|
| |
|
Главная -> Экология
Сравнение крупных и небольших тэ. Переработка и вывоз строительного мусораБольшую четырёхгранную пирамиду, поблескивающую издали чёрно-зеркальными поверхностями с каким-то неясным узором, можно принять за экстравагантное офисное здание или торговый центр. Однако так будет выглядеть электростанция нового типа, возводимая сейчас в Индии. Мы бы назвали этот проект Солнечная пирамида , однако её разработчик — сингапурская компания — ограничилась простым обозначением: Солнечная электростанция MSC . Пирамиды эти могут быть разного размера (10-мегаваттная, к примеру, должна иметь высоту 45 метров) и также отличаться углом наклона стен (30-60 градусов), в зависимости от широты расположения станции и, соответственно, высоты подъёма Солнца над горизонтом в полдень. Внешняя стена пирамиды – прозрачный полимер с высоким коэффициентом пропускания лучей (90%), под ним, с некоторым воздушным зазором можно увидеть змеящиеся трубки, а далее – металлическую поверхность (сталь или алюминий) с чёрным покрытием для впитывания солнечных лучей (коэффициент поглощения 90%). В основе этой электростанции лежит простой принцип: днём воздух в пирамиде нагревается и выходит через отверстие наверху. Холодный воздух засасывается снизу граней. За счёт разности плотности горячего воздуха внутри пирамиды и более прохладного – на улице — создаётся тяга, как в печке. Поток воздуха вращает турбину с электрогенератором. Очень похоже на австралийскую. Но базовым принципом сходство с тем проектом исчерпывается. Сингапурская пирамида устроена значительно сложнее. Ведь кроме выработки электричества она будет заниматься и опреснением воды. Также тут предусмотрена система накопления запасов тепловой энергии на ночь. Воздух нагревается в пирамиде в несколько этапов, как непосредственно под стеклом облицовки, так и в разогретой металлической сердцевине системы (иллюстрация с сайта msc-power.co.in).Под пирамидой расположен бассейн с водой, объёмом не меньшим, чем внутренний объём пирамиды. В то время, как Солнце выдаёт самые жаркие свои лучи, вода эта прокачивается по чёрным трубам, спрятанным под прозрачной облицовкой. Кроме того, часть воды поступает в резервуар наверху (он окружает выходную трубу ), где доводится до кипения за счёт солнечных зайчиков. Снаружи пирамиды предполагается разместить набор зеркал-концентраторов. Пар может служить и для выработки энергии, и для дополнительного прогревания внутренностей пирамиды, а её центральная часть, к слову, должна разогреваться до 70 градусов, хотя прямые лучи Солнца туда не попадают. Просто внутрь будут излучать инфракрасный жар раскалённые на солнцепёке стальные стены пирамиды. Внутри же от этого излучения будут нагреваться и накапливать тепло многочисленные металлические пластины сложной формы. Внутренние каналы призваны направлять воздух на лопатки турбины под нужным углом (иллюстрация с сайта msc-power.co.in). Днём, проходя по внутренним каналам, воздух будет раскручивать сразу несколько турбин (разного размера), расположенных как в центральной шахте, так и по бокам пирамиды. А ночью холодный воздух будет нагреваться за счёт тепла огромного количества воды в подземном резервуаре и остывающих массивных металлических внутренностей пирамиды. Так что и ночью система будет давать некоторый ток. Трубки с горячей водой и резервуар под пирамидой служат сразу нескольким целям (иллюстрация с сайта msc-power.co.in).Для работы в разных условиях в пирамиде имеется система заслонок, направляющих воздух по тому или иному пути. Утром же, перед самым восходом Солнца, остающееся ещё в подземном бассейне тепло авторы проекта намерены использовать для небольшого разогрева чёрных стен пирамиды, прогоняя эту воду через трубки. Так, полагают инженеры, можно будет сократить время, необходимое солнечным лучам на прогревание остывшей за ночь системы и выхода электростанции на максимальную мощность. Другие детали проекта вы можете узнать. Первую небольшую 5-мегаваттную пирамиду компания строит сейчас в индийском городе Пуна. Её стоимость составляет $10 миллионов. Также фирма надеется построить несколько отличных по размерам станций (на 2 и на 10 мегаватт) в других районах Индии, а ещё – в Судане, Малайзии, Китае и Таиланде. Нам Солнечные пирамиды представляются излишне усложнёнными (и ведь мы представили тут не все тонкости замысла, опустив, к примеру, котлы на газе и системы электролиза воды, другие добавочные установки), хотя и работоспособными системами. Так что прежде, чем думать о масштабировании, неплохо было бы посмотреть на коммерческий успех первых таких установок. Но, согласитесь, по крайней мере, выглядеть такое высоченное сооружение должно колоритно. И это уже неплохо.
Г-н. Йенc Овергаард, начальник отдела энергетических систем, Ramboll Г-н. Пол Вудс, технический директор отдела энергетического обслуживания. Parsons Brinchkerhoff Lid. UK Г - н . Оливер Райли, Ведvщий инженер отдела энергетического обслуживания. Parsons Brinchkerhoff Ltd UK Важной частью научно-исследовательской программы Международного энергетического агентства (1ЕЛ) являемся рабочее соглашение Централизованное теплоснабжение и охлаждение с применением метода комбинированного производства тепла и электроэнергии . Это рабочее соглашение действует уже более 25 лег, и много проектов было осуществлено в рамках этой программы; работы по последнему приложению к которой были завершены в этом году. Проекты последнего приложения - Приложения VII - были представлены на заключительном европейском семинаре на Конгрессе Euroheat & Power по проблемам централизованного теплоснабжения и комбинированного производства электроэнергии и тепла, состоявшемся в июне 2005 года в Берлине. Среди проектов была представлена научная работа под названием Сравнение изолированных систем ЦТ на базе комбинированного производства тепловой и электрической энергии РТЭЦ/ЦТ с крупными ТЭЦ/ЦТ . Исследование проводилось английской компанией Parsons Brinckerhoff Ltd совместно с компаниями Ramboll (Дания), W-E (Нидерланды), VTT (Финляндия) и Университетом Суссекса (Великобритания) при поддержке компанииCanmet (Канада). В задачи исследования входил анализ двух сценариев использования ТЭЦ в централизованном теплоснабжении (ЦТ). Первый сценарий касался крупных систем ТЭЦ/ЦТ - на примере существующих в странах Скандинавии, Восточной Европы и в Южной Корее. Второй сценарий основывался на изолированных системах ТЭЦ/ЦТ небольшой мощности - по материалам существующих в Нидерландах, Великобритании и в Дании (в небольших населенных пунктах Дании, где более известны крупные ТЭЦ/ЦТ). Модели анализировались с точки зрения экономической выгоды, степени воздействия на окружающую среду и по другим ключевым показателям. Типовой город Для того, чтобы обследовать весь спектр применения схемы комбинированного производства тепла и электроэнергии от индивидуальных установок в отдельных домах до крупных ТЭЦ/ЦТ в масштабах целого города, в исследовании проводился сравнительный анализ систем ТЭЦ/ЦТ четырех типов. Каждая из четырех систем должна была обеспечить типовой город теплом и электричеством. Нужно было смоделировать город, который представлял бы собой типичный европейский город. Численность населения вывели, сравнив данные по 500 крупнейшим городам Европы. Сам город был смоделирован по данным о трех городах Великобритании с населением от 250 000 до 500 000 человек. Имелись данные о площади в кв. километрах, типах и площади зданий для каждого почтового округа каждого из английских городов, что позволило рассчитать потребность в тепловой и электрической энергии. Эти данные также позволили определить, какова потребность в энергии в каждом районе, поскольку в центре города плотность населения выше. Были учтены различия тепловых нагрузок в течение года и в течении суток, и в модель были включены профили нагрузок по теплу и электроэнергии. Было решено, что город имеет доступ к сети газоснабжения и к национальной электросети. На рис. 1 представлен гипотетический профиль тепловых нагрузок всего города. Четыре модели Спектр возможностей снабжения типового города тепловой и электрической энергией был смоделирован для четырех различных моделей по двум различным сценариям. Для каждой из четырех моделей была выбрана своя технология использования комбинированного производства тепловой и электрической энергии со своей схемой системы ЦТ или ее отсутствия в одной модели. Были разработаны следующие модели: Модель А - город в целом Модель В - район Модель С -локальная сеть (от районной сети до здания) Модель D - здание Во всех четырех моделях в качестве топлива предполагался природный газ. Модель А - город в целом — схема с одной крупной газотурбинной установкой (CCGT) замкнутого цикла, расположенной на внешней границе города. Мощность установки была определена примерно в 500 МВт. Система ЦТ, поставляющая тепло на весь город, включала сети теплопередачи и районные распределительные сети. Распределительные сети должны были, в свою очередь, снабжать теплом отдельные группы зданий через локальные сети. Модель В -- район -- схема с ограниченным количеством газотурбинных установок замкнутого цикла — по одной установке на каждый район. Мощность -- от 30 МВт до 100 МВт. Сети теплопередачи ЦТ здесь не было, тепло поступало от каждой установки по изолированным распределительным сетям к локальным сетям района. Модель С - местная сеть представляла собой схему, основанную на использовании большого количества установок с газовыми двигателями искрового зажигания, каждая из которых должна была поставлять тепло в локальные сети. Предполагалась мощность - от 1 МВт до 30 МВт. Модель D - здание -- схема, где каждое здание или небольшой комплекс зданий имеют свой узел тепло-электроснабжения, а именно микротурбину или газовый двигатель искрового зажигания. В этой схеме не предполагалось сети ЦТ. Предполагаемая мощность установок от 750 Вт до 1 МВт. В качестве эталонной или альтернативной модели была принята модель с индивидуальными котлами на газе. Для этой модели предполагалось, что электроэнергия в город поставляется с крупной газотурбинной установки и подается по национальной электросети. Схема сети ЦТ Для того, чтобы делать выводы, нужно было разработать схему сети ЦТ, в том числе и потому, что сеть ЦТ требует существенных капиталовложений. Параметры, которые должна была учитывать проектная группа, свидетельствуют о том, как важен выбор схемы сети в реальных проектах, где эта схема может обусловить успех или неудачу всего проекта. Тепловые сети были смоделированы в трех уровнях: сеть теплопередачи, распределительные сети и локальные сети. Схематический план городской системы теплоснабжения представлен на рис.2, но следует отметить, что эта диаграмма иллюстрирует только главные принципы и не отражает полностью всего, что было смоделировано. Соответствующая компоновка районных и локальных систем будет такой же без распределительной сети или распределительных и локальных сетей соответственно. Был сделан ряд допущений касательно установок, включенных в общие затраты на каждую из систем. Также учитывались факторы, влияющие на затраты по прокладке тепловых сетей в данном районе, принимались во внимание проектная разность рабочих температур и давлений, сложность существующих служб и управления трафиком, длина сетей, необходимых для подачи нужного количества тепла, а также меры, необходимые для обеспечения максимальных нагрузок. Для соответствия качества труб и других параметров стандартам EN 253 предполагалась установка в сетях предварительно изолированных труб. Сравнение моделей Сравнение четырех схем производилось на основе оценки дисконтированных потоков на весь цикл жизни каждой модели. В оценку затрат на весь жизненный цикл входили общие капитальные затраты на строительство установок комбинированного производства, систем ЦТ и подачи тепла потребителям. Также сюда были включены эксплуатационные расходы. Были рассмотрены разные сценарии в процессе семилетнего периода развития, во время которого установки ТЭЦ. сети ЦТ и ответвления тепловых сетей наберут мощность от 0 до 100%. Для Модели D - здание было предусмотрено линейное развитие и по капитальным затратам, и по тепловой нагрузке. Для трех других моделей предполагалось, что они будут строиться различными темпами в зависимости от сложности каждой системы по сравнению с моделью D. На рис. 3 и рис. 4 показаны динамика капитальных затрат и обеспечение спроса для каждой из четырех моделей. Из диаграмм видно, что модельD обеспечивает самый высокий уровень тепловой нагрузки уже на раннем этапе 7-летнего периода, и, в то же время, уровень капитальных расходов здесь ниже, чем в трех остальных моделях. Были проведены сравнения по двум направлениям. Во-первых, сравнение экономических параметров, где были подсчитаны стоимость на весь срок службы поставок тепла и электричества городу. Во-вторых, было проведено сравнение экологических параметров, и на основании энергетического баланса был подсчитан выброс СО, для всех четырех моделей. Помимо сравнения воздействия на окружающую среду в отчете обсуждается возможность использования источников тепла на возобновляемом топливе. Предполагается, что использование биомассы или бытовых отходов в производстве тепловой и электрической энергии комбинированным способом будет целесообразно только в крупных системах, представленных в этом исследовании моделями А и В. Проектная группа сделала ряд оценок и допусков, и хотя они были сочтены типичными для западноевропейских стран, анализ чувствительности был проведен по четырем ключевым аспектам, а именно: • Плотность тепловых нагрузок • Затраты на импорт газа и электроэнергии • Капитальные затраты с учетом коэффициента дисконтирования • Затраты на сети ЦТ Проектная группа понимает, что местные условия могут оказывать существенное влияние на все параметры. Поэтому в отчете рекомендуется при проведении аналогичных исследований в каждой конкретной стране учитывать местные расценки и особенности подачи энергии. С другой стороны, проектная группа убеждена, что результаты в целом универсальны, и сделанные выводы имеют повсеместное значение. Результаты Результаты экономических расчетов потребности города в энергии обобщены с учетом чистой приведенной стоимости (ЧПС). ЧПС для каждой из четырех моделей и альтернатива без использования ТЭЦ приведены на рис. 5 как отрицательная величина, поскольку это — затраты. В расчетах ЧПС была заложена ставка дисконтирования 3,5%, срок службы всей системы определен в 32 года, не учитывалась финансовая прибыль от сокращения выбросов СО2, и цены на электроэнергию предполагались постоянными. Сравнение показывает, что Модель А - город в целом — единственный экономически жизнеспособный сценарий использования комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Это объясняется тем, что система на уровне всего города наиболее эффективна, капитальные затраты на газотурбинную установку замкнутого типа (ПГУ) относительно низки, что компенсирует более высокие затраты на строительство системы ЦТ для всего города. В отчете просчитаны возможные изменения цен на газ в зависимости от объема поставок, а также было проведено ранжирование всех четырех моделей без учета изменения цен на газ. Результаты приведены в отчете, но они не повлияли на распределение мест между моделями и общие выводы. Выводы Перед началом исследования проектная группа провела организационную встречу в Хельсинки. В проекте документа, подготовленного к этой встрече, были представлены четыре различных теоретических вывода с тем, чтобы продемонстрировать возможные результаты. Одно из заключений начиналось со следующего заявления: «Новые технологии мини- и микро ТЭЦ предоставляют существенные преимущества этого подхода перед другими подходами к решению проблем ТЭЦ/ЦТ. Стоимость даже небольшой сети ЦТ так высока, что не может быть компенсирована повышением эффективности или более низкой стоимостью более крупных систем ТЭЦ». Другое заключение, предлагало следующее: Исследование показало, что несмотря на потенциал, имеющийся у новых технологий, наиболее рентабельный способ обеспечения города энергией — это строительство крупных систем централизованного теплоснабжения, где тепло поступает от крупной ТЭС. Более высокая рентабельность и более низкий уровень капитальных затрат на крупные ТЭС, работающих на ископаемом топливе, компенсируют затраты на строительство крупной сети централизованного теплоснабжения. Последний вывод во многом совпадает с рекомендациями, данными в отчете о проведенных исследованиях, где предпочтение отдается крупным системам. Однако действовать следует с осторожностью, поскольку такие системы требуют более тщательного регулирования. В самом отчете представлены комментарии по результатам для всех четырех моделей, сделаны выводы по преимуществам и недостаткам каждой модели с точки зрения экономичности и степени воздействия на окружающую среду. В отчете также приведены замечания по каждой модели, например: использование альтернативных источников энергии, гибкость и т.д. На основании исследования и анализа двух основных сценариев, представленных на четырех моделях, сделан вывод: с точки зрения экономики и экологии крупные системы ТЭЦ/ЦТ предпочтительнее изолированных систем ТЭЦ/ЦТ. За дальнейшей информацией просьба обращаться: Ramboll Att.: Mr. Jens Overgaard Teknikerbven 31 DK-2830Virum Тел. +45 4598 6000 Факс +45 4598 6700 jo@ramboll.dk Parsons Brinckerhoff Ltd. UK Alt.: Mr. Paul Woods or Mr. Oliver Riley Parnell House 25 Wilton Road London SW 1 V 1LW United Kingdom Тел.: 0117 9339300 Факс:0117 9339253 Основные положения энергетическо. 2. Аскуэ двадцать первого века. Предисловие главного редактора. Энергетика. Главная -> Экология 
|