Rusya'da alternatif yakıt santralleri

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

Son birkaç yılda, gaz pistonlu motorlu otonom enerji santralleri Rusya'da ve yurtdışında giderek daha popüler hale geldi. Bu ünitelerin bakımı kolaydır ve geleneksel dizel ünitelerden daha az yakıt tüketir. Ek olarak, bir gaz pistonlu motor temelinde, aynı anda ısı ve elektrik üreten birleşik bir istasyon kurmak mümkündür.

Polytech 360 festivalinin genel ortağı Transmashholding'den geliştiricilerle, bir gaz piston ünitesinin benzinli veya dizel motordan nasıl farklı olduğu ve sıradan bir arabaya monte edilip edilemeyeceği hakkında konuştuk. Sorularımız Transmashholding JSC'de dizel motor geliştirme departmanı başkanı Alexander Terekhin ve Transmashholding JSC'de dizel mühendislik geliştirme proje yöneticisi Igor Ovchinnikov tarafından yanıtlandı.

Özünde, gaz pistonlu motorlar, çalışmak için gaz kullanan geleneksel içten yanmalı motorlardır. Bu tür ilk tesisler 19. yüzyılın sonunda ortaya çıktı ve esas olarak fabrikalarda çeşitli üretim ekipmanlarını çalıştırmak için kullanıldı. Daha sonra, esas olarak elektrik motorları ile değiştirildiler. Ayrıca ulaşımda yaygın olarak kullanılmazlar. Ancak son yıllarda gaz pistonlu motorların popülaritesi artmaya başladı. Bunun birkaç nedeni var, ancak en önemlisi sıvı hidrokarbon yakıtların (benzin, motorin) fiyatlarındaki artış. Günümüzde gaz pistonlu motorlar, jeneratörlerde, ısı jeneratörlerinde, pompalarda, kompresörlerde ve soğutma ünitelerinde kullanılmaktadır.

N+1: Gaz pistonlu motorlar hangi tesislerde ve neden kullanılıyor?

Gaz pistonlu motorlar, hemen hemen tüm uygulamaların enerji santrallerinde kullanılır: sabit motor jeneratörleri ve enerji santralleri, lokomotif, otomobil, ulaşım ve teknolojik (traktörler, taş ocağı ekipmanları için) ve diğerleri.

Ülkemizde ve dünyadaki doğal gaz rezervleri, her türlü sıvı hidrokarbon yakıt rezervlerini önemli ölçüde aşmaktadır. Doğal olarak, gaz yakıtın maliyeti, sıvı hidrokarbon yakıtın maliyetinden önemli ölçüde daha düşüktür. Ülkemizde birçok nesil bu tip yakıtları kullanabilecektir.

Bu tür motorlar ne üzerinde çalışır?

İki tür gaz yakıt kullanırlar. Birincisi, özellikle mutfaklarımızda yaktığımız doğal gazdır (metan gazının çoğunu içerir). İkincisi, petrolün rafine edilmesinden elde edilen petrol gazı (propan ve bütanın çoğunu içerir). Çoğunlukla otomobiller için motor yakıtı olarak veya gazlı yazlık evler için silindirlerde kullanılan sıvılaştırılmış haldeki ikincisidir.

Çoğu endüstriyel, kamyon ve otobüs motoru, doğal sıkıştırılmış veya sıvılaştırılmış gaz kullanır. Son zamanlarda binek araçların doğal gaza dönüştürülmesine yönelik öneriler geldi.

Böyle bir motorun içten yanmalı bir motordan farkı nedir?

Bir gaz pistonlu motor, aynı içten yanmalı motordur, ancak farklı bir yakıt türünün kullanımına ilişkin bazı tasarım özelliklerine sahiptir.

Öncelikle gaz parametrelerini (basınç, sıcaklık) değiştirmek ve motora beslemek için nihai ürün (araba, dizel lokomotif vb.) üzerine bir gaz depolama sistemi ve gaz ekipmanı monte edilmelidir.

Motorun kendisindeki değişiklikler iki kısma ayrılabilir. Bunlardan birincisine ait olanlar yapıcı niteliktedir ve sıkıştırma oranındaki değişiklikler, silindir-piston grubunun parçalarının tasarımı, hava beslemesi ve turboşarj ayarları ve diğer unsurlarla ilgilidir. İkincisi, emme manifolduna veya yanma odasına gaz beslemek için cihazlarla motor ekipmanına bağlanır.

Normal bir arabaya bir gaz pistonlu motor koymak mümkün mü?

Olabilmek. Birçoğu giydi ve başarıyla sürdü. Bu tür çözümler otomobillerde, traktörlerde, lokomotiflerde, küçük sabit ağırlıklı ticari gemilerde ve diğer araçlarda kullanılmaktadır.

Transmashholding ve gaz motorları

2013 yılında Bryansk'taki Transmashholding tesisinde bir manevra dizel lokomotifi TEM19 üretildi. Bu, otonom beslemesi kriyojenik bir kapta sıvı halde depolanan, pistonlu motoru doğal gazla çalışan, dünyadaki ilk dizel lokomotiftir.

Şu anda, TMH, artırılmış güce sahip yeni bir gaz şönt dizel lokomotif TEM29 oluşturmak için bir projeye başladı. Tasarımı, ana ekipmanın modülerliği ilkesine dayanacaktır. Toplu onarımların kullanılması nedeniyle işletme sırasında bakım ve onarımların gerçekleştirilmesine dahil olan kaynakların maliyetini düşürmeyi amaçlar.

TMH, Kolomna'daki işletmesinde, temel, yedek ve acil durum amaçları için enerji santrallerinde elektrik ve ısı üretmek üzere tasarlanmış, temelde yeni bir ürün tipi gaz motorlarının üretiminde uzmanlaşan, alternatif yakıtlar kullanan bir dizi proje uyguluyor.

Şu anda, TEM29 manevra dizel lokomotifi için bir 9GMG gaz motoru jeneratörü Kolomna fabrikasında yapım aşamasındadır.

TMH Kolomna fabrikasında oluşturulan motorlar, ana yakıt olarak dizel yakıt, doğal yakıt veya ilgili petrol gazının yanı sıra 1000 ila 3500 kilovat güç aralığında ham petrol kullanacak.

TMH ayrıca Federal Hedef Programı "Ulusal Teknolojik Üs"ün dizel motor geliştirme alt programının uygulanması sırasında oluşturulan yeni dizel motorların gaz modifikasyonlarını geliştirmeyi de amaçlamaktadır.

Bu motorlar neden evrensel olarak kullanılmıyor?

Tarihsel olarak öyle oldu ki, farklı tipte sıvı hidrokarbon yakıtlar esas olarak motor yakıtı olarak kullanılır. Onlar için geniş bir altyapı oluşturuldu. Buna göre, gaz kullanımını genişletmek için, yakıt ikmali yerine ve nihayetinde yanma yerine teslimi ile ilgili altyapıyı genişletmek gerekir. Bu şimdi aktif olarak takip ediliyor.

Şu anda, gaz motoru yakıtıyla çalışan lokomotiflerin çalışması için en umut verici olanı, Sverdlovsk demiryolunun elektrikli olmayan kuzey aralığıdır. Bu bölge gerekli tüm koşullara sahiptir: düz bir profil, büyük hacimli kargo, ucuz doğal gazın mevcudiyeti ve ayrıca sıvılaştırılmış doğal gaz üretiminin başlatılabileceği üretim tesisleri.

Genel olarak gazın her türlü ulaşımda motor yakıtı olarak kullanılması ve yerli gaz taşıma ve sabit ekipmanların oluşturulması, uluslararası güvenlik, çevre ve güvenilirlik standartlarını karşılaması gereken vagonların yenilenmesi için günümüzde büyük önem taşımaktadır.

Neden genellikle küçük enerji santrallerinde kullanılırlar?

Kârlı ve ekonomiktir. Yakıt tüketimi ve işletme maliyetleri, tesis sahibi için önemli konulardır. Bir gaz piston ünitesinin, herhangi bir yük modu altında üretilen saatte kilovat başına belirli bir yakıt tüketimi, bir gaz türbini ünitesininkinden daha azdır. Bunun nedeni, pistonlu makinelerin veriminin yüzde 36-45, türbinlerde ise sadece yüzde 25-34 olmasıdır.

Gaz pistonlu motorların dizel motorlara göre ana avantajı daha ucuz yakıttır. Yedek yakıt olarak bir propan-bütan gazı karışımı kullanıldığında bile, bir gaz pistonlu tesiste üretilen bir birim elektrik enerjisinin maliyeti dizelden 1, 3 kat daha azdır.

Bir gaz türbini ünitesinin aksine bir gaz piston ünitesinin çalıştırılması ve bakımı, yüksek nitelikli mühendislik personeli gerektirmez. Bir gaz pistonlu motorun rutin bakımı, ara ve revizyon onarımları, üniteyi üreticinin veya özel bir işletmenin bulunduğu yere taşımadan çalışma yerinde gerçekleştirilebilir.

Teknolojinin kendisi uzun süredir var olmasına rağmen, son yıllarda gaz piston ünitelerinin artan popülaritesinin nedeni nedir?

Elektrik ve termal enerji için tüketici pazarının analizi, tüketicilerin yaklaşık yüzde 30'unun onlarca ve yüzlerce megawatt güce ihtiyaç duymadığını ve bu nedenle, şebekeler üzerinden tüketiciye ulaşım sırasında toplam kayıpları olan zorunlu merkezi güç kaynağına ihtiyaç duyduğunu ortaya koydu. yüzde 25-30'a kadar.

Ek olarak, kullanıcılar merkezi ağlara bağlanmanın yüksek maliyetinden memnun değiller ve genel olarak Rusya'daki enerji piyasasının serbestleşmesi, büyük merkezi enerji tedarik sistemlerinin işleyişinde bir krize yol açtı.

Gaz piston teknolojileri, küçük ölçekli enerji üretimi için çok uygundur, üretilen ısı ve elektrikte minimum kayıpla "ekonomik" güç üretimi kavramını çok etkili bir şekilde uygular. Gaz pistonlu santrallere dayalı birleşik elektrik ve ısı kombine üretiminin yerel özerk merkezi olmayan kaynakları yüksek verimliliğe sahiptir, bölgesel elektrik şebekelerinden tamamen bağımsızdır ve sonuç olarak tarifelerin büyümesinden güvenilirdir, tedarik inşaatı için maliyet gerektirmez ve dağıtım ağları.

Gaz pistonlu motorlar seri olarak birleştirilebilir. Tesislerin ayrı kullanımına kıyasla bu tür bir konsolidasyonun faydası nedir?

Sadece gaz pistonlu motorlar değil, dizel motorlar da "aküler" olarak birleştirilebilir. Her şey sabit elektrik santralinin özelliklerine ve gereksinimlerine bağlıdır. Özellikle, çok sık olarak, bireysel modüller kurulum ve çalıştırma yerine yalnızca helikopterle teslim edilebilir. Ancak, ana gereksinimi bir ünitede mümkün olan maksimum güç olan özel enerji santralleri vardır.