Kraftverk for alternativt brensel i Russland

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

I løpet av de siste årene har autonome kraftverk med gassstempelmotorer blitt stadig mer populære i Russland og i utlandet. Disse enhetene er enkle å vedlikeholde og bruker mindre drivstoff enn tradisjonelle dieselenheter. I tillegg, på grunnlag av en gassstempelmotor, er det mulig å sette sammen en kombinert stasjon som samtidig genererer varme og elektrisitet.

Vi snakket med utviklerne fra Transmashholding, generalpartneren til Polytech 360-festivalen, om hvordan en gassstempelenhet skiller seg fra en bensin- eller dieselmotor og om den kan installeres på en vanlig bil. Spørsmålene våre ble besvart av Alexander Terekhin, leder for dieselmotorutviklingsavdelingen ved Transmashholding JSC, og Igor Ovchinnikov, prosjektleder for dieselingeniørutviklingen ved Transmashholding JSC.

I hovedsak er gassstempelmotorer konvensjonelle forbrenningsmotorer som bruker gass til drift. De første slike installasjonene dukket opp på slutten av 1800-tallet og ble hovedsakelig brukt i fabrikker for å drive ulike produksjonsutstyr. Senere ble de hovedsakelig erstattet av elektriske motorer. De er heller ikke mye brukt i transport. Men de siste årene har populariteten til gassstempelmotorer begynt å vokse. Det er flere grunner til dette, men den viktigste er økningen i prisene på flytende hydrokarbondrivstoff (bensin, diesel). I dag brukes gassstempelmotorer i kraftgeneratorer, varmegeneratorer, pumper, kompressorer og kjøleaggregater.

N + 1: I hvilke anlegg brukes gassstempelmotorer og hvorfor?

Gassstempelmotorer brukes i kraftverk med nesten alle bruksområder: stasjonære motorgeneratorer og kraftverk, lokomotiv, bil, transport og teknologi (for traktorer, steinbruddsutstyr) og andre.

Naturgassreservene i vårt land og i verden overstiger reservene av flytende hydrokarbondrivstoff av alle typer betydelig. Naturligvis er kostnadene for gassdrivstoff betydelig lavere enn for flytende hydrokarbondrivstoff. I vårt land vil mange generasjoner kunne bruke denne typen drivstoff.

Hva fungerer slike motorer på?

De bruker to typer gassdrivstoff. For det første er det naturgass (den inneholder mesteparten av metanet), som vi brenner spesielt på kjøkkenet vårt. Og for det andre petroleumsgass fra oljeraffinering (den inneholder mesteparten av propan og butan). Det er sistnevnte i flytende tilstand som for det meste brukes som drivstoff for biler eller i sylindere for gasshytter.

De fleste industri-, lastebil- og bussmotorer bruker naturlig komprimert eller flytende gass. Den siste tiden har det kommet forslag om konvertering av personbiler til bruk av naturgass.

Hvordan skiller en slik motor seg fra en forbrenningsmotor?

En gassstempelmotor er den samme forbrenningsmotoren, men med noen designfunksjoner knyttet til bruken av en annen type drivstoff.

Først og fremst må et gasslagringssystem og gassutstyr monteres på sluttproduktet (bil, diesellokomotiv, etc.) for å endre gassparametrene (trykk, temperatur) og levere det til motoren.

Endringene i selve motoren kan deles i to deler. De som tilhører den første av dem er av konstruktiv karakter og relaterer seg til endringer i kompresjonsforholdet, utformingen av deler av sylinder-stempelgruppen, lufttilførsel og turboladerinnstillinger og andre elementer. Sistnevnte er koblet til motorutstyret med enheter for å tilføre gass til inntaksmanifolden eller forbrenningskammeret.

Er det mulig å sette en gassstempelmotor på en vanlig bil?

Kan. Mange legger på og sykler med hell. Slike løsninger brukes i biler, traktorer, lokomotiver, små dødvekts kommersielle skip og andre kjøretøy.

Transmashholding og gassmotorer

I 2013 ble et skiftende diesellokomotiv TEM19 produsert ved Transmashholding-anlegget i Bryansk. Dette er det første diesellokomotivet i verden hvis stempelmotor går på naturgass, hvis autonome forsyning lagres i flytende form i en kryogen beholder.

For tiden har TMH startet et prosjekt for å lage et nytt gassskiftende diesellokomotiv TEM29 med økt kraft. Designet vil være basert på prinsippet om modularitet til hovedutstyret. Det er rettet mot å redusere kostnadene for ressursene som er involvert i å utføre vedlikehold og reparasjoner under drift på grunn av bruk av aggregerte reparasjoner.

Ved sin virksomhet i Kolomna gjennomfører TMH en rekke prosjekter ved bruk av alternativt brensel, og mestrer produksjonen av en fundamentalt ny type produkt - gassmotorer designet for å generere elektrisitet og varme i kraftverk for grunnleggende, backup- og nødformål.

For øyeblikket er en 9GMG-gassmotorgenerator for TEM29 skiftende diesellokomotiv under bygging ved Kolomna-anlegget.

Motorene, laget ved TMH Kolomna-anlegget, vil bruke diesel, naturlig brensel eller tilhørende petroleumsgass, samt råolje i effektområdet fra 1000 til 3500 kilowatt som hoveddrivstoff.

TMH har også til hensikt å utvikle gassmodifikasjoner av nye dieselmotorer opprettet under implementeringen av underprogrammet for utvikling av dieselmotorer til Federal Target Program "National Technological Base".

Hvorfor brukes ikke disse motorene universelt?

Det skjedde historisk at forskjellige typer flytende hydrokarbondrivstoff hovedsakelig brukes som motordrivstoff. Det er laget en bred infrastruktur for dem. Følgelig, for å utvide bruken av gass, er det nødvendig å utvide infrastrukturen knyttet til leveringen til stedet for tanking og til slutt til forbrenningsstedet. Dette jobbes nå aktivt med.

For øyeblikket er den mest lovende for driften av lokomotiver som kjører på gassmotordrivstoff den ikke-elektrifiserte nordre delen av Sverdlovsk-jernbanen. Denne regionen har alle nødvendige forhold: en flat profil, store mengder last, tilgjengeligheten av billig naturgass, samt produksjonsanlegg, på grunnlag av hvilke produksjonen av flytende naturgass kan startes.

Generelt er bruk av gass som drivstoff i alle typer transport og etablering av innenlandsk gasstransport og stasjonært utstyr av stor betydning i dag for fornyelsen av det rullende materiellet, som skal oppfylle internasjonale sikkerhets-, miljø- og pålitelighetsstandarder.

Hvorfor brukes de ofte i små kraftverk?

Det er lønnsomt og økonomisk. Drivstofforbruk og driftskostnader er viktige saker for anleggseieren. En gassstempelenhet har et spesifikt drivstofforbruk per kilowatt per time produsert under enhver belastningsmodus mindre enn for en gassturbinenhet. Dette skyldes at effektiviteten til stempelmaskiner er 36-45 prosent, mens den for turbiner kun er 25-34 prosent.

Den største fordelen med gassstempelmotorer fremfor dieselmotorer er billigere drivstoff. Selv når en propan-butangassblanding brukes som reservedrivstoff, er kostnaden for en enhet elektrisk energi produsert på et gassstempelanlegg 1, 3 ganger mindre enn på en diesel.

Drift og vedlikehold av en gassstempelenhet, i motsetning til en gassturbinenhet, krever ikke høyt kvalifisert ingeniørpersonell. Rutinemessig vedlikehold, mellomliggende og overhalingsreparasjoner av en gassstempelmotor kan utføres på driftsstedet uten å flytte enheten til stedet til produsenten eller en spesialisert bedrift.

Hva er årsaken til den økende populariteten til gassstempelenheter de siste årene, til tross for at selve teknologien har eksistert i lang tid?

Analyse av forbrukermarkedet for elektrisk og termisk energi avdekket at rundt 30 prosent av forbrukerne ikke trenger titalls og hundrevis av megawatt kraft og derfor obligatorisk sentralisert kraftforsyning, hvis totale tap under transport gjennom nettverkene til forbrukeren er opptil 25-30 prosent.

I tillegg er brukerne ikke fornøyde med de høye kostnadene ved å koble til sentraliserte nettverk, og generelt har liberaliseringen av energimarkedet i Russland ført til en krise i driften av store sentraliserte energiforsyningssystemer.

Gassstempelteknologier er godt egnet for småskala kraftproduksjon, implementerer konseptet "økonomisk" kraftproduksjon veldig effektivt med minimalt tap av generert varme og elektrisitet. Lokale autonome desentraliserte kilder til kombinert produksjon av elektrisitet og varme basert på gassstempelanlegg har høy effektivitet, er helt uavhengige av regionale kraftnett, og følgelig, fra veksten av tariffer, er pålitelige, krever ikke kostnader for bygging av forsyning og distribusjonsnettverk.

Gassstempelmotorer kan kombineres i serie. Hva er fordelen med en slik konsolidering i forhold til separat bruk av installasjoner?

Ikke bare gassstempelmotorer, men også dieselmotorer kan kombineres til "batterier". Alt avhenger av funksjonene og kravene til det stasjonære kraftverket. Spesielt kan svært ofte individuelle moduler bare leveres til installasjons- og operasjonsstedet med helikopter. Men det er spesielle kraftverk, hvor hovedkravet er maksimal kraft i en enhet.