Тригенерация. Электричество, тепло и холод из одного газа

Тригенерация (по-английски CCHP, combined cooling, heat and power) это выработка трёх видов энергии на одной станции из одного топлива. Газопоршневая установка (ГПУ) крутит генератор и даёт электричество. Тепло двигателя зимой идёт на отопление и горячую воду, а летом попадает в абсорбционную бромисто-литиевую холодильную машину (АБХМ) и превращается в холод. Топливо при этом используется на 80–85 %, а у ГПУ без утилизации тепла на 35–40 %.

Как устроена тригенерация?

Схема короткая: газ, двигатель, тепло, машина, холод. Электричество объект получает круглый год и использует у себя. Тепло двигателя собирают с рубашки охлаждения и с выхлопа, горячая вода идёт в машину. Тепло, которое машина получила с горячей водой и сняла с потребителя, уносит градирня или драйкулер.

Тригенерация: один газ, три вида энергии

Газ поступает в ГПУ, электричество идёт объекту, тепло зимой уходит на отопление, летом в АБХМ. Градирня NCT уносит тепло, которое машина отдаёт в оборотную воду.

Сколько энергии даёт мегаватт газа?

С одного мегаватта газа ГПУ даёт примерно 40 % электричества и 40–45 % тепла, суммарно 80–85 %. Остальное уходит в потери.

Дальше работает машина. Одноступенчатая АБХМ на горячей воде имеет коэффициент преобразования (COP) 0,65–0,72 у серии LT и 0,75–0,80 у серии 5G. При 0,8 из 450 кВт тепла получается примерно 360 кВт холода. Точные цифры дают паспорт двигателя и подбор машины.

Куда уходит мегаватт газа на ГПУ

Прикидка на одном мегаватте: сколько в электричество, сколько в тепло, сколько в холод.

Если пустить выхлоп прямо в двухступенчатую машину, с этого тепла выходит почти вдвое больше холода: COP 1,40–1,45. Но часть газа иногда приходится уводить в обход, а сопротивление машины складывается с сопротивлением газохода. Чем это грозит двигателю, разобрано на странице про ошибки тригенерации.

Чем тригенерация отличается от когенерации?

Когенерация делает только электричество и тепло. Зимой тепло нужно, летом нет: отопление выключено, а горячая вода потребляет малую часть. Тепло, за которое заплачено газом, уходит через аварийные радиаторы в воздух. Тригенерация находит этому теплу работу летом: то же тепло идёт в машину и становится холодом для кондиционирования или технологии.

Лето: когенерация против тригенерации

Слева тепло летом сбрасывается в атмосферу, справа превращается в холод.

Вторая выгода: загрузка двигателя растёт в течение всего года, потому что летом его тепло снова при деле.

Как меняется работа станции по сезонам?

Зимой всё тепло идёт на отопление, горячую воду и технологию. В межсезонье оно делится между отоплением и машиной. Летом всё тепло уходит в машину, и потребитель получает воду 7/12 °C. Электричество станция даёт круглый год.

Куда идёт тепло ГПУ по сезонам

Три сезона, один источник тепла и разные потребители.

Для проекта это значит одно: перед подбором считают не среднюю нагрузку, а нагрузку по часам и по месяцам. Стоит ли станция своих денег, решает совпадение тепла двигателя с реальным теплом и холодом объекта в каждый месяц.

Чем тригенерация лучше раздельного снабжения?

Раздельно объект покупает электричество из сети, тепло получает от котельной, а холод делает электрическим чиллером на том же сетевом электричестве. В тригенерации все три вида энергии делает одна станция на одном газе, а сеть остаётся резервом.

Раздельное снабжение и тригенерация

Слева три отдельных источника, справа одна станция и сеть в резерве.

Что это даёт по электричеству. Сама абсорбционная машина берёт 5–10 кВт на мегаватт холода, вся холодильная станция с насосами и градирней 46–130 кВт на мегаватт. Электрический чиллер, в зависимости от сезонного COP, 180–350 кВт на мегаватт. Разница уходит из платёжки за электричество и из заявки на мощность в сети.

Минусы называем прямо. Абсорбционная машина сбрасывает в градирню больше тепла, чем чиллер: 2,45 кВт на 1 кВт холода у одноступенчатой, 1,72 у двухступенчатой и около 1,20 у чиллера с COP 5. Градирня выходит в 1,5–2 раза больше. Машина занимает больше места и выходит на режим около 30 минут, так что для непрерывной нагрузки нужен резерв, например чиллер NCT на пик.

Когда тригенерация не нужна?

Ответить помогают четыре вопроса. Если на любой ответ «нет», считать тригенерацию нет смысла.

Подходит ли объекту тригенерация: четыре вопроса

Газ и лимит на него, цена электричества, часы работы, мощность холода.

Порог по холоду: от 300 кВт. По часам: от 3000–4000 часов в год, при менее 2000 часов схема не окупается. Если газа нет, подойдёт дизельная станция или электрический чиллер. Если сеть дешёвая и свободная, чиллер обычно выгоднее. Для объектов, которые проходят порог, мы считаем технико-экономическое обоснование (ТЭО) на ваших данных. Все расчёты на сайте модельные, они не оферта.

Кто может сделать тригенерацию хорошо?

Тригенерация состоит из двух частей, электрической и холодовой, и ломается она на стыке между ними. Шесть таких мест разобраны на странице «Ошибки тригенерации». Закрыть их может тот, кто отвечает за этот стык и видит контур целиком.

«Энергия холода» официальный и эксклюзивный представитель Thermax в России и странах СНГ. Thermax поставил в мире более 8300 установок для охлаждения и нагрева. Машины Thermax в России и странах СНГ поставляет только «Энергия холода». Градирни, чиллеры и драйкулеры NCT, проект, поставка, шеф-монтаж, пусконаладка и сервис у нас собраны в одной компании, объекты можно посмотреть в разделе «Проекты». Подробнее об оборудовании: АБХМ Thermax, схемы тригенерации и виды тригенерации по двигателям.

У нас можно заказать ГПУ, холодовой контур и стык между ними в одной компании. Если двигатель и холод делят разные подрядчики, стык остаётся ничьим, а холод должен быть согласован с тем, что отдаёт именно этот двигатель.

Хотите знать, что даст тригенерация вашему объекту? Закажите расчёт ТЭО или прикиньте цифры самостоятельно в калькуляторе.

Частые вопросы