Alternatív tüzelésű erőművek Oroszországban

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Az elmúlt néhány évben a gázdugattyús motorral felszerelt autonóm erőművek egyre népszerűbbé váltak Oroszországban és külföldön. Ezek az egységek könnyen karbantarthatók, és kevesebb üzemanyagot fogyasztanak, mint a hagyományos dízel egységek. Ezenkívül gázdugattyús motor alapján lehetőség van egy kombinált állomás összeállítására, amely egyszerre termel hőt és villamos energiát.

A Transmashholding, a Polytech 360 fesztivál általános partnerének fejlesztőivel arról beszélgettünk, miben különbözik a gázdugattyús egység a benzin- vagy dízelmotortól, és hogy felszerelhető-e egy hétköznapi autóra. Kérdéseinkre Alekszandr Terekhin, a Transmashholding JSC dízelmotor-fejlesztési osztályának vezetője és Igor Ovchinnikov, a Transmashholding JSC dízelmérnöki fejlesztési projektmenedzsere válaszolt.

A gázdugattyús motorok lényegében hagyományos belső égésű motorok, amelyek működéséhez gázt használnak. Az első ilyen berendezések a 19. század végén jelentek meg, és főleg gyárakban használták őket különféle gyártóberendezések meghajtására. Később ezeket főként villanymotorokra cserélték. Szintén nem használják széles körben a közlekedésben. De az elmúlt években a gázdugattyús motorok népszerűsége növekedni kezdett. Ennek több oka is van, de a fő oka a folyékony szénhidrogén üzemanyagok (benzin, gázolaj) drágulása. Manapság a gázdugattyús motorokat áramfejlesztőkben, hőtermelőkben, szivattyúkban, kompresszorokban és hűtőegységekben használják.

N + 1: Mely üzemekben használnak gázdugattyús motorokat és miért?

A gázdugattyús motorokat szinte minden alkalmazási területen használják erőművekben: helyhez kötött motor-generátorokban és erőművekben, mozdonyokban, gépjárművekben, közlekedési és technológiai (traktorokhoz, kőbánya berendezésekhez) és másokban.

Hazánkban és a világban a földgázkészletek jelentősen meghaladják a folyékony szénhidrogén tüzelőanyag-készletek minden típusát. Természetesen a gázüzemanyag költsége lényegesen alacsonyabb, mint a folyékony szénhidrogén üzemanyagé. Hazánkban sok generáció használhatja majd ezt a fajta üzemanyagot.

Mivel működnek az ilyen motorok?

Kétféle gázüzemanyagot használnak. Először is, ez földgáz (ez tartalmazza a metán nagy részét), amelyet különösen a konyhánkban égetünk el. Másodszor pedig az olajfinomításból nyert kőolajgáz (ez tartalmazza a legtöbb propánt és butánt). Ez utóbbi cseppfolyós állapotban leginkább autók üzemanyagaként, vagy gázpalackok hengereiben használatos.

A legtöbb ipari, teherautó- és buszmotor természetes sűrített vagy cseppfolyósított gázt használ. A közelmúltban javaslatok születtek a személygépkocsik földgázüzemre való átalakítására.

Miben különbözik egy ilyen motor a belső égésű motortól?

A gázdugattyús motor ugyanaz a belső égésű motor, de bizonyos tervezési jellemzőkkel, amelyek más típusú üzemanyag használatához kapcsolódnak.

Mindenekelőtt a végtermékre (kocsi, dízelmozdony stb.) gáztároló rendszert és gázberendezést kell felszerelni a gázparaméterek (nyomás, hőmérséklet) megváltoztatására és a hajtómű ellátására.

Magának a motornak a változásai két részre oszthatók. Az elsőbe tartozók konstruktív jellegűek, és a kompressziós arány változásaira, a henger-dugattyú csoport részeinek kialakítására, a levegőellátásra és a turbófeltöltő beállításokra és egyéb elemekre vonatkoznak. Ez utóbbiak a motor felszereléséhez vannak csatlakoztatva olyan eszközökkel, amelyek gázt szolgáltatnak a szívócsonkba vagy az égéstérbe.

Lehetséges gázdugattyús motort rakni egy normál autóba?

Tud. Sokan sikerrel ülnek és lovagolnak. Az ilyen megoldásokat gépkocsikban, traktorokban, mozdonyokban, kis hordképességű kereskedelmi hajókban és egyéb járművekben alkalmazzák.

Transmashholding és gázmotorok

2013-ban a brjanszki Transmashholding üzemben egy TEM19 tolató dízelmozdonyt gyártottak. Ez az első dízelmozdony a világon, amelynek dugattyús motorja földgázzal működik, amelynek autonóm ellátását folyékony formában, kriogén tartályban tárolják.

A TMH jelenleg egy új, megnövelt teljesítményű TEM29 gáztolatásos dízelmozdony létrehozásának projektjét kezdte meg. Kialakítása a fő berendezés modularitásán fog alapulni. Célja, hogy az összesített javítások alkalmazása miatt csökkentse az üzem közbeni karbantartások és javítások elvégzéséhez szükséges erőforrások költségeit.

A TMH kolomnai vállalkozásánál számos alternatív tüzelőanyagot használó projektet valósít meg, egy alapvetően új típusú termék - a gázmotorok - előállítását, amelyek az erőművekben villamos energiát és hőt állítanak elő alapvető, tartalék és vészhelyzeti célokra.

Jelenleg a TEM29 tolató dízelmozdonyhoz készül 9GMG gázmotor-generátor a kolomnai gyárban.

A TMH kolomnai gyárában készült motorok fő tüzelőanyagként dízel üzemanyagot, természetes üzemanyagot vagy kapcsolódó kőolajgázt, valamint kőolajat használnak majd 1000 és 3500 kilowatt közötti teljesítménytartományban.

A TMH emellett a Szövetségi Célprogram „Nemzeti Technológiai Bázis” dízelmotor-fejlesztési alprogramjának végrehajtása során létrejött új dízelmotorok gázmódosításait is fejleszti.

Miért nem használják ezeket a motorokat univerzálisan?

Történelmileg megtörtént, hogy a különféle folyékony szénhidrogén-üzemanyagokat főként motorüzemanyagként használják. Számukra széles infrastruktúrát alakítottak ki. Ennek megfelelően a gáz felhasználásának bővítése érdekében szükséges a tankolás és végső soron az égés helyére történő szállításához kapcsolódó infrastruktúra bővítése. Ezt most aktívan folytatják.

A gázmotor üzemanyaggal üzemelő mozdonyok üzemeltetésére jelenleg a legígéretesebb a szverdlovszki vasút nem villamosított északi vonulata. Ennek a régiónak minden feltétele megvan: sík profil, nagy rakomány, olcsó földgáz elérhetősége, valamint termelő létesítmények, amelyek alapján beindítható a cseppfolyósított földgáz termelése.

Általánosságban elmondható, hogy a jármű mindenfajta közlekedésben üzemanyagként való felhasználása, a hazai gázszállító és helyhez kötött berendezések létrehozása napjainkban nagy jelentőséggel bír a gördülőállomány megújítása szempontjából, amelynek meg kell felelnie a nemzetközi biztonsági, környezetvédelmi és megbízhatósági előírásoknak.

Miért használják gyakran kis erőművekben?

Jövedelmező és gazdaságos. Az üzemanyag-fogyasztás és az üzemeltetési költségek fontos kérdések az üzem tulajdonosa számára. A gázdugattyús egység fajlagos üzemanyag-fogyasztása kilowattonként óránként bármely terhelési mód mellett kisebb, mint egy gázturbinás egységé. Ez annak köszönhető, hogy a dugattyús gépek hatásfoka 36-45 százalék, míg a turbináké csak 25-34 százalék.

A gázdugattyús motorok fő előnye a dízelmotorokkal szemben az olcsóbb üzemanyag. Még akkor is, ha propán-bután gázkeveréket használnak tartalék tüzelőanyagként, a gázdugattyús erőműben előállított elektromos energia egységnyi költsége 1,3-szor kevesebb, mint egy dízel üzemben.

A gázdugattyús egység üzemeltetése és karbantartása a gázturbinás egységgel ellentétben nem igényel magasan képzett mérnöki személyzetet. A gázdugattyús motor rendszeres karbantartása, közbenső és nagyjavítása a működés helyén elvégezhető anélkül, hogy az egységet a gyártó vagy erre szakosodott vállalkozás telephelyére költöztetik.

Mi az oka a gázdugattyús egységek növekvő népszerűségének az elmúlt években, annak ellenére, hogy maga a technológia már régóta létezik?

A villamosenergia- és hőenergia fogyasztói piac elemzése során kiderült, hogy a fogyasztók mintegy 30 százalékának nincs szüksége több tíz és száz megawatt teljesítményre, és ezért kötelező központosított áramellátásra, amelynek a hálózatokon keresztül a fogyasztóhoz történő eljuttatása során keletkező összes veszteség 30 százalék 25-30 százalékig.

Ráadásul a felhasználók nem elégedettek a központosított hálózatokhoz való csatlakozás magas költségeivel, és általában véve az oroszországi energiapiac liberalizációja válsághoz vezetett a nagy központi energiaellátó rendszerek működésében.

A gázdugattyús technológiák kiválóan alkalmasak kisüzemi áramtermelésre, nagyon hatékonyan valósítják meg a „gazdaságos” energiatermelés koncepcióját minimális hő- és villamosenergia-veszteséggel. A gázdugattyús erőműveken alapuló kombinált villamosenergia- és hőtermelés helyi autonóm decentralizált forrásai nagy hatásfokkal rendelkeznek, teljesen függetlenek a regionális villamosenergia-hálózatoktól, következésképpen a tarifák növekedése miatt megbízhatóak, nem igényelnek költséget az ellátás kiépítéséhez. és elosztó hálózatok.

A gázdugattyús motorok sorba kapcsolhatók. Milyen előnyökkel jár az ilyen konszolidáció a létesítmények külön használatához képest?

Nemcsak gázdugattyús motorok, hanem dízelmotorok is kombinálhatók "akkumulátorokba". Minden a helyhez kötött erőmű jellemzőitől és követelményeitől függ. Különösen gyakran az egyes modulokat csak helikopterrel lehet eljuttatni a telepítési és üzemeltetési helyre. De vannak speciális erőművek, amelyek fő követelménye az egy egységben elérhető maximális teljesítmény.