Kraftverk för alternativa bränslen i Ryssland

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Under de senaste åren har autonoma kraftverk med gaskolvmotorer blivit allt mer populära i Ryssland och utomlands. Dessa enheter är lätta att underhålla och förbrukar mindre bränsle än traditionella dieselenheter. Dessutom, på basis av en gaskolvmotor, är det möjligt att montera en kombinerad station som samtidigt genererar värme och elektricitet.

Vi pratade med utvecklarna från Transmashholding, generalpartnern till Polytech 360-festivalen, om hur en gaskolvenhet skiljer sig från en bensin- eller dieselmotor och om den kan installeras på en vanlig bil. Våra frågor besvarades av Alexander Terekhin, chef för utvecklingsavdelningen för dieselmotorer på Transmashholding JSC, och Igor Ovchinnikov, projektledaren för dieselteknisk utveckling på Transmashholding JSC.

I huvudsak är gaskolvmotorer konventionella förbränningsmotorer som använder gas för att fungera. De första sådana installationerna dök upp i slutet av 1800-talet och användes främst i fabriker för att driva olika produktionsutrustning. Senare ersattes de främst av elmotorer. De används inte heller i stor utsträckning inom transporter. Men på senare år har populariteten för gaskolvmotorer börjat växa. Det finns flera anledningar till detta, men den främsta är ökningen av priserna på flytande kolvätebränslen (bensin, diesel). Idag används gaskolvmotorer i kraftgeneratorer, värmegeneratorer, pumpar, kompressorer och kylaggregat.

N + 1: I vilka anläggningar används gaskolvmotorer och varför?

Gaskolvmotorer används i kraftverk av nästan alla applikationer: stationära motorgeneratorer och kraftverk, lokomotiv, bil, transport och teknisk (för traktorer, stenbrottsutrustning) och andra.

Reserverna av naturgas i vårt land och i världen överstiger avsevärt reserverna av flytande kolvätebränslen av alla slag. Naturligtvis är kostnaden för gasbränsle betydligt lägre än för flytande kolvätebränsle. I vårt land kommer många generationer att kunna använda denna typ av bränsle.

Vad fungerar sådana motorer på?

De använder två typer av gasbränsle. För det första är det naturgas (den innehåller det mesta av metanet), som vi eldar, särskilt i våra kök. Och, för det andra, petroleumgas som erhålls från oljeraffinering (den innehåller det mesta av propan och butan). Det är den senare i flytande tillstånd som mest används som motorbränsle för bilar eller i cylindrar för gassommarstugor.

De flesta industri-, lastbils- och bussmotorer använder naturlig komprimerad eller flytande gas. Nyligen har det kommit förslag på omställning av personbilar till naturgas.

Hur skiljer sig en sådan motor från en förbränningsmotor?

En gaskolvmotor är samma förbränningsmotor, men med vissa designegenskaper relaterade till användningen av en annan typ av bränsle.

Först och främst måste ett gaslagringssystem och gasutrustning monteras på slutprodukten (bil, diesellokomotiv, etc.) för att ändra gasparametrarna (tryck, temperatur) och tillföra den till motorn.

Förändringarna i själva motorn kan delas upp i två delar. De som hör till den första av dem är av konstruktiv karaktär och relaterar till förändringar i kompressionsförhållandet, utformningen av delar av cylinder-kolvgruppen, lufttillförsel och turboladdarinställningar och andra element. De senare är anslutna till motorutrustningen med anordningar för att tillföra gas till insugningsröret eller förbränningskammaren.

Är det möjligt att sätta en gaskolvmotor på en vanlig bil?

Burk. Många sätter på och rider med framgång. Sådana lösningar används i bilar, traktorer, lokomotiv, små dödviktsfartyg och andra fordon.

Transmashholding och gasmotorer

2013 tillverkades ett växlingsdiesellokomotiv TEM19 vid Transmashholding-fabriken i Bryansk. Detta är det första diesellokomotivet i världen vars kolvmotor går på naturgas, vars autonoma försörjning lagras i flytande form i en kryogen behållare.

För närvarande har TMH påbörjat ett projekt för att skapa ett nytt gasväxlingsdiesellokomotiv TEM29 med ökad effekt. Dess design kommer att baseras på principen om modularitet för huvudutrustningen. Det syftar till att minska kostnaderna för de resurser som är involverade i att utföra underhåll och reparationer under drift på grund av användningen av aggregerade reparationer.

På sitt företag i Kolomna genomför TMH ett antal projekt med användning av alternativa bränslen, och bemästrar produktionen av en fundamentalt ny typ av produkt - gasmotorer utformade för att generera el och värme i kraftverk för grundläggande, reserv- och nödändamål.

För närvarande är en 9GMG-gasmotorgenerator för växlingsdieselloket TEM29 under uppbyggnad vid Kolomna-fabriken.

Motorerna, skapade vid TMH Kolomna-fabriken, kommer att använda dieselbränsle, naturbränsle eller tillhörande petroleumgas, samt råolja i effektområdet från 1000 till 3500 kilowatt som huvudbränsle.

TMH avser också att utveckla gasmodifieringar av nya dieselmotorer som skapats under implementeringen av underprogrammet för utveckling av dieselmotorer i Federal Target Program "National Technological Base".

Varför används inte dessa motorer universellt?

Det hände bara historiskt att olika typer av flytande kolvätebränslen huvudsakligen används som motorbränsle. En bred infrastruktur har skapats för dem. Följaktligen, för att utöka användningen av gas, är det nödvändigt att utöka infrastrukturen i samband med dess leverans till platsen för tankning och, i slutändan, till platsen för förbränning. Detta drivs nu aktivt efter.

För närvarande är det mest lovande för driften av lok som körs på gasmotorbränsle den icke-elektrifierade norra delen av Sverdlovsk-järnvägen. Denna region har alla nödvändiga villkor: en platt profil, stora lastvolymer, tillgången på billig naturgas, såväl som produktionsanläggningar, på grundval av vilka produktionen av flytande naturgas kan startas.

Generellt sett är användningen av gas som motorbränsle i alla typer av transporter och skapandet av inhemska gastransporter och stationär utrustning av stor betydelse idag för förnyelsen av den rullande materielen, som måste uppfylla internationella säkerhets-, miljö- och tillförlitlighetsstandarder.

Varför används de ofta i små kraftverk?

Det är lönsamt och ekonomiskt. Bränsleförbrukning och driftskostnader är viktiga frågor för anläggningsägaren. En gaskolvenhet har en specifik bränsleförbrukning per kilowatt per timme producerad under alla belastningslägen som är mindre än för en gasturbinenhet. Detta beror på att kolvmaskinernas verkningsgrad är 36-45 procent, medan den för turbiner endast är 25-34 procent.

Den största fördelen med gaskolvmotorer jämfört med dieselmotorer är billigare bränsle. Även när en propan-butangasblandning används som reservbränsle är kostnaden för en enhet elektrisk energi som produceras på en gaskolvanläggning 1, 3 gånger mindre än på en diesel.

Drift och underhåll av en gaskolvenhet, till skillnad från en gasturbinenhet, kräver inte högt kvalificerad ingenjörspersonal. Rutinunderhåll, mellanliggande och översynsreparationer av en gaskolvmotor kan utföras på arbetsplatsen utan att flytta enheten till tillverkaren eller ett specialiserat företag.

Vad är orsaken till den ökande populariteten för gaskolvenheter under de senaste åren, trots att själva tekniken har funnits länge?

Analys av konsumentmarknaden för el och termisk energi visade att cirka 30 procent av konsumenterna inte behöver tiotals och hundratals megawatt kraft och därför obligatorisk centraliserad kraftförsörjning, vars totala förluster under transport genom nätverken till konsumenten är upp till 25-30 procent.

Dessutom är användarna inte nöjda med de höga kostnaderna för att ansluta till centraliserade nätverk, och generellt har liberaliseringen av energimarknaden i Ryssland lett till en kris i driften av stora centraliserade energiförsörjningssystem.

Gaskolvteknologier är väl lämpade för småskalig kraftgenerering, implementerar mycket effektivt konceptet "ekonomisk" kraftgenerering med minimala förluster av genererad värme och el. Lokala autonoma decentraliserade källor för kombinerad produktion av el och värme baserade på gaskolvanläggningar har hög effektivitet, är helt oberoende av regionala kraftnät och är följaktligen pålitliga på grund av tarifferna och kräver inga kostnader för att bygga leveranser och distributionsnät.

Gaskolvmotorer kan kombineras i serie. Vad är fördelen med en sådan konsolidering i jämförelse med separat användning av installationer?

Inte bara gaskolvmotorer utan även dieselmotorer kan kombineras till "batterier". Allt beror på funktionerna och kraven för det stationära kraftverket. I synnerhet kan individuella moduler mycket ofta endast levereras till platsen för installation och drift med helikopter. Men det finns speciella kraftverk, vars huvudkrav är maximal effekt i en enhet.