Когенерация: как из одного газа получить электричество и тепло

Что такое когенерация

Когенерация — это одновременное производство электрической и тепловой энергии из одного топлива. В нашем случае топливо — природный газ, а установка — газопоршневая.

Логика простая. Газ сжигается в двигателе, двигатель вращает генератор, генератор вырабатывает электричество. При этом двигатель сильно нагревается, а выхлопные газы уходят горячими. В обычной схеме это тепло рассеивается впустую. В когенерационной оно снимается теплообменниками и уходит потребителю — на отопление, горячую воду или технологический процесс.

Откуда берётся КПД 85–90%

Электрический КПД газопоршневой установки — порядка 40%. Это значит, что в электричество превращается меньше половины энергии газа. Ещё примерно столько же уходит в тепло: часть с охлаждающей жидкостью двигателя, часть с выхлопными газами.

Когда это тепло утилизируется и находит потребителя, полезно используется уже не 40%, а 85–90% энергии топлива. Отсюда и разница с традиционной электростанцией, где тепло уходит в атмосферу через градирни.

Кому это подходит

Когенерация даёт эффект при совпадении трёх условий.

• Есть постоянная электрическая нагрузка. Экономический порог начинается примерно от 100–150 кВт потребляемой мощности.
• Режим работы не менее 12 часов в сутки. Оборудование окупается наработкой: чем больше часов, тем быстрее.
• Есть куда девать тепло. Отопление, горячее водоснабжение, сушка, пропарка, любой технологический процесс с нагревом.

Отраслей, где это сходится, много: пищевые производства, агрохолдинги и птицефабрики, тепличные комплексы, гостиницы, торговые центры, водоканалы, деревообработка.

Экономика проекта

Ключевая цифра — себестоимость собственного киловатт-часа. При типовых параметрах она составляет около 3,5 ₽/кВт·ч, что в 2–3 раза дешевле сетевого тарифа. Тепло при этом достаётся фактически бесплатно: оно всё равно образуется в процессе.

^* Топливо относится целиком на электрическую выработку, поэтому тепло в расчёте проходит по нулевой стоимости. Это принятый метод распределения затрат в когенерации, а не утверждение, что тепло берётся ниоткуда: при ином методе распределения часть стоимости газа легла бы на тепловую энергию.

Срок окупаемости сильно зависит от текущего тарифа, цены газа и числа часов работы. Встречаются проекты и с меньшим сроком, но это редкость, и планировать на неё не стоит.

Что нужно для запуска

Практический список того, без чего проект не поедет.

1. Газ. Магистральный или сжиженный. Нужен подтверждённый объём — установка потребляет ощутимо, и лимита может не хватить.
2. Площадка. Современные установки поставляются в контейнерном исполнении и ставятся на подготовленное основание рядом со зданием, отдельное здание строить не требуется.
3. Точка подключения тепла. Врезка в существующий контур отопления или горячего водоснабжения.
4. Разрешительная часть. Технические условия на газ, проект, согласования, регистрация оборудования.

Сроки реализации зависят в основном не от монтажа, а от разрешительной части и сроков поставки оборудования.

Когенерация, тригенерация и энергосервис

Два уточнения, которые часто возникают в разговоре.

Тригенерация — та же схема плюс абсорбционная холодильная машина, которая превращает часть тепла в холод. Имеет смысл там, где летом нужен холод: пищевые производства, склады, дата-центры. Иначе установка летом простаивает по теплу.

Энергосервис — не технология, а способ финансирования. Оборудование покупает и обслуживает подрядчик, предприятие не вкладывает деньги и расплачивается из достигнутой экономии. Подходит, если капитальных вложений нет или они нужны на профильную деятельность. Подробнее — на странице энергосервисной модели.