Alternatīvās degvielas spēkstacijas Krievijā

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Dažu pēdējo gadu laikā autonomās spēkstacijas ar gāzes virzuļdzinējiem ir kļuvušas arvien populārākas Krievijā un ārvalstīs. Šīs vienības ir viegli kopjamas un patērē mazāk degvielas nekā tradicionālie dīzeļdzinēji. Turklāt uz gāzes virzuļdzinēja bāzes iespējams salikt kombinētu staciju, kas vienlaikus ražo siltumu un elektroenerģiju.

Ar festivāla Polytech 360 ģenerālpartneri Transmashholding izstrādātājiem runājām par to, kā gāzes virzuļa bloks atšķiras no benzīna vai dīzeļa dzinēja un vai to var uzstādīt parastam auto. Uz mūsu jautājumiem atbildēja AS Transmashholding dīzeļdzinēju izstrādes nodaļas vadītājs Aleksandrs Terekhins un AS Transmashholding dīzeļdzinēju izstrādes projektu vadītājs Igors Ovčiņņikovs.

Būtībā gāzes virzuļdzinēji ir parastie iekšdedzes dzinēji, kuru darbībai tiek izmantota gāze. Pirmās šādas instalācijas parādījās 19. gadsimta beigās un tika izmantotas galvenokārt rūpnīcās, lai darbinātu dažādas ražošanas iekārtas. Vēlāk tos galvenokārt nomainīja elektromotori. Tie arī netiek plaši izmantoti transportā. Taču pēdējos gados gāzes virzuļdzinēju popularitāte ir sākusi augt. Tam ir vairāki iemesli, bet galvenais no tiem ir cenu kāpums šķidrajām ogļūdeņražu degvielām (benzīns, dīzeļdegviela). Mūsdienās gāzes virzuļdzinējus izmanto jaudas ģeneratoros, siltuma ģeneratoros, sūkņos, kompresoros un saldēšanas iekārtās.

N + 1: Kurās rūpnīcās izmanto gāzes virzuļdzinējus un kāpēc?

Gāzes virzuļdzinējus izmanto gandrīz visu pielietojumu spēkstacijās: stacionārajos dzinēju ģeneratoros un spēkstacijās, lokomotīvēs, automobiļos, transporta un tehnoloģiskajās (traktoriem, karjeru iekārtām) un citās.

Dabasgāzes rezerves mūsu valstī un pasaulē ievērojami pārsniedz visu veidu šķidrās ogļūdeņražu degvielas rezerves. Protams, gāzes degvielas izmaksas ir ievērojami zemākas nekā šķidrās ogļūdeņraža degvielas izmaksas. Mūsu valstī šāda veida degvielu varēs izmantot daudzas paaudzes.

Ar ko darbojas šādi dzinēji?

Tie izmanto divu veidu gāzes degvielu. Pirmkārt, tā ir dabasgāze (tajā ir lielākā daļa metāna), ko mēs īpaši sadedzinām savās virtuvēs. Un, otrkārt, naftas gāze, kas iegūta naftas pārstrādē (tajā ir lielākā daļa propāna un butāna). Tieši pēdējo sašķidrinātā veidā pārsvarā izmanto kā motordegvielu automašīnām vai balonos gāzes vasarnīcām.

Lielākā daļa rūpniecisko, kravas automašīnu un autobusu dzinēju izmanto dabīgu saspiestu vai sašķidrinātu gāzi. Pēdējā laikā izskanējuši priekšlikumi par vieglo automobiļu pārbūvi uz dabasgāzes izmantošanu.

Ar ko šāds dzinējs atšķiras no iekšdedzes dzinēja?

Gāzes virzuļdzinējs ir tas pats iekšdedzes dzinējs, bet ar dažām konstrukcijas iezīmēm, kas saistītas ar cita veida degvielas izmantošanu.

Vispirms gala produktam (automašīnai, dīzeļlokomotīvei u.c.) jāuzstāda gāzes uzglabāšanas sistēma un gāzes iekārtas, lai mainītu gāzes parametrus (spiedienu, temperatūru) un padotu to dzinējam.

Pašā dzinēja izmaiņas var iedalīt divās daļās. Tie, kas pieder pirmajam no tiem, ir konstruktīvi un attiecas uz kompresijas pakāpes izmaiņām, cilindru-virzuļu grupas daļu konstrukciju, gaisa padeves un turbokompresora iestatījumiem un citiem elementiem. Pēdējie ir savienoti ar motora aprīkojumu ar ierīcēm gāzes padevei ieplūdes kolektorā vai sadegšanas kamerā.

Vai parastai automašīnai ir iespējams uzlikt gāzes virzuļdzinēju?

Var. Daudzi uzvelk un brauc ar panākumiem. Šādus risinājumus izmanto automašīnās, traktoros, lokomotīvēs, mazos kravnesības komerckuģos un citos transportlīdzekļos.

Transmashholding un gāzes dzinēji

2013. gadā Transmašholdingas rūpnīcā Brjanskā tika ražota manevru dīzeļlokomotīve TEM19. Šī ir pirmā dīzeļlokomotīve pasaulē, kuras virzuļdzinējs darbojas ar dabasgāzi, kuras autonomā padeve tiek uzglabāta šķidrā veidā kriogēnā traukā.

Šobrīd TMH ir uzsācis projektu, lai izveidotu jaunu palielinātas jaudas gāzes manevru dīzeļlokomotīvi TEM29. Tās dizains tiks balstīts uz galvenā aprīkojuma modularitātes principu. Tas ir vērsts uz to resursu izmaksu samazināšanu, kas saistīti ar apkopes un remonta veikšanu ekspluatācijas laikā, izmantojot apvienoto remontu.

Savā uzņēmumā Kolomnā TMH īsteno vairākus projektus, izmantojot alternatīvās degvielas, apgūstot principiāli jauna veida produktu - gāzes dzinēju, kas paredzēti elektroenerģijas un siltuma ražošanai elektrostacijās pamata, rezerves un avārijas vajadzībām, ražošanu.

Pašlaik Kolomnas rūpnīcā tiek būvēts 9GMG gāzes dzinējs-ģenerators manevru dīzeļlokomotīvei TEM29.

TMH Kolomnas rūpnīcā radītie dzinēji kā galveno degvielu izmantos dīzeļdegvielu, dabisko degvielu vai ar to saistīto naftas gāzi, kā arī jēlnaftu ar jaudu no 1000 līdz 3500 kilovatiem.

Tāpat TMH iecerējis izstrādāt gāzes modifikācijas jauniem dīzeļdzinējiem, kas radīti Federālās mērķprogrammas "Nacionālā tehnoloģiskā bāze" dīzeļdzinēju attīstības apakšprogrammas īstenošanas gaitā.

Kāpēc šie dzinēji netiek izmantoti universāli?

Vēsturiski tā ir noticis, ka dažādu veidu šķidrās ogļūdeņražu degvielas galvenokārt izmanto kā motordegvielu. Viņiem ir izveidota plaša infrastruktūra. Attiecīgi, lai paplašinātu gāzes izmantošanu, ir jāpaplašina infrastruktūra, kas saistīta ar tās piegādi uz degvielas uzpildes vietu un galu galā līdz sadegšanas vietai. Šobrīd tas tiek aktīvi īstenots.

Šobrīd perspektīvākais lokomotīvju darbībai, kas darbojas ar gāzes dzinēju degvielu, ir Sverdlovskas dzelzceļa neelektrificētais ziemeļu diapazons. Šajā reģionā ir visi nepieciešamie apstākļi: plakans profils, lieli kravu apjomi, lētas dabasgāzes pieejamība, kā arī ražotnes, uz kuru pamata var uzsākt sašķidrinātās dabasgāzes ražošanu.

Kopumā ritošā sastāva atjaunošanā, kam jāatbilst starptautiskajiem drošības, vides un uzticamības standartiem, mūsdienās liela nozīme ir gāzes kā motordegvielas izmantošanai visu veidu transportā un iekšzemes gāzes transporta un stacionāro iekārtu izveidei.

Kāpēc tos bieži izmanto mazās spēkstacijās?

Tas ir izdevīgi un ekonomiski. Degvielas patēriņš un ekspluatācijas izmaksas ir svarīgi jautājumi rūpnīcas īpašniekam. Gāzes virzuļa blokam īpatnējais degvielas patēriņš uz kilovatu stundā, kas saražots jebkurā slodzes režīmā, ir mazāks nekā gāzes turbīnas blokam. Tas ir saistīts ar to, ka virzuļmašīnu efektivitāte ir 36-45 procenti, savukārt turbīnām tā ir tikai 25-34 procenti.

Gāzes virzuļdzinēju galvenā priekšrocība salīdzinājumā ar dīzeļdzinējiem ir lētāka degviela. Pat tad, ja kā rezerves degvielu izmanto propāna-butāna gāzes maisījumu, gāzes virzuļu ražotnē saražotās elektroenerģijas vienības izmaksas ir 1,3 reizes mazākas nekā dīzeļdegvielas iekārtai.

Gāzes virzuļa bloka darbībai un apkopei atšķirībā no gāzes turbīnas bloka nav nepieciešams augsti kvalificēts inženiertehniskais personāls. Gāzes virzuļdzinēja kārtējo apkopi, starpposma un kapitālremontu var veikt darbības vietā, nepārvietojot iekārtu uz ražotāja vai specializēta uzņēmuma vietni.

Kāds ir iemesls gāzes virzuļu bloku pieaugošajai popularitātei pēdējos gados, neskatoties uz to, ka pati tehnoloģija pastāv jau ilgu laiku?

Elektroenerģijas un siltumenerģijas patēriņa tirgus analīze atklāja, ka aptuveni 30 procentiem patērētāju nav nepieciešama desmitiem un simtiem megavatu jauda un līdz ar to arī obligāta centralizētā elektroapgāde, kuras kopējie zudumi transportēšanas laikā pa tīkliem līdz patērētājam ir līdz 25-30 procentiem.

Turklāt lietotājus neapmierina augstās izmaksas par pieslēgšanos centralizētajiem tīkliem, un kopumā enerģētikas tirgus liberalizācija Krievijā ir izraisījusi krīzi lielu centralizēto energoapgādes sistēmu darbībā.

Gāzes virzuļu tehnoloģijas ir labi piemērotas maza mēroga elektroenerģijas ražošanai, ļoti efektīvi realizē "ekonomiskas" elektroenerģijas ražošanas koncepciju ar minimāliem saražotās siltuma un elektroenerģijas zudumiem. Vietējie autonomie decentralizētie elektroenerģijas un siltumenerģijas kombinētās ražošanas avoti, kuru pamatā ir gāzes virzuļu stacijas, ir ar augstu efektivitāti, ir pilnīgi neatkarīgi no reģionālajiem elektrotīkliem, un līdz ar to no tarifu pieauguma ir uzticami, neprasa izmaksas piegādes izbūvei. un izplatīšanas tīkli.

Gāzes virzuļdzinējus var kombinēt sērijveidā. Kāds ir šādas konsolidācijas ieguvums salīdzinājumā ar iekārtu atsevišķu izmantošanu?

Ne tikai gāzes virzuļdzinējus, bet arī dīzeļus var apvienot "akumulatoros". Tas viss ir atkarīgs no stacionārās spēkstacijas īpašībām un prasībām. Jo īpaši ļoti bieži atsevišķus moduļus var nogādāt uzstādīšanas un ekspluatācijas vietā tikai ar helikopteru. Bet ir īpašas spēkstacijas, kuru galvenā prasība ir maksimālā iespējamā jauda vienā blokā.