электростанция (далее по тексту ГП-электростанция) используется для локального автономного снабжения объекта теплом и электроэнергией непосредственно на месте его размещения, обеспечивая пользователю полную независимость от наличия централизованных энергосетей и тепломагистралей.

Фото выполненных объектов

Принцип работы ГП-энергоустановок

По принципу работы газопоршневая электрическая станция идентична с двигателем внутреннего сгорания. При сгорании топливно-воздушной смеси (далее по тексту ТВС) энергия расширяющихся газов сообщает поступательное движение поршням двигателя с последующим преобразованием во вращательное движение выходного вала. Однако, в отличие от автомобилей, у которых вращение вала используется для обеспечения их движения, газопоршневая установка работает как электростанция, поскольку вращение вала передается на электрогенератор для выработки электрического тока. Параллельно с выработкой электроэнергии ГП-электростанция функционирует как теплогенератор, нагревающий теплоноситель теплом охлаждающей жидкости и теплоэнергией продуктов сгорания ТВС.

Дополнительная информация. Техпроцесс преобразования внутренней энергии ТВС для одновременного получения двух видов энергии – тепловой и электрической – называется когенерацией (сокр. от термина «комбинированная генерация»).

Газопоршневая установка, работающая в когенерационном режиме, по своей сути является тепловой электростанцией, принципиально отличающейся от типовых газовых электро- или теплогенераторов способом теплообмена.

Рассчитать стоимость работ за Вас

Особенности теплообмена в когенеративных ГП-установках

В процессе сгорания ТВС выделяется большое количество тепловой энергии, нагревающей выхлопные газы и рабочие механизмы энергоустановки. Для ее отвода от функциональных элементов газопоршневая тепло- или электростанция оснащается контуром охлаждающей жидкости и системой удаления горячих выхлопов. КПД таких установок сравнительно невысокий.

Это важно! При выработке электроэнергии ГП-агрегатами максимальный КПД по электричеству не превышает 40%. Аналогичный результат наблюдается при их использовании в качестве теплогенераторов – КПД составляет 40-45%. Более половины высвобождаемой энергии сжигаемого топлива бесполезно выбрасывается в окружающую среду! Если же ГП-электростанция работает в режиме когенерации, то КПД такой газопоршневой комбинированной теплоэлектростанции возрастет до 90%.

Работающая в когенеративном режиме газопоршневая тепловая электростанция включает в себя, кроме электрогенератора, систему утилизации тепла, в состав которой входят два теплообменных устройства:

• теплообменник пластинчатый типа «жидкость-жидкость», собирающий тепло от нагретого масла и охлаждающей жидкости и передающий его в контур с теплоносителем от системы ГВС и отопления пользователя;
• теплообменник жаротрубный типа «газ-жидкость», отбирающий тепло от выхлопных газов (газы проходят в межтрубном пространстве).

На рис. ниже приведена условная схема ГП-теплоэлектростанции. В схеме обобщены следующие технологические процессы, характерные для когенеративного режима работы:

1. Выработка электрической энергии модулем «двигатель плюс электрогенератор» - выделено красным цветом.
2. Нагрев охлаждающей жидкости при ее прохождении через двигатель (красная стрелка к обменнику «охлаждающая жидкость-вода» и подача ее на выход теплой воды через обменник «выхлопные газы-воды» (серая стрелка).
3. Подача нагретых выхлопных газов в обменник «выхлопные газы-вода» и подача нагретой воды на выход во внешнюю отопительную систему.

Достоинства и недостатки ГП-энергоустановок

К основным преимуществам ГП-энергоустановок относят:

• энергонезависимость газопоршневой тепловой электростанции, допускающей эксплуатацию оборудования без подключения к сетевому электропитанию;
• широкий диапазон мощностей серийных моделей ГП-агрегатов – от 0,03-0,05 МВт (3,0-5,0 кВт) до 3,0-5,0 МВт;
• возможность варьирования типа топлива – теплоэлектростанции могут работать на любом газообразном топливе, включая биогаз различного происхождения;
• простоту установки энергоустановки на месте эксплуатации – достаточно лишь подготовленного бетонного основания;
• работу в полном автоматическом режиме – регулировку подачи топлива и контроль исправности аппаратуры выполняет встроенный электронный блок управления;
• длительность безаварийной эксплуатации – общий моторесурс оценивается до 250 тыс. час;
• высокую ремонтопригодность, позволяющую оперативно ремонтировать теплоэлектростанцию на месте эксплуатации.

К недостаткам газопоршневых теплоэлектростанций относят следующие факторы:

• высокую концентрацию токсинов в выхлопных газах, вызванную сжиганием моторного масла;
• необходимость применения катализаторов для нейтрализации вредного воздействия токсичных веществ на окружающую обстановку;
• высокий шумовой уровень;
• сильные вибрации, требующие установки всего энергоблока на виброопоры.

Стоимость газопоршневой электростанции

Заключение

Газопоршневые электростанции являются достойной альтернативой центральным энергетическим и тепловым сетям, обеспечивая автономное бесперебойное снабжение пользователей теплом и электроэнергией. Современные ГП-установки популярны как в частном домостроении, так и в производственной сфере, обеспечивая дешевой электроэнергией жилые комплексы и заводские помещения.