Мини-ТЭЦ для отрасли защищенного грунта
Генеральный директор ЗАО «Агримодерн»
Валентина Михайловна Бунякина
www.agrimodern.ru
Энергоцентр - это сердце современной промышленной теплицы, которое обеспечивает теплом и электричеством весь комплекс и помогает поддерживать заданные параметры микроклимата.
В связи с ростом стоимости энергоносителей многие тепличные комбинаты проявляют интерес к когенераторным установкам, которые при сжигании первичного источника энергии - газа позволяют получать тепловую и электрическую энергию. Когенераторные установки обеспечивают энергетическую независимость потребителей и значительно сокращают затраты на получение тепловой энергии.
Мини-ТЭЦ – это комбинированные электростанции, которые кроме электроэнергии вырабатывают тепло. В силу своих особенностей, такие электростанции располагаются недалеко от конечного потребителя. Мини-ТЭЦ, по сути, состоит из следующих основных узлов и агрегатов:
- силовая установка (двигатель) генератора;
- генератор, который, в зависимости от типа, может вырабатывать постоянный или переменный ток;
- система утилизации тепла, позволяющие утилизировать отработанные газы;
- теплообменники и радиаторные установки, которые способствуют сбору и переработке тепла системы охлаждения двигателя;
- технологически необходимые катализаторы;
- системы управления выработки энергии и тепла, а также контроля за работой всего оборудования и энергоцентра в целом.
В тоже время, рост темпов энергопотребления и оптимизация затрат вынуждает Заказчиков отказываться от строительства электростанций в капитальных зданиях и искать альтернативные пути решения, например, возведение мини-ТЭЦ блочного исполнения.
Одним из самых экономически эффективных видов топлива для электростанций является природный газ. Газопоршневые энергоустановки минимизируют энергопотребление, обеспечивают бесперебойную работу электростанции и, как показывает расчет окупаемости, в конечном счете, обходятся значительно дешевле, чем их дизельные аналоги. Кроме того, электростанции могут оборудоваться системой утилизации тепла, которая позволяет отбирать тепловую энергию от контура (рубашка охлаждения) двигателя и выхлопных газов, а на выходе Заказчик будет получать горячее водоснабжение.
В настоящее время одновременная выработка электрической и тепловой энергии (когенерация) позволяет получать максимальный экономический эффект, так как для выработки тепла используется бросовая энергия: высокая температура отработанных газов двигателей генераторов, а также тепло, получаемое от их систем охлаждения. Мини-ТЭЦ также, позволяют на основе утилизируемой, или вторично используемой энергии, вырабатывать не только тепло, но и в ряде случаев холод, используя специальные адсорбционные установки. Этот процесс называется тригенерация!
Современные мини-ТЭЦ могут оснащаться системами автоматической работы и системами удаленного контроля, что позволяет им работать, совершенно автономно. В настоящее время, строительство мини-ТЭЦ является оптимальным решением в самых различных ситуациях. Высокая экономическая эффективность и сравнительно дешевая получаемая энергия, являются достаточно весомыми факторами в пользу возведения мини-электростанции!
Искусственно создавая оптимальные условия роста в теплице, можно круглый год выращивать овощи, ягоды (клубнику), цветы и саженцы даже в местах с суровым климатом. Инженеры компании ЗАО «Агримодерн», не понаслышке знают, что отрасль защищенного грунта является настолько индустриальной и высокотехнологичной, насколько и энергоемкой. В структуре себестоимости продукции стоимость энергоносителей в большинстве тепличных хозяйств доходит до 50-60%!
Необходимость подогрева воздуха в теплицах, воды для полива высаженных культур, субстрата требует колоссального количества тепловой энергии особенно при низких температурах окружающего воздуха. Для получения тепла большинство отечественных тепличных хозяйств используют котельные, в которых первичный энергоноситель (газ, дизтопливо, уголь и др.) сжигают только для того, чтобы получить тепловую энергию для обогрева. Поставщиком электрической энергии для электроснабжения технологического оборудования теплиц (насосное и вентиляционное, холодильное оборудование, транспортеры и т.д.), как правило, выступают территориальные энергосбытовые компании. Не секрет, что линии электропередачи и коммутационное оборудование за долгое время эксплуатации морально и технически устарели. Но даже высокие тарифы на электроэнергию, которые за последние несколько лет выросли в разы и, судя по всему, будут продолжать расти, не дают гарантии владельцу тепличного комплекса, что он в какой-то момент не столкнется с обесточенным хозяйством. Длительное отсутствие электро- и теплоснабжения, а в зимний период достаточно 2-х часов и, следовательно, невозможность осуществления технологических процессов может привести к гибели урожая, и в конечном случае к обрушению теплиц!
Специалистам ЗАО «Агримодерн» так же, как и специалистам других компаний, известны факты, подтверждающие не совсем взаимовыгодные отношения тепличных хозяйств и энергосбытовых компаний. Так, некоторые ТСО и ЭСК сегодня ставят вопрос о подписании договора на энергоснабжение теплиц на пять лет вперед с учетом почасовых (!) лимитов электроэнергии. Эти требования ставят тепличные хозяйства в затруднительное положение — энергопотребление теплиц в большой степени зависит от температуры окружающего воздуха и погоды, предсказать которую даже на месяц вперед с высокой степенью вероятности невозможно!
Рост растений определяется процессами фотосинтеза, для которого главным источником энергии является свет, а темпы роста и развития растений пропорциональны уровню их освещенности. Поэтому все чаще российские компании отрасли защищенного грунта используют технологии досвечивания особенно в зимний, весенний и осенний периоды, когда низкий уровень естественной солнечной радиации сопровождается коротким световым днем.
Доказано, что использование правильных технологий освещения позволяет вдвое повысить урожайность, продлить сезон, расширить ассортимент культур, улучшить качество продукции и гарантировать поставки. Стоит заметить, что ограниченное предложение на рынке сельскохозяйственной отечественной продукции и относительно высокие цены на нее в период осень-весна делают рентабельными системы электрического досвечивания. Однако эти системы требуют значительного количества электрической энергии ( от 70 до 100 Вт на 1 м2 площади), чтобы достичь уровня освещения до 6-7 кЛк. Большая урожайность достигается при освещении 20 кЛк и выше. Соответственно, для этого необходимо устанавливать большее количество светильников и при эксплуатации расходовать большее количество электрической энергии. Несложно подсчитать, что суммарное энергопотребление тепличного хозяйства на досвечивание может доходить до 10 МВт и более в зависимости от площадей занятых под светокультуру!
В целом эксперты отрасли приводят следующие цифры: энергопотребление 1 га теплицы составляет около 1 МВт электроэнергии и 2 МВт тепла. Принимая во внимание высокую удельную стоимость энергоносителей в цене продукции, существенного снижения себестоимости продукта и увеличения прибыльности можно достичь лишь уменьшением «энергетической составляющей»!
Специалисты ЗАО "Агримодерн" и ООО «Ролт Инжиниринг» при анализе существующих схем энергоснабжения тепличных хозяйств отдали предпочтение автономной генерации.
Действительно, собственная теплоэлектростанция позволит не только исключить или значительно уменьшить платежи в адрес электро- и теплосбытовых компаний, но и значительно поднять урожайность за счет полезного использования (СО2) двуокиси углерода (углекислого газа), который в большом количестве содержится в выхлопных газах!
Технологический процесс выглядит следующим образом: когенерационная установка вырабатывает электроэнергию, в теплообменном оборудовании происходит передача тепла выхлопных газов, систем смазки и охлаждения внешнему контуру потребителя. Параллельно с этим через выхлоп происходит выброс продуктов горения. Далее выхлопные газы проходят процесс очистки и удаления оксидов азота, затем охлаждаются в теплообменном аппарате до допустимой температуры (примерно до +50°С) и удаляется конденсат. С помощью лопастных турбовентиляторов газы подаются в систему подачи СО2 на теплицу по трубопроводам (перфорированные трубы ПВХ или перфориванные пленочные рукова) смешиваются с воздухом в теплице и доставляются непосредственно к основаниям растений. В окружающем воздухе содержится около 350 объемных долей углекислого газа. Для активного роста, в зависимости от вида растений, в атмосфере теплицы должно содержаться от 700 до 800 объемных долей СО2. За один час мини-ТЭС мощностью 1 МВт при среднегодовой нагрузке 75 процентов вырабатывает 372 кубических метра углекислого газа нормального давления с содержанием СО2 на уровне 700 ppm. При таком подходе урожайность отдельно взятой теплицы возрастает примерно на 30- 40%.Совместное же использование технологий досвечивания с обогащением углекислым газом приводит к повышению урожайности в 2-2,5 раза! Выгода налицо!
Стоит отметить, что Энергоцентры тепличных комбинатов являются самым эффективным решением для организации автономного энергоснабжения и обеспечивают коэффициент использования топлива (КИТ) системы на уровне 95–97%. Действительно, помимо электрической и тепловой энергии потребитель получает источник углеродного питания растений, что необходимо для интенсивного процесса фотосинтеза. Электрическая энергия расходуется на покрытие собственных нужд и искусственное освещение тепличного хозяйства, а посредством системы утилизации тепла происходит снабжение агрокомплекса тепловой энергией.
Компания "Ролт Инжиниринг", которую представляет ЗАО «Агримодерн» является одной из ведущих российских производителей мини-ТЭЦ модульного исполнения. Эффективное энергоснабжение агрокомплексов, согласно мнению экспертов «Ролт Инжиниринг», может быть построено на базе газопоршневых генераторных установок, работающих в когенерационном режиме по схеме, представленной на рисунке:
Более того, предлагаемая схема позволяет использовать тепло всех контуров охлаждения ГПГУ. Причем с разным температурным графиком. Организация системы отопления с разделением контуров на практике показывает свою эффективность в плане экономии тепла и улучшения температурных полей теплицы. Подобные схемы получили широкое распространение в европейских государствах — Бельгии, Дании, Франции, Испании, Великобритании, Португалии, а достигли своей кульминации в тепличных хозяйствах Нидерландов. Именно здесь многолетний опыт культивирования овощей и цветов сделал эту систему уникальной, не имеющей аналогов в мире.
Модульное (контейнерное) исполнение мини-ТЭЦ как нельзя лучше соответствуют требованиям "тепличников". Электростанция Rolt серии PS с системой утилизации тепла — это серийное изделие высокой степени заводской готовности, которое обеспечивает:
- короткий промежуток времени для проведения строительно-монтажных и пусконаладочных работ;
- невысокие требования к фундаменту;
- простую интеграцию модульной мини-ТЭЦ в систему электро- и теплоснабжения тепличного хозяйства;
- компактное размещения модульной мини-ТЭЦ на ограниченной территории;
- полное соответствие требованиям ГОСТ и СНИП;
- масштабируемость примененного решения;
- высокую степень автоматизации, позволяющий мини-ТЭЦ работать без постоянного присутствия обслуживающего персонала;
- удобную интеграция системы мониторинга и управления мини-ТЭЦ в автоматизированную систему управления тепличным хозяйством.
Результатом проведенной модернизации производства станет существенное увеличение производительности теплиц, повышение надежности и качества электро– и теплоснабжения и, наконец, существенная экономия денежных средств за счет отказа от услуг поставщиков электрической и тепловой энергии.
ГПГУ является главным элементом электростанции ROLT PSG и определяет конструктивное исполнение ограждающей конструкции (блок -модуля) и ее инженерных систем. Именно марка ГПГУ и его производитель определяют то, насколько долго и надежно будет служить ГПЭС ROLT PSG.
В результате функционально-стоимостного анализа и накопленного опыта эксплуатации «Ролт Инжиниринг» серийно использует ГПГУ следующих производителей:
- Caterpillar Inc. (США);
- Jenbacher Gas Engine (Австрия, предприятие входит в состав американской многоотраслевой корпорации GE);
- MWM (Германия, до 2008 г. оборудование выпускалось под маркой Deutz).
Одним из основных критериев оценки является цена электростанции. Причем этот критерий правильнее называть не «ценой», а «ценой владения». Для оценки принимается период 10 лет и проводится анализ капитальных затрат (собственно стоимость установки), КПД и стоимости ее обслуживания в течение выбранного промежутка времени. В расчет принимаются все расходы: технологические жидкости, ЗИП, расходы на проведение сервисных работ и т.д.).
ГПГУ выбранных производителей отличаются обоснованной «ценой владения», высоким качеством изготовления и большим количеством современных научно-конструкторских разработок, что повышает технические и эксплуатационные характеристики готовой электростанции.
Производство газопоршневых электростанций серии ROLT PSG ведется в полном соответствии с российскими стандартами, о чем свидетельствуют выданные сертификаты ГОСТ Р и Разрешение РТН. Все поставляемое оборудование обеспечено документацией на русском языке, выполненной в соответствии с российскими нормами и правилами.
У вас появились вопросы? Свяжитесь с нашими специалистами и получите более подробную информацию о вышеописанных технологиях, вас квалифицированно проконсультируют по стоимости, срокам реализации и оборудованию мини-ТЭЦ тепличного хозяйства. Наши специалисты с удовольствием помогут реализовать Ваши планы, используя весь накопленный опыт.
В целях реализации Федерального закона Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации " ЗАО «Агримодерн» совместно с ООО «РОЛТ Инжиниринг» при поддержке Министерства сельского хозяйства РФ и при участии Республиканской производственно-научной ассоциации «Теплицы России» планируют проведение тематического семинара, касающегося проблем энергосбережения в тепличных хозяйствах.
Семинар состоится с 9 по 11 октября 2013 года в г. Москве.
Данная проблема затрагивает интересы многих тепличных хозяйств, поэтому приглашаем всех заинтересованных лиц посетить наш семинар и, при желании, выступить на нём.
Всю необходимую информацию вы можете получить у наших специалистов:
телефон: 8-499-740-80-69; 8-499-740-87-79
Email: agrimodern@mail.ru, agrimodern@bk.ru