Нетрадиционная энергетика

Большинство домовладельцев крайне озабочены ростом цен на электроэнергию. А вот обладатели блочных теплоэлектроцентралей, напротив, весьма довольны таким развитием событий и, если цены на электричество продолжат расти, даже окажутся в выигрыше. Рассмотрим подробнее чудо-технику, дающую подобные преференции. В настоящее время теплоэнергоблок является наиболее эффективным средством преобразования энергии первичного источника (такого, например, как природный газ) одновременно в тепло для отопления дома и подогрева воды и электроэнергию. В чем заключаются преимущества данного принципа?

При традиционной выработке электроэнергии даже на самых современных угольных или газовых электростанциях потери в виде побочного тепла по-прежнему составляют 45-60%. Так называемая блочная теплоцентраль позволяет непосредственно на месте монтажа переводить полученную энергию в тепло или электричество. Применяемое при этом топливо - в основном природный или сжиженный газ - используется дважды.

Топливо приводит в действие мотор, подключенный к генератору выработки электроэнергии (подобно автомобильному генератору). Производимое таким образом электричество можно расходовать непосредственно на собственные нужды или вбрасывать в общественную сеть. Выработанное агрегатом тепло в основном с помощью теплообменника передается в отопительную систему дома, как правило, через резервный аккумулятор в виде промежуточной станции. Поскольку процесс преобразования энергии сопровождается очень низкими потерями, общий КПД прибора достигает 90%, при этом наблюдается также резкое снижение уровня выбросов COj.

Когенераторные установки
Блочные (или микро) ТЭЦ, к которым относится когенераторное оборудование, выпускают различной мощности: от рассчитанных на обеспечение энергией и теплом города или поселка до предназначенных для отдельных жилых домов агрегатов, габариты которых сопоставимы с холодильником или морозильником. Такие модели используют вместо отопительного котла с целью производства необходимого тепла - как для отопления помещений, так и для подогрева воды. Для установки потребуется подключение, например, к газопроводу, а также к дымоходу для отвода отработанных газов. Особенно интересное решение для одно- и двухквартирных домов с нормальной или низкой тепловой нагрузкой представляют микро-ТЭЦ с электрической мощностью от 1 до 3 кВт. Теплоотдача агрегата варьируется в зависимости от модели от 2,8 до 16 кВт.

На практике это означает, что прибор комбинируется с дополнительной встроенной газовой горелкой либо с отдельным котлом для покрытия пиковых нагрузок, чтобы при необходимости полностью удовлетворять потребность здания в тепле. Блочные ТЭЦ снабжены четко отлаженной регулирующей техникой, в задачу которой входит заблаговременно заботиться о том, чтобы дополнительное отопление функционировало как можно меньше и с минимальной мощностью. Это способствует увеличению срока службы когенераторной установки.

Различаются микро-ТЭЦ базовыми технологиями. Их три:
- двигатель внутреннего сгорания (двигатель Отто) и внешнего сгорания (двигатель Стерлинга);
- паровой двигатель;
- топливный элемент.

Так, на рынке имеется функционирующая на газовом топливе микро-ТЭЦ с двигателем внутреннего сгорания, в частности, производства Whispergen и Remeha. Доступна газовая микроТЭЦ фирмы Otag, в которой применен паровой двухцилиндровый двигатель. Планируется наладить серийное производство обладаюш;их высокой эффективностью когенераторных установок на топливных элементах, способных превращать топливо -водород, полученный из природного газа, непосредственно в электричество, так что генератор в данном случае не требуется. Следует также учесть, что разные модели отличаются по уровню эксплуатационного шума.

Тепло или электричество
Режим функционирования блочной ТЭЦ зависит от потребности в тепле и электроэнергии, а также от связанных с этим затрат. Принципиально различаются два типа микроТЭЦ: с приоритетом выработки тепла или электричества. В первом случае установка рассчитана на соответствующую тепловую нагрузку здания и приводится в действие только при фактической потребности в тепле. Получаемое при этом электричество расходуется либо в самом доме, либо направляется в общественную электросеть. Агрегат, специализирующийся на выработке электричества, активизируется, когда в доме требуется электроэнергия, а параллельно образующееся тепло утилизируется или аккумулируется. Такой режим эксплуатации используется гораздо реже, а соответствующую когенераторную установку часто называют домашней электростанцией.

Вне зависимости от режима эксплуатации, микроТЭЦ должна быть подключена к электросети. Ведь только так можно сбрасывать излишки электроэнергии или получать недостающее электричество из сети, когда его расход на бытовые нужды больше производимого либо агрегат не работает. Важно помнить: неправильно настроенная установка работает неэффективно, что сопряжено с неоправданными расходами. Предпосылками для рентабельной эксплуатации микроТЭЦ является достаточно высокая потребность тепла в доме.

В идеале
Для обеспечения максимального количества рабочих часов с полной нагрузкой нужно, чтобы эффективная мощность была относительно низкой. Одновременно соотношение между производимым током и выработанным теплом по возможности должно быть наиболее выигрышным. Это происходит, когда на произведенный 1 кВт-ч тепла генерируется как можно больше электричества. Агрегат окупается тем быстрее, чем дольше он работает и производит электроэнергию. Ее можно использовать в личном хозяйстве или направлять в общественную сеть. Потребление собственного электричества намного выгоднее, чем его приобретение у поставщиков.

Дополнительное оснащение
Поскольку блочная ТЭЦ одновременно вырабатывает тепло и электричество, необходимо позаботиться об отводе тепла в летнее время. С этой целью применяют достаточно большой буферный накопитель (тепловой аккумулятор), позволяющий надолго запасти тепловую энергию. Чем больше подобный резервуар, тем проще разнести по времени расход и производство тепла. Благодаря этому увеличивается продолжительность эксплуатации модулирующего прибора, реже происходят включение и выключение, что продлевает срок службы оборудования. Вдобавок повышается уровень комфорта: например, в холодный зимний день потребуются хороший обогрев помещений и довольно много горячей воды для ванны и душа. Однако следует учесть, что при слишком большом накопителе возрастают и потери на горячий резерв, вызванные естественным охлаждением аккумулятора. Поэтому в конкретных условиях нужно выбирать оптимальный объем резервуара для соответствующих потребностей.

Если предусмотрена комбинация микроТЭЦ с тепловым насосом, солнечными коллекторами или каминной печью с водяным контуром, все оборудование должно быть очень тщательно спроектировано, чтобы гарантировать безубыточную эксплуатацию. Ведь затраты на приобретение микроТЭЦ (включая резервуар и дополнительное оснащение) составляют совсем немалые суммы. Зато вложенные средства со временем оправдают себя за счет отказа от потребления сторонней электроэнергии или благодаря доходу от сброса выработанного электричества в общественную сеть. К тому же в ряде стран (например, в США, Германии) государство обеспечивает льготное кредитование всех желающих установить у себя в жилище подобное оборудование. Хорошо бы их опыт применять и у нас в стране.