Мероприятие Программы: 2.6

Мероприятие Программы: 2.6

Тема работы: Разработка энергоэффективной автономной когенерационной установки на базе роторно-лопастного двигателя с внешним подводом тепла

Цель работы:

Создание многотопливного автономного энергоагрегата малой мощности до 30 кВт (индивидуального потребления) для выработки тепловой и электрической энергии на базе роторно-лопастного двигателя с внешним подводом теплоты.

Исключение передачи тепла и электроэнергии на дальние расстояния, с целью сокращения потерь, и снижения рисков зависимости от магистральных сетей.

Повышение топливной эффективности, увеличение ресурса и улучшение экологических параметров по выбросам вредных веществ и шуму за счет использования двигателя роторно-лопастного типа с внешним подводом теплоты.

Актуальность проекта

Должно быть дано обоснование актуальности выбранного направления исследований (в рамках приоритетного направления ФЦП) в соответствии с:

- современными тенденциям развития науки и техники;

- значимости решаемой задачи и новизны подходов к ее решению с точки зрения преодоления ресурсных, спросовых, экологических и др. ограничений на рынках соответствующих товаров и услуг;

- усиления конкурентных позиций отечественных производителей.

Делаются выводы о современных тенденциях развития данной области науки и техники, о соответствии им предлагаемого проекта, а также о месте последнего в спектре работ данного направления и его преимуществах по сравнению с другими подходами.

В обоснование актуальности должны (могут) быть использованы сведения (выводы):

— об уникальности исследуемых областей и (или) технологий;

— об отношении к критическим технологиям;

— о масштабах в рамках национального и мирового уровня научно-технического развития;

— о достижение прорывных результатов в области преодоления различных ограничений (ресурсных, экологических, спросовых, экономических и т.п.) на рынке соответствующих товаров;

— о новизне подходов и значимости решаемых задач с точки зрения усиления конкурентных позиций отечественных производителей.

 

Необходимость изменений в способах генерации, распределения и доставки электрической и тепловой энергии потребителям зрела на протяжении второй половины 20 века. В России экономическая неэффективность тепловых электростанций и котельных усугубляется критическим износом тепловых и электрических сетей, расходы на поддержание которых, составляют значительную часть энергетического тарифа.

На сегодняшний день электроэнергетика России составляет 205 млн. кВт установленной мощности, из которых в режиме максимальной нагрузки работают станции на 140 млн. кВт. Если в 1940–1950 гг. вводилось в эксплуатацию 5–8 млн. кВт установленных мощностей в год, а в 1970–1980 гг. – по 7–10 млн. кВт, то за 1990–2004 гг. темп обновления в среднем составил 1,22 млн. кВт. К 2010 г. 55,5% (115 млн. кВт) установленных мощностей полностью выработают свой ресурс. На сегодняшний день износ основного оборудования по разным оценкам составляет:

- генерирующих станций – 50–80%;

- магистральных сетей – 70% и увеличивается на 2% в год;

- реальный срок службы теплотрасс в среднем 50–55лет при норме 35–40лет

По официальным прогнозам электропотребление к 2015 г. составит 1426 млрд. кВт•ч электроэнергии в год. Прогнозы роста спроса электроэнергии на уровне 4,0% в год легли в основу разработанной программы «Энергетическая стратегия России» утв. Распоряжением Правительства от 13 ноября 2009 г. В этой программе ставятся целевые индикаторы по снижению выбросов вредных веществ в окружающую среду на 25%; эмиссию парниковых газов на 83%: коэффициент утилизации попутного газа 95%. Без применения новых технических решений аналогичных предлагаемой в заявке, достичь этих показателей невозможно. Строительство новых ТЭЦ – это капиталоёмкие проекты со сроками строительства 7–10 лет, окупаемости 15 лет. По статистике, потери при передаче электроэнергии равны 12% от объема производства, а потери при передаче тепла по существующим теплотрассам достигают 70%.

По мнению американского эксперта по энергетике Тома Кастена США понадобится к 2010 г. около 137 млн. кВт новых мощностей. Это, в свою очередь потребует 84 млрд. долларов для строительства новых электростанций и 220 млрд. долларов для новых средств передачи и распределения электроэнергии, то есть суммарно 304 млрд. долларов. Достижение такого прироста мощностей с применением распределённой энергетики основанной на малых автономных электростанциях потребует всего 168 млрд. долларов при нулевых расходах на линии электропередач.

Таким образом, избегая передачи тепла и электроэнергии на дальние расстояния (а тепло может производиться только рядом с потребителем), можно не только сократить потери, но и снизить риск зависимости от магистральных сетей. Поэтому малая энергетика характеризуется не столько уровнем мощности, сколько близостью к потребителям.

Программа «Энергетическая стратегия России» определяет прогнозные значения необходимых инвестиций в развитие автономной энергетики в размере 225 млрд. руб. на первом этапе развития.

Малая энергетика, конечно, не решает всех глобальных проблем энергетики России. По разным оценкам потребность в новых мощностях, в связи с выбытием старых и увеличением потребления электроэнергии составляет 7–10 ГВт. установленной мощности в год. Однако в ближайшие 7–10 лет занять 10–15% энергетического рынка высокоэффективными и менее капиталоемкими автономными энергоустановками вполне возможно, дополнив на этом рынке тепловые станции и коммунальные сети.

Можно определить основные задачи, которые можно решить с помощью малой энергетики, это:

- Исключение передачи тепла и электроэнергии на дальние расстояния, с целью сокращения потерь, и снижения рисков зависимости от магистральных сетей.

- Повышение топливной эффективности, увеличение ресурса и улучшение экологических параметров по выбросам вредных веществ и шуму за счет использования двигателя с внешним подводом теплоты.

Фундаментальной альтернативой существующей системе поставки электрической и тепловой энергии потребителям, является индивидуальная поставка энергии от источников, расположенных в непосредственной близости или внутри инфраструктуры потребителей. До настоящего времени автономные электрогенерирующие установки использовались только в отдаленных районах, а также как резервный или аварийный источник электрического и теплового снабжения.

Тип двигателя