CC BY
28
УДК 621.8.036.003.1
М. А. Юдш,
кандидат економ!чних наук, м. Одеса
ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ КОГЕНЕРАЦ1ЙНИХ УСТАНОВОК ДЛЯ П1ДТРИМАННЯ ЕКОНОМ1ЧНО1 БЕЗПЕКИ ДЕРЖАВИ
Актуальшсть теми. У проект енергетично! стратегИ Укра!ни до 2030 р. визначаеться, що енер-гозбереження мае суттевий вплив на енергетичну без-пеку держави, оскшьки неефективне внутршне спо-живання паливно-енергетичних ресурав вимагае великих обсяпв (майже 50 %) !х 1мпорту, що призво-дить до значно! залежност ввд кра!н-експортер1в. Разом 1з тим потенщал енергозбереження в Укра!ш ста-новить понад 45 % обсягу споживання паливно-енер-гетичних ресурав. Його реал1зац1я дозволить змен-шити проблеми зовшшньо! енергетично! залежностг Впровадження когенерацшних технологш з вико -ристанням природного газу малих газових, газокон-денсатних та нафтогазових родовищ, шахтного газу метану, генераторного газу, бюгазу та шших альтернатив-них вид1в палива е одним 1з перспективних напрямшв подолання дефщиту енергоносив в Укра!ш та забезпе-чення надшного енергопостачання споживач1в, а також економл паливно-енергетичних ресурав. Когенерацшш технолог^' е не лише економ1чно обгрунтованими, але й еколопчно значимими для Укра!ни.
Виклад основного матер1алу. Для анал1зу мюця когенеращйних систем у забезпеченн енергетично! без-пеки держави необхвдно дослвдити можлив1 напрями !х використання в економщ Укра!ни, а також ефек-тивнють застосування цих установок у пор1внянн1 з заруб1жними аналогами.
Принцип когенеращ! полягае у подвшному вико-ристанш енерги згоряння:
1) як джерела струму;
2) як джерела тепла.
Серед впчизняних машинобуд1вних тдприемств когенерацшш установки е продукщею АТВТ „Перво-майськдизельмаш" та ВАТ „Швденьтрансенерго"
Для дослвдження ефективносп застосування когенерацшних установок використаемо в1домосп про когенерацшш установки АТВТ „Первомайськ-дизельмаш" електричною потужшстю 500, 630, 800 кВт та тепловою потужшстю ввдповвдно 0,62; 0,77 i 0,9 Гкал/годину, оскшьки вони нараз1 мають значш обсяги застосування в галузях господарсь-ко! дiяльностi Укра!ни.
Когенеращйш установки мають перспективи застосування у наступних сферах економiки Укра!ни: — основним напрямом застосування когенера-
цiйних установок е !х використання для комунальних цiлей на шдприемствах iз теплопостачання, оскшьки вони здатш поеднати виробництво тепла iз виробниц-твом енергл, що, по-перше, забезпечить стабшьне по-стачання гарячо! води (ця проблема е надзвичайно актуальною в малих мiстах та селищах), а також елект-роенергi!, по-друге, дасть змогу знизити собiвартiсть тепла за рахунок високого КПД когенерацiйно! установки; по-трете, за рахунок зменшення щни та надан-ня бiльш яшсних послуг, а також зниження шшдли-вих викидiв дозволить покращити показник якостi життя населення.
На сьогоднi в Укра!ш працюе близько 200 когенерацшних систем на котельних установках, яш шдля-гають модернiзацi! згiдно Державно!, галузево! та ре-гiональних програм пiдвищення енергоефективносп на 2010-2014 рр. Упровадження за останнi 5 рошв бiльш нiж 30 когенерацiйних установок у мютах Хмельниць-кий, Вiнниця, Тернопiль, Донецьк, 1вано-Франшвськ та iнших, як працюють на природному газу, дозволило покращити економiчний стан цих тдприемств та створити умови для утримання рiзкого зростання та-рифiв на послуги тепло-, та гарячого водопостачання для населення;
— у нафтогазовш галузi — до 50 когенерацш-них установок, що використовують в якост моторного палива побiжного нафтового газу (актуально практично на в«х родовищах Львiвсько!, 1вано-Франш-всько!, Сумсько!, Полтавсько!, Чершпвсько! областях). Завдяки високим технiко-економiчним показникам е ефективними в експлуатацi!' шд час роботи на побiжно-му нафтовому газi газодизель-генератори: на Пота-найському нафтогазовому родовищi в Ханти-Манс-iйському нацiональному окрузi, Росiя; на морських нафтовидобувних платформах родовища „Бший тигр" у В'етнамi;
— у вугшьнш промисловост — до 100 когене-рацiйних установок, де одною iз небезпек е шахтний газ метан, що можна використовувати для роботи ге-нераторiв. За вщомостями геологорозвiдувальних робiт запаси шахтного метану у вугшьних родовищах у До-нецького та Львiвсько-Волинського басейшв станов-лять понад 13,0 трлн. м3. Пiд час пiдземного видобут-ку 1т вуплля видшяетъся до 22 м3 метану (див. табл. 1). Упровадження когенеращйних установок сприятиме
Таблиця 1
Перспективи використання природного газу на вупльних шахтах Укрални
Кшьысть вугшьних шахт, придатних до упровадження КГУ Вившьнення метану системами тдземно! дегазацп (приведеного до Q=7600 ккалл/м3), млн.м3/рiк Необхiдна кiлькiсть ко генер ацiйних установок для утилизаци газу, шт. Електричний потенщал газу, млн. кВт/рш Зменшення викидав СО2 за рахунок утшпзаци газу, млн. т./рш.
29 183,4 100 551 2,41
Таблиця 2 Перспективи використання когенерацшних установок на подгонах ТВП
Кшьюсть придатних до використання полiгонiв ТПВ, од. Можливi обсяги видобування бiогазу, млн. м3/рш (при Q - 19,8 МДж/м3) Необх1дна кiлькiсть ко генер ащйних установок для утилiзацil газу, шт. Електричний потенщал бiогазу, млн. кВт/рiк Зменшення викидiв СО2 за рахунок утилiзацil бiогазу, млн.т./рш.
90 400 150 745 3,26
виконанню завдань Закону Укра1ни „Про газ (метан) вугшьних родовищ" вiд 21.05.2009 р. №1392-VI та Концепци реалiзацil положень Кютського протоколу на шахтах Украши.
— на тдприемствах з переробки твердих побу-тових вiдходiв (ТПВ) тд час використання звалищно-го газу - до 150 когенеращйних установок. За ведомостями 1нституту техтчно! теплофiзики НАН Укра1-ни та НТЦ "Бюмаса" (м. Кив) одним iз основних дже-рел бюгазу е продукти розкладання твердих побуто-вих вiдходiв (ТПВ). За проведеними дослiдами вста-новлено, що мюта Укра1ни генерують понад 40 млн. м3 ТПВ на рiк, що розмiщуються на 655 звалищах. При цьому, у результат природних процеав вщбуваетъ-ся видiлення понад 100 м3 газу на 1 тону ТПВ. На майбутне до промислового використання придатн 90 великих пол^ошв ТПВ, де i можливе застосування когенерацiйних установок наведене в таблиц .№2.
— на тдприемствах хiмiчноl, металурпйно! та iнших галузей промисловосп, де попутними складо-вими продукпв основного виробництва е горючi га-зовi сумiшi — вiдходи виробництва, а також на тдприемствах iз безперервним циклом виробництва, де необхвдно забезпечити резервування в подачi елек-
трично! енергл, та для 1нших щлей - до 200 когенеращйних установок;
— на тдприемствах р1зних галузей господарю-вання при використанн альтернативних видав палива (генераторний газ, бюгаз, синтез газ та шших), як мож-ливо отримати у результат переробки мсцево1 енерго-сировини — до 200 шт. когенерацшних установок.
Виходячи 1з наведених вщомостей впчизняний ри-нок когенеращйних установок на цей час складае бтя 250 шт., а враховуючи економ1чн1 можливост тдприемств, упровадження в експлуатащю когенерацшних установок можливе до 30 шт. на рш.
Ринок когенерацшних установок на баз1 порш-невих двигун-генератор1в в Укрш'ш представлений 1мпортерами: Jenbacher (Австр1я), Deutz (Шмеччина), Caterpillar (США), Wilson (Англ1я), як за допомогою „маркетингових штервенцш", а саме: запровадженням особливих тендерних процедур 1з залученням кошт1в Свгтового банку реконструкцИ та розвитку зпдно цшьо-вих програм, проведенням окремих урядових ршень по скасуванню вв1зного ПДВ та мита i т. i., поступово просувають свою продукщю до Украши. Разом iз тим когенерацiйнi установки виробництва АТВТ „Перво-майськдизельмаш" за основними техтко-екож^чни-
Таблиця 3
Пор1вмяльмии анал1з св1тових та вггчизняних когенерацшних установок
Виробник продукци АТВТ "Перво- Jenbacher Caterpillar Волжск.
характеристики майськдизельмаш" (Янбахер ) (Катерп1лер) дизель im. Мам1них
Марка двигун-генератора ДвГА-500 J312GS CAT 500SP ГДГ 90
(двигуна) (6ГЧН25/34) (12ГЧН13,2/17) (6ГЧН21/21)
Потужшсть електрична, кВт 500 526 519 500
Потужшсть теплова, кВт 720 642 653 650
Частота оберпв к/в, об/хв. 600 1500 1500 1000
Питом1 витрати палива, нм3/кВт х год. 0.266 0.255 0.262 0.286
Загальний коефщент 91,7 87,4 86 80,5
корисно! дп установки, %
КПД електричний, % 37,6 39,4 38,1 35
КПД тепловий, % 54,1 48 47,9 45,5
Стутнь автоматизаци 1-2 2-3 2-3 1-2
Ресурс до капремонту, год. 80 000 60 000 60 000 60 000
Загальний ресурс, год. 200000 120000 120000 120000
Питома щна , у залежност ~550 ~700-1050 ~750 ~700
в1д вар1анту виконання
замовлення (без модульн. блоку), $/кВт
Питом1 р1чш експл. витрати, ~500 ~1000 ~800 ~500
$/ кВт
ми показникам не поступаються закордонним аналогам, а за цшовими пропозищями е кращими. По-р1вняльний анал1з представлений у таблиц №3.
Здшснений анал1з св1дчить, що впчизняш когене-рацшш установки за показникам надшносп, загального моторесурсу, коефщенту корисно1 дл та щновим е най-кращими, за екожмчним показникам — не поступаються закордонним аналогам. Залучення впчизняних тдприемств до Державно! програми 1з створення нових зразюв когенерац1йно1 продукци, як в якост палива бу-дуть використовувати альтернативн його види, дасть можливють розширити географто експортних поставок.
У цшому застосування когенерацшних установок вгтчизняного виробництва дозволить:
— використовувати велику гаму альтернативних вид1в палива 1з низькою теплоутворюючою спромож-нютю (малим змютом метану, ввд 25%) та низьким ступенем детонацл, i з високою теплоутворюючою спроможнютю, а також пальне з олив рослинного по-ходження, як можливо отримати в результат переробки мiсцевоï енергетично1 сировини;
— економити бiля 30% видiв палива, як викори-стовуються пiд час виробництва електричноï та тепло-воï енергiï у порiвняннi з традицiйним ï^ роздiльним виробництвом;
— майже втричi знизити витрати на електроенер-
пю, питома вага яких, наприклад, лише в теплоенерге-тиц в середньому складае до 40% тарифу на послуги теплого та гарячого водопостачання населенню;
— знизити втрати тд час транспортування енер-гоноспв у зв'язку з розташуванням джерела енергн безпосередньо бшя споживача;
— тдвищити енергонезалежнють впчизняних тдприемств;
— знизити р1вень викид1в шшдливих речовин та можливють отримати одинищ скорочень викид1в пар-никових газ1в - до 3,3 тис. тон СО2Е на 1 МВт вста-новлено! електрично! потужностц
— уже через 2-3 роки, тсля законченна терм1ну окупност катталовкладень по !х впровадженню в експлуатащю, отримувати щор1чний прибуток у розмр1 бшя 1 млн. грн. в розрахунку на 0,5 МВт встановлено! електрично! потужносп, а у пор1внянш 1з закордонни-ми аналогами продукци та умовами в пропозищях:
— на 20-30% нести менш1 затрати на впровад-ження когенерацшних установок;
— нести значно нижчий р1вень експлуатацшних витрат, у тому числ1 1 на сервюне обслуговування;
— отримати рацюнальну схему тдключення ко -генеращйних установок до юнуючих електро- та теп-лопостачаючих систем 1з виконанням проектних робгт в1д виробника та постачальника продукци;
Таблиця 4
Розрахунок економ1чного ефекту вщ впровадження когенерацшних установок на баз1 двигун-генераторш ДвГА-500 (цши вказан1 безПДВ)
№ Найменування показника Умовне позначення Од. вим1ру Значення
1.Вих1дш ввдомосп
1 Потужнють:
електрична Ne кВт 500
теплова № кВт 720
2 Кiлькiсть часiв експлуатацп на рiк t годин 6500
3. Коефiцiент використання потужност Км 0,85
4. Питомi витрати оливи qм г /кВт г 0,70
5. Кiлькiсть оливи в системi вм кг 500
6. Цiна оливи Цм грн/кг 12
7. Термш служби оливи до замiни Тм годин 1500
8. Витрати газового палива з теплов вддачею Qn= 8000 кКал/нм3 вг нм /год 140
9. Цiна газового палива Цг грн/нм3 2,18
10. Цша теплово! енергi! Цт грн/1 Гкал 400
11. Термш до капремонту R кр годин 80000
12. Коефщент витрат на капремонт в^ цiни ДвГА-500 Вкр 0,3
13. Ресурс до першо! переборки Rпер годин 10000
14. Коефiцiент витрат першо!' переборки ввд цiни ДвГА-500 Впер 0,05
15. Цша ДвГА-500 без модуля Ц грн 2235000
16. Цша електроенегргп Цээ грн/кВт * г 0,62
2.Розрахунок р1чни\ експлуатацшних витрат
17. Витрати на паливо Зг=вг^*Цг*Км грн 1686230,0
18. Витрати на оливу Зм =Цм*t*(Ne*Kм*gm*0,001 +вм/Тм) грн 49205,0
19. Витрати на капремонт Зкр=Вкр*Ц* t/R кр грн 54478,1
20. Витрати на переборку Зпер =Впер* Ц*t/Rпер грн 72637,5
21. Витрати на зарплату Ззарп=4*1500*12 грн 72000,0
22. Загальш витрати, яю ввдносяться до експлуатацп ДвГА-500 Здвг=Зг+Зм+Зкр +Зпер+Ззар п грн 1934550,6
3. Розрахунок р1чного економ1чного ефекту та терм1ну окупност1
23. Юльысть електроенерги вироблено! за рiк Сээ=^^*Км кВт*год 2762500,0
24. Кiлькiсть теплово!' енерги вироблено!' за рис Стэ=Nт*t*Км*10-6*860 Гкал 3421,1
25. Загальна цiна електроенергi! Цэг=Сээ*Цээ грн 1712750,0
26. Загальна цiна теплово!' енерги Цтг= Стэ*Цт грн 1362432,0
27. Рiчний економiчний ефект Эг=Цэг +Цтг-Здвг грн 1146631,4
28. Термш окупност ДвГА-500 Токуп=Ц/Эг рошв 1,9
29. Собiвартiсть 1 кВт*ч електроенергп С=(Здвг-Цтг)/Сээ грн/кВт * г 0,205
— розраховувати на мшмальш TepMi™ поста-чання обладнання на будавельний майданчик, виконан-ня монтажних, пуско-, еколого-налагоджувальних робiт „тд ключ" та здачу в експлуатащю;
— отримувати гарантiйне та тслягаранпйне сер-вiсне обслуговування в сти^ строки.
Економiчнi тдрахунки ( таблиця №4) i фактич-ний досввд експлуатацп довели, що, наприклад, ттьки для комунальних та промислових тдприемств со-бiвартiсть одше! кВт х години електрично! енерги, вироблено! когенерацшною установкою з використанням в якост палива природного газу по дточш на цей час щш, складае ~20 коп., при цьому строк окупност витрат на впровадження когенеращйно! установки не пе-ревищуе двох рокiв. А враховуючи те, що цiна альтернативного виду палива буде нижчою за щну на природний газ, то i економiчний ефект буде вищий.
Висновки та перспективи подальших дослщ-жень. Таким чином, встановлено, що використання ко -генерацшних установок е перспективним як для забез-печення виробничих потреб, так i потреб населення.
Також використання когенеращйних установок дозволяе отримати ефект у трьох напрямах:
1) економiчному (зниження собiвартостi електроенергп' та тепла, тдвищення ефективносп використання паливних ресурав, i, як наслiдок, тдвищення енергонезалежност тдприемств);
2) сощальному (покращення життя населення за допомогою утримання росту тарифiв, покращення якост послуг та децентралiзацi! опалення);
3) еколопчному (зниження викидiв шшдливих речовин в атмосферу, переробка небезпечних вiдходiв виробництва).
Термiн окупност у 1,9 роив та висока тривалютъ експлуатащ! до першого капитального ремонту робить швестищ! у когенерацiйнi установки привабливим для промислових тдприемств, як прагнуть тдвищити свою енергетичну незалежнiсть.
Використання когенерацшних установок може бути застосовано i як елемент стратеги тдвищення енергетично! безпеки кра!ни,зважаючи на наступн аспекти:
1) низький термiн окупност когенеращйно! установки;
2) високий коефщент корисно! дп палива, вико -ристаного для роботи когенеращйно! установки;
3) можливють роботи на еколопчно чистому та вiдносно недорогому паливг
Лiтература
1. Аналiз стану енергетично! безпеки / Рада на-щонально! безпеки i оборони Укра!ни [Електронний ресурс]. — Режим доступу : http:// www.rainbow.gov.ua/news/1012.html. 2. Закон Укра!-
ни про альтернативнi джерела енерги ввд 20.02.2003 № 555-IV / Верховна Рада Украши—Офщ. вид. — К. : Парлам. вид-во, 2006. 3. Енергетична стратепя Ук-ра!ни до 2030 року ввд 15 березня 2006 р. № 145-р / Кабiнет Мimстрiв Укра!ни. — Офiц. вид. — К. : Пар-лам. вид-во, 2006. 4. Закон Украши „Про газ (метан) вугшьних родовищ" ввд 21.05.2009р. №1392 / Верховна Рада Украши — Офщ. вид. — К. : Парлам. вид-во. 5. Уход от газовой зависимости. Энергосберегающие установки производства АООТ „Первомайск-дизельмаш" / АТВТ „Первомайськдизельмаш" [ Електронний ресурс]. — Режим доступу : http:// www.dieselmash.com.ua.
Юдш М. А. Перспективи використання когенерацшних установок для пщтримання еконо-мiчноï безпеки держави
У статп розглянуто можливост використання когенеращйних установок з метою тдтримання еко -номiчноï безпеки держави та еколопзаци економши. Проведено аналiз технiко-економiчних характеристик когенерацiйноï' установки украшського виробництва та порiвняння ïï з зарубiжними аналогами.
Ключовi слова. Когенеращя, когенерацiйнi установка, економiчна безпека, екологiзацiя економiки.
Юдин М. А. Перспективы использования ко-генерационных установок для поддержания экономической безопасности государства
В статье рассмотрены возможности использования когенерационных установок с целью поддержания экономической безопасности государства и эко -логизации экономики. Проведен анализ технико-экономических характеристик когенерационной установки украинского производства, а также ее сравнение с зарубежными аналогами.
Ключевые слова. Когенерация, когенерационная установка, экономическая безопасность, экологизация экономика.
Yudin M. A. The prospects of the use of cogeneration fluidizers maintenance of economic security of the state
Abstract. The paper considers the possibility of using cogeneration in order to maintain economic security and greening of the economy. The analysis of technical and economic characteristics of the cogeneration unit of Ukrainian origin, as well as its comparison with foreign analogues is introduced.
Key words. Cogeneration, cogeneration units, economic security, greening of the eeconomy.
Стаття надшшла до редакци 05.04.2011
Прийнято до друку 26.08.2011
