Использование местных биоресурсов для энергоснабжения п. Белореченский
Основные варианты повышения эффективности теплоэлектроснабжения сельскохозяйственных объектов в условиях Иркутской области. Использование когенерационной системы на биогазе для теплоэнергоснабжения сельскохозяйственного предприятия "Белореченское".
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.01.2019 |
| Размер файла | 662,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Использование местных биоресурсов для энергоснабжения п. Белореченский
В.О. Кот, А.А. Манукян,
В.В. Хан, Н.П. Деканова
Аннотации
Рассматриваются варианты повышения эффективности теплоэлектроснабжения сельскохозяйственных объектов в условиях Иркутской области. В качестве одного из перспективных направлений для сельскохозяйственного предприятия "Белореченское" предлагается когенерационная система на биогазе. Приводятся технико-экономические характеристики предлагаемой системы. Используется комплексный подход учета основных факторов, влияющих на эффективность теплоснабжения сельскохозяйственных объектов. На примере СХОАО "Белореченское" показана перспективность когенерационной биогазовой системы теплоэлектроснабжения сельскохозяйственного предприятия. Для сельскохозяйственных районов, располагающих значительными биоресурсами, когенерационные биогазовые установки во многих случаях могут стать серьезной альтернативой типовым традиционным системам теплоэлектроснабжения.
Ключевые слова: системы теплоснабжения; мини-газовая турбина; биогаз; когенерационная установка.
The article considers the options for increasing the efficiency of heat and power supply of agricultural facilities in the Irkutsk region. As one of the promising directions for the agricultural enterprise Belorechenskoye, a cogeneration system on biogas is proposed. The technical and economic characteristics of the proposed system are given. The complex approach of the account of the basic factors influencing efficiency of a heat supply of agricultural objects is used. Using the example of the Belorechenskoye forestry enterprise, the perspective of the cogeneration biogas heat and power supply system of the agricultural enterprise is shown. The authors conclude that for agricultural areas with significant bioresources, cogeneration biogas plants can in many cases become a serious alternative to standard traditional heat and power supply systems.
Keywords: heat supply systems; mini gas turbine; biogas; cogeneration plant.
теплоэнергоснабжение когенерационная система биогаз
Основное содержание исследования
Одной из серьезнейших проблем народного хозяйства России, является низкая эффективность систем теплоснабжения. По официальным данным, 31 % источников тепловой энергии и 68 % теплосетей эксплуатируются с превышением нормативного срока службы [1, 2]. Особенно высоки потери при производстве и передаче тепловой энергии в системах теплоснабжения малых и средних населенных пунктов в сельскохозяйственных районах Иркутской области. На многих теплоисточниках КПД котлов составляет 60-65 %. Очень высоки потери тепловой энергии в сетях, в некоторых населенных пунктах потери достигают 80 % [3, 4]. Такая ситуация приводит к серьезным социальным и экологическим последствиям. Низкая эффективность систем теплоснабжения населенных пунктов Иркутской области является одним из факторов замедленного экономического развития сельскохозяйственных районов, низкого уровня жизни населения, ведет к оттоку населения. Традиционные централизованные системы теплоснабжения с использованием угольных котлов во многих случаях неперспективны. Требуются новые подходы с использованием современных технологий. Варианты альтернативных подходов могут быть следующими: переход на теплоисточники с когенерацией; использование более экономичных видов топлива; оптимизация схемы теплоснабжения за счет перевода части объектов на работу с автономными теплоисточниками. При этом должны учитываться конкретные условия функционирования и характеристики объектов.
Одним из удачных альтернативных решений может быть применение биотоплива (пеллеты, биогаз [10] и др.). Перспективным направлением повышения эффективности распределенной энергетики является внедрение когенерационных установок, использующих в качестве топлива биогаз. Биогаз вырабатывают в специальных установках из бытовых и сельскохозяйственных отходов. Когенерация позволяет получать электроэнергию и тепло от одного источника. Сама когенерационная установка представляет собой мини-теплоэлектроцентраль с КПД от 85 до 90 %. Данные установки функционируют как на традиционном природном газе, так и на любом другом альтернативном газе с содержанием метана 50-65 процентов, что делает их универсальными. Современные когенерационные биогазовые установки обеспечивают производство электрической и тепловой энергии посредством утилизации отходов предприятий сельскохозяйственного сектора, а также городских мусорных свалок и канализации. В настоящее время данная технология является самой перспективной для использования во всех цивилизованных странах мира, так как предусматривает использование биогаза в качестве топлива для когенерационных установок.
Свойства биогаза являются одним из главных параметров, которые влияют на пригодность его использования в качестве топлива для двигателя когенерационной установки. При оценке его пригодности как топлива важны следующие характеристики:
1. Содержание метана CH4. Нормальное содержание - 55…65 %. Mинимально допустимой считается 50-процентная концентрация.
2. Давление биогаза. При сжигании в когенерационной установке давление газа находится в пределах от 1,5 до 10 кПа.
3. Постоянство качества газа.
4. Содержание вредных веществ (прежде всего, соединений серы, фтора и хлора) - эти соединения могут вызвать коррозию компонентов всасывающего тракта и внутренних частей двигателя, соприкасающихся со смазочным маслом.
Для выработки биогаза высокого качества необходимо применять биоэнергетические установки с дополненными элементами очистки получаемого биогаза от углекислого газа и соединений серы до состояния практически чистого метана. Это одна из важнейших проблем в производстве биогаза.
Когенерационные установки используются не только в качестве резервных, вспомогательных источников тепло - и электроэнергии, но и как независимые мини-ТЭЦ. Их можно строить вблизи от потребителя, поэтому нет необходимости в создании дорогостоящих линий электропередач и подстанций. Применение подобных установок позволяет отапливать довольно крупные промышленные объекты или группы жилых или общественных зданий и снабжать их электроэнергией. Мощность единичной когенерационной системы варьируется от 24 до 2000 кВт. Рекомендуемая минимальная мощность для хорошей экономической эффективности - от 120 кВт.
Стоит отметить экономическую выгоду от использования когенерационных установок:
общая стоимость произведенной с помощью когенерации электрической и тепловой энергии в 2-2,5 раза ниже централизованной поставки.
окупаемость когенерационных установок - 2,5…4 года.
срок эксплуатации когенерационных установок составляет примерно 25-30 лет, в течение которых они могут окупиться примерно десять раз.
На рис.1 представлена схема когенерационной биогазовой установки. Преимущества газовой турбины: отсутствие водяной системы охлаждения; возможность эффективной утилизации тепловой энергии.
Рассмотрим основные параметры биогазовой когенерационной энергетической установки для сельскохозяйственного объединения акционерного общества "Белореченское" (СХОАО "Белореченское"). Основной его деятельностью является производство куриных яиц и их переработка. Поголовье кур несушек насчитывает 1 650 тыс. гол. Постоянная работа с улучшением генетического потенциала куриц и освоение новейших технологий по содержанию и выращиванию птицы позволило достичь значительных результатов - сегодня предприятие получает от одной курицы-несушки до 343 яиц в год. Валовое производство яиц - 576 млн. штук в год. Мясо кур - 2 300 тонн. Отрасль животноводства - наиболее интенсивно развивающаяся.
Рис.1. Технологическая схема газотурбинной когенерационной установки на биогазе
За последние годы поголовье крупнорогатого скота увеличилось более чем на 12 тыс. голов. Ежегодно производится до 38 тыс. тонн молока и 1 650 тонн мяса. Каждая третья кружка молока, поступающая на стол иркутян, произведена на СХОАО "Белореченское". Предприятие успешно освоило производство и хранение картофеля, свеклы, моркови, лука, капусты по голландской технологии. Это позволило существенно увеличить урожайность и снизить потери при хранении. Сегодня "Белореченское" производит более 29 тыс. тонн овощей и картофеля.
На рис.2 и 3 изображен ежемесячный расход электрической и тепловой энергии на данном сельскохозяйственном предприятии.
Рис.2. Расход энергии на отопление и горячее водоснабжение СХОАО "Белореченское"
Рис.3. Расход электроэнергии СХОАО "Белореченское"
Продукция биогазовой станции на 1 м3 биогаза:
· 5,4-7,92 МДж электроэнергии и 10,08-14,76 МДж тепла или эквивалент 1 л дизельного топлива;
· 0,3-0,4 м3 углекислого газа;
· 4-4,5 кг сухого вещества удобрений;
· 35-40 л воды.
Из 22 713 718,22 м3 биогаза можно получить до 179 892 648,1 МДж (49 970 180,04 кВт·ч) электроэнергии.
Результаты расчета экономически обоснованного тарифа на основе необходимой валовой выручки показывают следующее.
Необходимый для реализации инвестиционного проекта объем финансирования составляет 230 млн. рублей. В качестве источников инвестиций предполагается использовать собственные средства инициатора проекта - прибыль, полученную от осуществляемой деятельности.
В табл.1 представлены результаты расчета потенциала производства биогаза за счет утилизации отходов животноводства.
Таблица 1. Потенциал выхода биогаза
|
Группы животных |
Выход навоза за сутки, т |
Выход навоза за год, т |
Удельный выход биогаза, м3/т |
Всего биогаза за год, м3 |
|
|
Быки |
253,84 |
92 651,6 |
90 |
8 338 644 |
|
|
Коровы |
365,75 |
133 498,75 |
25,3 |
3 377 518,37 |
|
|
Телята |
8,49 |
3 098,85 |
90 |
278 896,5 |
|
|
Птица |
355,95 |
129 921,75 |
80 |
10 393 740 |
|
|
Лошади |
14,13 |
5 157,45 |
63 |
324 919,35 |
|
|
Итого |
- |
22 713 718,22 |
Кроме того, рассматривается возможность получения государственной поддержки в виде субсидии на компенсацию инвестиционных затрат проекта. Привлечение заемных средств не планируется.
Предполагается, что инвестиционная стадия проекта будет реализована в течение 1 года с момента начала финансирования.
График осуществления инвестиционных затрат представлен в табл.2.
Таблица 2. График осуществления инвестиционных затрат на строительство биогазовой установки, млн рублей
|
Статья затрат |
1кв. |
2 кв. |
3 кв. |
4 кв. |
Всего за 1-4 кв. |
|
|
Изготовление оборудования |
60 |
60 |
30 |
20 |
170 |
|
|
Поставка и монтаж оборудования |
- |
24 |
24 |
|||
|
Закупка дополнительного оборудования и контрольно-измерительных приборов |
7,2 |
- |
7,2 |
|||
|
Пусконаладочные работы |
12 |
12 |
24 |
|||
|
Непредвиденные расходы |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
4,8 |
|
|
Итого |
61,2 |
61,2 |
74,4 |
33,2 |
230 |
Поскольку концепция реализации проекта предполагает сокращение расходов его инициатора на электро- и теплоэнергию, следовательно, положительный эффект будет отражаться в размере экономии последних в процессе хозяйственной деятельности. В таком случае величина экономии расходов в денежном выражении определяется как разница между рыночной стоимостью производимой энергии и затратами на эксплуатацию биогазовой установки.
Кроме того, к размеру положительного эффекта от реализации проекта отнесена рыночная стоимость получаемых в процессе работы установки органических удобрений, которые могут быть как использованы для нужд инициатора проекта, так и проданы.
Таким образом, потенциальные доходы от эксплуатации установки сформированы на основании плана выработки энергии для использования объемов и рыночных цен на энергию.
Тариф на электроэнергию для предприятия СХОАО "Белореченское" принят на уровне среднерыночного для юридических лиц в размере 0,93 руб. /МДж (3,36 руб. /кВт·ч). Рост тарифа заложен на уровне 6 % в год в соответствии с решением Правления Федеральной службы по тарифам (согласно которому среднегодовой рост предельных уровней тарифов на электроэнергию составит 5,4-6,4 %).
Тариф на тепло для предприятия СХОАО "Белореченское" принят на уровне 213,6 руб. /ГДж (895 руб. /Гкал). Рост тарифа заложен на уровне 4,5 % в год (в соответствии с решением Правления Федеральной службы по тарифам на тарифы на теплоэнергию, вырабатываемую в комбинированном режиме, закладывается рост на 4-6 % в год).
Исходя из вышесказанного, сформирована плановая величина потенциального дохода от реализации проекта (табл.3). Прогноз эксплуатационных затрат сформирован на основе плана выработки энергии и удобрений и планируемого уровня расхода ресурсов для эксплуатации установки. Потребность в персонале для выполнения проекта сформирована на основе данных функционирующих производств и разрабатываемых проектов. Реализация проекта предполагает формирование штата работников из персонала организации, на территории которого будет размещено производство (непроизводственный персонал - бухгалтер, водитель, охранник и так далее), для работы по совместительству, а также привлеченного на постоянной основе производственного персонала.
Таблица 3. Потенциальный доход от реализации проекта
|
Показатели |
2018 |
2019 |
2020 |
Итого |
|
|
Электроэнергия |
|||||
|
Объем реализации, МДж |
86 400 000 |
86 400 000 |
86 400 000 |
241 920 000 |
|
|
Цена реализации, руб. за МДж |
0,93 |
0,93 |
0,93 |
||
|
Выручка от реализации, руб. |
80 640 000 |
80 640 000 |
80 640 000 |
||
|
Тепло |
|||||
|
Объем реализации, ГДж |
18 756 |
18 756 |
18 756 |
12 028 800 |
|
|
Цена реализации, руб. за ГДж |
213,6 |
213,6 |
213,6 |
||
|
Выручка от реализации, руб. |
4 009 600 |
4 009 600 |
4 009 600 |
||
|
Удобрения |
|||||
|
Объем реализации, т |
825 |
1 238 |
1 650 |
1 597 000 |
|
|
Цена реализации, руб. за т |
400 |
400 |
400 |
||
|
Выручка от реализации, руб. |
330 000 |
525 000 |
742 000 |
||
|
Итого |
- |
255 545 800 |
Маржинальный анализ затрат и определение точки безубыточности реализации проекта показывает, что для обеспечения безубыточной деятельности объем потребления энергии при выходе на полную производственную мощность должен составлять не менее 9 459 тыс. руб. При этом объем выработки энергии не должен быть ниже 11 412 000 МДж. Таким образом, запас финансовой прочности проекта при выходе на полную производственную мощность составит 98,8 %.
Результаты работы показывают, насколько важно рассматривать проблемы повышения энергетической эффективности возобновляемых источников энергии на основе системного подхода, с учетом внешних факторов, предполагаемого развития систем энергопотребления и перспективного развития объекта.
Технико-экономическое исследование предлагаемых мероприятий по повышению энергетической эффективности сельскохозяйственного предприятий показывает, что вариант внедрения когенерационной биогазовой установки для СХОАО "Белореченское" может оказаться высокорентабельным. С учетом перспектив развития предприятия использование такой установки для нужд его электро - и теплоснабжения вполне оправдано. Производство и использование биогаза на основе утилизации отходов сельскохозяйственного производства обеспечивает дополнительные экологические эффекты, так как в настоящее время проблема складирования таких отходов стоит достаточно остро. Кроме того, отходы сельскохозяйственного производства при производстве биогаза превращаются в ценное органическое удобрение. Предлагаемая технология перспективна для многих сельскохозяйственных предприятий Иркутской области.
Библиографический список
1. Системные исследования в энергетике / Л.С. Беляев, Б.Г. Санеев, С.П. Филиппов [и др.]; под ред.Н.И. Воропая. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000.558 с.
2. Перов А. Зачем реформа теплоснабжения? [Электронный ресурс]. URL: https: // eadaily.com/ru/news/2016/06/18/reforma-teplosnabzheniya-v-rossii-esli-nichego-ne-delat-tarify-tozhe-budut-rasti (22.02.2017).
3. План мероприятий ("дорожная карта")"Внедрение целевой модели рынка тепловой энергии": утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 02.10.2014 № 1949-р.
4. Хан В.В., Деканова Н.П., Романова Т.А. Разработка и технико-экономическое обоснование мероприятий по повышению энергетической эффективности систем энергопотребления рекреационных объектов Прибайкалья // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2016. № 4 (19). С.146-156.
5. Хан В.В., Деканова Н.П., Романова Т.А., Шараева С.А. Комплексный анализ эффективности энергосберегающих мероприятий для объектов социальной сферы Восточной Сибири на основе системного подхода // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2017. Т.7, № 1. С.84-93.
6. Roboam X. (Ed.) Systemic Design Methodologies for Electrical Energy Systems. ISTE Ltd., John Wiley & Sons, Inc., 2012. XV.374 p.
7. Деканова Н.П., Хан В.В. Подходы теории нечетких множеств в задачах диагностики тепловых сетей и объектов теплопотребления // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2011. № 4 (32). С.96.
8. A Review of the Application of Multiobjective Evolutionare Fuzzy Systems: Current Status and Further Directions / M. Fazzolari, etc. // IEEE Trans. Fuzzy Systems. 2013. Vol.21., № 1. P.45.
9. Straube J., Finch G. Ventilated Wall Claddings: Review, Field Performance, and Hygrothermal Modeling. Research Report [Электронный ресурс]. URL: https: // wufi. de/literatur/Finch,%20Straube%202007%20-%20Ventilated%20Wall%20Claddings. pdf (09.06.2009).
10. Веденев А.Г., Веденева Т.А. Введение в биогазовые технологии. Бишкек: Алтын Принт, 2012.40 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проблемы современной российской энергетики, перспективы использование возобновляемых источников энергии и местных видов топлива. Развитие в России рынка биотоплива. Главные преимущества использования биоресурсов на территории Свердловской области.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 01.08.2012Автономное энергоснабжение жилых, общественных и промышленных объектов. Использование теплоэлектроцентралей малой мощности в системах автономного энергоснабжения. Энергоэффективность в зданиях: мировой опыт. Энергетическое обследование спорткомплекса.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 23.03.2017Анализ принципов построения энергоснабжения космических аппаратов. Типовые функции верхнего уровня иерархии подсистемы энергоснабжения. Этапы проектирования солнечной батареи. Подсистема распределения электрической энергии космического аппарата.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 08.06.2016Выбор оптимальной схемы энергоснабжения промышленного района. Сравнение схем энергоснабжения – комбинированной и раздельной. Особенности технико-экономического выбора турбин и котлоагрегатов для различных схем энергоснабжения. Эксплуатационные затраты.
курсовая работа [337,9 K], добавлен 16.03.2011Тепловая нагрузка промышленного района. Технико-экономический выбор турбин и котлоагрегатов для комбинированной схемы энергоснабжения. Расчет капитальных вложений и эксплуатационных затрат при комбинированной и раздельной схемах энергоснабжения.
курсовая работа [168,7 K], добавлен 12.01.2015Энергия солнца, ветра, вод, термоядерного синтеза как новые источники энергии. Преобразование солнечной энергии в электрическую посредством использования фотоэлементов. Использование ветродвигателей различной мощности. Спирт, получаемый из биоресурсов.
реферат [20,0 K], добавлен 16.09.2010Главная цель строительства электростанции. Газопоршневые технологии с утилизацией сбросной теплоты ГПУ. Основные технические характеристики энергоустановки, когенерационной электростанции. Оборудование мини-ТЭЦ, направления в области энергосбережения.
реферат [17,1 K], добавлен 16.09.2010Технико-экономические характеристики конденсационной, тепловой и атомной электростанций. Классификация резервных мощностей системы энергоснабжения по назначению и маневренности. Сравнение вариантов комбинированного и раздельного энергоснабжения.
дипломная работа [544,7 K], добавлен 22.02.2012Сравнительная характеристика централизированной и децентрализированной систем воздухоснабжения. Управление системой сжатого воздуха и политика повышения эффективности её использования. Неправильное использование и основные случаи потерь сжатого воздуха.
реферат [528,8 K], добавлен 12.03.2016Генерация электроэнергии из энергии ветра, история ее использования. Ветровые электростанции и их основные типы. Промышленное и частное использование ветровых электростанции, их преимущества и недостатки. Использование ветровых генераторов в Украине.
реферат [199,3 K], добавлен 24.01.2015Перечень имеющейся установленной мощности, силового и осветительного оборудования по объектам пансионата. Проект по внедрению автономного энергоснабжения с использованием фото-ветро установки, пассивной солнечной системы и гелиосистемы. Расчет мощностей.
дипломная работа [353,4 K], добавлен 25.11.2010Предмет технической термодинамики. Свойства термодинамической системы. Основные термодинамические процессы: изохорный, изотермический, изобарный и адиабатный. Использование таблиц и диаграмм для термодинамических расчетов. Цикл Ренкина на перегретом паре.
реферат [231,1 K], добавлен 01.02.2012Современные системы энергоснабжения на судне, их состав. Проектирование электрического судового генератора. Базовые варианты конструкции. Расчет номинальных параметров, значений параметров нахождения критического угла. Построение угловой характеристики.
курсовая работа [190,8 K], добавлен 08.12.2015Задачи, функциональные обязанности и права энергетической службы сельскохозяйственного предприятия. Расчет норм расхода электроэнергии для сельскохозяйственных потребителей: ферм молочного направления, скота на откорме, в растениеводстве и прочих.
курсовая работа [87,2 K], добавлен 09.05.2011Металлургическая отрасль в России: коксохимические цеха, установки доменных, мартеновских и конверторных, прокатных цехов. Варианты энергоснабжения металлургических предприятий. Оптимизация на коксохимическом, трубопрокатном и доменном производстве.
реферат [1,4 M], добавлен 08.11.2015Эффективность использования энергоресурсов. Современное состояние предприятий производства мясомолочной продукции в области энергетической эффективности. Энергосберегающие мероприятия на предприятиях. Организационные механизмы программ энергосбережения.
контрольная работа [16,5 K], добавлен 16.03.2010Изучение истории рождения энергетики. Использование электрической энергии в промышленности, на транспорте, в быту, в сельском хозяйстве. Основные единицы ее измерения выработки и потребления. Применение нетрадиционных возобновляемых источников энергии.
презентация [2,4 M], добавлен 22.12.2014Топливно-энергетический комплекс как источник загрязнения атмосферы. Характеристика технологического и пылегазоочистного оборудования. Определение эффективности очистки газов от полидисперсных частиц пыли последовательно включенными пылеуловителями.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 13.01.2014Энергосбережение при освещении зданий. Способы управления осветительной нагрузкой. Системы автоматического управления освещением. Электробытовые приборы и их эффективное использование. Повышение эффективности систем отопления, автономные энергоустановки.
реферат [42,4 K], добавлен 01.12.2010Изменение и прекращение договора энергоснабжения, ответственность сторон. Права и обязанностей энергоснабжающей организации и потребителя-клиента. Обеспечение надлежащего технического состояния и безопасности эксплуатируемых энергетических сетей.
курсовая работа [27,4 K], добавлен 28.02.2016
