محطات توليد الطاقة البديلة في روسيا

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

على مدى السنوات القليلة الماضية ، أصبحت محطات الطاقة المستقلة ذات المحركات المكبسية الغازية ذات شعبية متزايدة في روسيا وخارجها. هذه الوحدات سهلة الصيانة وتستهلك وقودًا أقل من وحدات الديزل التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، على أساس محرك مكبس الغاز ، من الممكن تجميع محطة مدمجة تولد في نفس الوقت الحرارة والكهرباء.

تحدثنا مع المطورين من Transmashholding ، الشريك العام لمهرجان Polytech 360 ، حول كيفية اختلاف وحدة مكبس الغاز عن محرك البنزين أو الديزل وما إذا كان يمكن تثبيتها على سيارة عادية. تم الرد على أسئلتنا من قبل Alexander Terekhin ، رئيس قسم تطوير محركات الديزل في شركة Transmashholding JSC ، و Igor Ovchinnikov ، مدير مشروع تطوير هندسة الديزل في شركة ترانسماش هولدينغ JSC.

في جوهرها ، تعد المحركات المكبسية للغاز محركات احتراق داخلي تقليدية تستخدم الغاز للعمل. ظهرت أولى هذه التركيبات في نهاية القرن التاسع عشر واستخدمت بشكل أساسي في المصانع لقيادة معدات الإنتاج المختلفة. في وقت لاحق ، تم استبدالها بشكل أساسي بمحركات كهربائية. كما أنها لا تستخدم على نطاق واسع في النقل. لكن في السنوات الأخيرة ، بدأت شعبية محركات الغاز المكبس في الازدياد. هناك عدة أسباب لذلك ، لكن السبب الرئيسي هو ارتفاع أسعار الوقود الهيدروكربوني السائل (البنزين والديزل). اليوم ، تُستخدم المحركات المكبسية للغاز في مولدات الطاقة ومولدات الحرارة والمضخات والضواغط ووحدات التبريد.

N + 1: ما هي المصانع المستخدمة في المحركات الغازية المكبسية ولماذا؟

تُستخدم محركات الغاز المكبس في محطات توليد الطاقة لجميع التطبيقات تقريبًا: مولدات المحركات الثابتة ومحطات الطاقة والقاطرات والسيارات والنقل والتكنولوجية (للجرارات ومعدات المحاجر) وغيرها.

احتياطيات الغاز الطبيعي في بلادنا وفي العالم تفوق بشكل كبير احتياطيات الوقود الهيدروكربوني السائل بجميع أنواعه. بطبيعة الحال ، فإن تكلفة وقود الغاز أقل بكثير من تكلفة وقود الهيدروكربون السائل. في بلدنا ، سيتمكن العديد من الأجيال من استخدام هذا النوع من الوقود.

على ماذا تعمل هذه المحركات؟

يستخدمون نوعين من وقود الغاز. أولاً ، إنه غاز طبيعي (يحتوي على معظم غاز الميثان) الذي نحرقه بشكل خاص في مطابخنا. وثانياً ، الغاز البترولي المستخرج من تكرير النفط (يحتوي على معظم البروبان والبيوتان). هو الأخير في حالة مسالة التي تستخدم في الغالب كوقود للسيارات أو في اسطوانات للغاز البيوت الصيفية.

تستخدم معظم المحركات الصناعية ومحركات الشاحنات والحافلات الغاز الطبيعي المضغوط أو المسال. في الآونة الأخيرة ، كانت هناك مقترحات لتحويل سيارات الركاب لاستخدام الغاز الطبيعي.

كيف يختلف هذا المحرك عن محرك الاحتراق الداخلي؟

محرك مكبس الغاز هو نفس محرك الاحتراق الداخلي ، ولكن مع بعض ميزات التصميم المتعلقة باستخدام نوع مختلف من الوقود.

بادئ ذي بدء ، يجب تركيب نظام تخزين الغاز ومعدات الغاز على المنتج النهائي (سيارة ، قاطرة ديزل ، إلخ) لتغيير معايير الغاز (الضغط ودرجة الحرارة) وتزويد المحرك به.

يمكن تقسيم التغييرات في المحرك نفسه إلى جزأين. تلك التي تنتمي إلى الأول منها ذات طبيعة بناءة وتتعلق بالتغيرات في نسبة الضغط ، وتصميم أجزاء من مجموعة مكبس الأسطوانة ، وإعدادات إمداد الهواء والشاحن التوربيني وعناصر أخرى. يتم توصيل الأخير بمعدات المحرك بأجهزة لتزويد الغاز إلى مشعب السحب أو غرفة الاحتراق.

هل يمكن وضع محرك مكبس غاز على سيارة عادية؟

علبة. ارتدى الكثيرون وركبوا بنجاح. تُستخدم هذه الحلول في السيارات والجرارات والقاطرات والسفن التجارية الصغيرة ذات الوزن الثقيل والمركبات الأخرى.

ناقل الحركة ومحركات الغاز

في عام 2013 ، تم إنتاج قاطرة ديزل متحولة TEM19 في مصنع ترانسماش في بريانسك. هذه هي أول قاطرة ديزل في العالم يعمل محركها المكبس بالغاز الطبيعي ، والذي يتم تخزين الإمداد المستقل به في صورة سائلة في حاوية مبردة.

في الوقت الحاضر ، بدأت TMH مشروعًا لإنشاء قاطرة ديزل جديدة لتحويل الغاز TEM29 من الطاقة المتزايدة. يعتمد تصميمه على مبدأ نمطية المعدات الرئيسية. يهدف إلى تقليل تكلفة الموارد التي ينطوي عليها إجراء الصيانة والإصلاحات أثناء التشغيل بسبب استخدام الإصلاحات المجمعة.

في مؤسستها في كولومنا ، تنفذ TMH عددًا من المشاريع باستخدام أنواع الوقود البديلة ، وتتقن إنتاج نوع جديد من المنتجات - محركات الغاز المصممة لتوليد الكهرباء والحرارة في محطات الطاقة للأغراض الأساسية والاحتياطية والطوارئ.

في الوقت الحالي ، يتم إنشاء مولد محرك غازي 9GMG لقاطرة الديزل التحويلية TEM29 في مصنع Kolomna.

ستستخدم المحركات ، التي تم إنشاؤها في مصنع TMH Kolomna ، وقود الديزل أو الوقود الطبيعي أو الغاز البترولي المصاحب ، بالإضافة إلى الزيت الخام في نطاق الطاقة من 1000 إلى 3500 كيلوواط كوقود رئيسي.

تعتزم TMH أيضًا تطوير تعديلات الغاز لمحركات الديزل الجديدة التي تم إنشاؤها أثناء تنفيذ البرنامج الفرعي لتطوير محرك الديزل من البرنامج الفيدرالي المستهدف "القاعدة التكنولوجية الوطنية".

لماذا لا يتم استخدام هذه المحركات عالميًا؟

لقد حدث تاريخيًا أن أنواعًا مختلفة من وقود الهيدروكربون السائل تستخدم أساسًا كوقود للمحرك. تم إنشاء بنية تحتية واسعة لهم. وفقًا لذلك ، من أجل التوسع في استخدام الغاز ، من الضروري توسيع البنية التحتية المرتبطة بإيصاله إلى مكان التزود بالوقود ، وفي النهاية إلى مكان الاحتراق. يتم الآن متابعة هذا بنشاط.

في الوقت الحالي ، فإن أكثر القاطرات الواعدة لتشغيل القاطرات التي تعمل بوقود محرك الغاز هي النطاق الشمالي غير المكهرب لخط سكة حديد سفيردلوفسك. تتمتع هذه المنطقة بجميع الشروط اللازمة: ملف تعريف مسطح ، وكميات كبيرة من البضائع ، وتوافر الغاز الطبيعي الرخيص ، فضلاً عن مرافق الإنتاج ، التي يمكن على أساسها إطلاق إنتاج الغاز الطبيعي المسال.

بشكل عام ، يعتبر استخدام الغاز كوقود للمحرك في جميع أنواع النقل وإنشاء معدات نقل الغاز المحلية والمعدات الثابتة من الأهمية بمكان اليوم لتجديد عربات السكك الحديدية ، والتي يجب أن تفي بمعايير السلامة والبيئة والموثوقية الدولية.

لماذا يتم استخدامها غالبًا في محطات توليد الطاقة الصغيرة؟

إنه مربح واقتصادي. يعتبر استهلاك الوقود وتكاليف التشغيل من القضايا المهمة لمالك المحطة. وحدة مكبس الغاز لها استهلاك وقود محدد لكل كيلو وات في الساعة يتم إنتاجه تحت أي وضع حمل أقل من وحدة التوربينات الغازية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن كفاءة آلات المكبس تتراوح من 36 إلى 45 في المائة ، بينما تتراوح في التوربينات من 25 إلى 34 في المائة فقط.

الميزة الرئيسية لمحركات الغاز المكبس على محركات الديزل هي الوقود الأرخص. حتى عند استخدام خليط غاز البروبان والبيوتان كوقود احتياطي ، فإن تكلفة وحدة الطاقة الكهربائية المنتجة في مصنع مكبس الغاز تكون 1 ، 3 مرات أقل من تكلفة وقود الديزل.

لا يتطلب تشغيل وصيانة وحدة مكبس الغاز ، على عكس وحدة التوربينات الغازية ، موظفين هندسيين مؤهلين تأهيلاً عالياً. يمكن إجراء الصيانة الروتينية والإصلاحات الوسيطة والإصلاحات لمحرك مكبس الغاز في موقع التشغيل دون نقل الوحدة إلى موقع الشركة المصنعة أو مؤسسة متخصصة.

ما سبب تزايد شعبية وحدات مكبس الغاز في السنوات الأخيرة ، على الرغم من حقيقة أن التكنولوجيا نفسها موجودة منذ فترة طويلة؟

كشف تحليل السوق الاستهلاكية للطاقة الكهربائية والحرارية أن حوالي 30 في المائة من المستهلكين لا يحتاجون إلى عشرات ومئات الميجاوات من الطاقة ، وبالتالي ، إمدادات الطاقة المركزية الإلزامية ، والتي تكون الخسائر الإجمالية منها أثناء النقل عبر الشبكات إلى المستهلك هي تصل إلى 25-30 في المئة.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن المستخدمين غير راضين عن التكلفة العالية للاتصال بالشبكات المركزية ، وبشكل عام ، أدى تحرير سوق الطاقة في روسيا إلى أزمة في تشغيل أنظمة الإمداد بالطاقة المركزية الكبيرة.

تعد تقنيات مكبس الغاز مناسبة تمامًا لتوليد الطاقة على نطاق صغير ، فهي تنفذ بشكل فعال للغاية مفهوم توليد الطاقة "الاقتصادي" مع الحد الأدنى من الخسائر في الحرارة والكهرباء المتولدة. تتمتع المصادر المحلية اللامركزية المستقلة للإنتاج المشترك للكهرباء والحرارة على أساس محطات مكبس الغاز بكفاءة عالية ، وهي مستقلة تمامًا عن شبكات الطاقة الإقليمية ، وبالتالي ، من نمو التعريفات ، يمكن الاعتماد عليها ، ولا تتطلب تكاليف لبناء الإمداد وشبكات التوزيع.

يمكن دمج محركات مكبس الغاز في سلسلة. ما فائدة هذا الدمج مقارنة بالاستخدام المنفصل للمنشآت؟

لا يمكن دمج المحركات التي تعمل بالغاز فقط ، ولكن أيضًا محركات الديزل في "بطاريات". كل هذا يتوقف على ميزات ومتطلبات محطة الطاقة الثابتة. على وجه الخصوص ، في كثير من الأحيان لا يمكن تسليم الوحدات الفردية إلى مكان التثبيت والتشغيل إلا بطائرة هليكوبتر. ولكن هناك محطات طاقة خاصة ، الشرط الرئيسي لها هو أقصى طاقة ممكنة في وحدة واحدة.