Когенерация простыми словами, или Почему тепло не побочный продукт

Когенерация простыми словами, или Почему тепло не побочный продукт

Вокруг теплоэнергетики, как и вокруг любой другой серьезной сферы деятельности, есть свои мифы. Существует мнение о том, что тепло — это побочный продукт выработки электроэнергии, потому цена на него должна быть низкой, чуть ли не равняться нулю. Откуда этот миф взялся и почему он ошибочен, попробуем разобраться.

Любую ТЭЦ энергетики проектируют и строят с тем расчетом, чтобы она прежде всего наиболее экономичным и экологичным способом вырабатывала тепло. Однако добиться такого эффекта возможно лишь с выработкой электрической энергии, которая осуществляется на теплоэлектростанциях параллельно. Такой способ производства двух видов энергий называется — когенерация.

Когенерация — процесс совместной (комбинированной) выработки тепловой и электрической энергии, а значит, говорить о том, что тепло — побочный продукт, как минимум нелогично. Тепловая и электрическая энергия на ТЭЦ являются двумя основными продуктами. А вырабатывают их вместе для того, чтобы повысить эффективность использования топлива и снизить себестоимость энергий.


Может ли тепло стоить очень дешево? Нет. Ведь для выработки тепла энергетики используют дорогостоящее оборудование, которое необходимо правильно эксплуатировать, вовремя ремонтировать и модернизировать, в работах принимает участие квалифицированный персонал, а для котлов используется качественное топливо. Существует еще ряд факторов, которые напрямую определяют цену на ресурс, но все же выработка тепла в режиме когенерации значительно снижает себестоимость конечного продукта.  

В 2020 году котел №3 стал самым крупным объектом летней ремонтной кампании на Абаканской ТЭЦ. Ежегодно СГК вкладывает средства в обновление и ремонт станционного оборудования, которое работает в условиях повышенных нагрузок
В 2020 году котел №3 стал самым крупным объектом летней ремонтной кампании на Абаканской ТЭЦ. Ежегодно СГК вкладывает средства в обновление и ремонт станционного оборудования, которое работает в условиях повышенных нагрузок
Скачать

Например, история Абаканской и Минусинской ТЭЦ начиналась со строительства и эксплуатации пиковых котельных, которые не имели электрогенерирующего оборудования и вырабатывали только тепловую энергию. Совсем скоро стало очевидным, что для работы ТЭЦ режим когенерации наиболее эффективен. В эксплуатацию были введены энергоблоки на обеих станциях и вместе с выработкой тепла, которая всегда была первичной, энергетики начали производить электрическую энергию. При этом коэффициент полезного действия (КПД) станции наибольший.

Откуда же взялся миф о том, что тепло — побочный продукт? Все просто.

Важная функция ТЭЦ — обеспечение горячей водой (паром) близлежащих населенных пунктов. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и порядка 120–150 градусов зимой (в зависимости от температурного графика теплосети), после чего благодаря сетевым насосам по системе тепломагистралей поступает к потребителям.


Большинство людей считают, что вода для тепломагистралей прогревается якобы остатками тепла, произведенного отработанным после турбины паром. То есть тем паром, который уже выработал свою потенциальную энергию полностью при производстве электроэнергии. На самом деле это не так: пар отбирается с определенных ступеней турбины еще до его полного срабатывания и направляется в подогреватели сетевой воды.

Острый (перегретый) пар вращает турбину, расширяется в ее ступенях и лопатках и превращает свою внутреннюю тепловую энергию в механическую энергию вращения. Генератор, сцепленный с турбиной, уже преобразует механическую энергию в электрическую.

За счет того что два вида энергии вырабатываются практически одновременно, снижаются затраты топлива на выработку электроэнергии, а значит, увеличивается экологичность и экономичность производства.

Зимой, особенно в сильные морозы, ТЭЦ увеличивает выработку тепла, иногда даже путем снижения производства электроэнергии. И тогда можно говорить о том, что электричество — побочный продукт выработки тепла. Однако этот процесс может работать и в обратную сторону, при острой необходимости большого количества электроэнергии. Но такие случаи — скорее исключение из правил, так как в Хакасии есть мощная гидроэлектростанция — и дефицита электроэнергии практически не бывает.

Хакасия, город Саяногорск. Саяно-Шушенская ГЭС — крупнейшая по установленной мощности гидроэлектростанция в России, 6400 МВт
Хакасия, город Саяногорск. Саяно-Шушенская ГЭС — крупнейшая по установленной мощности гидроэлектростанция в России, 6400 МВт
Скачать

Один из главных плюсов работы ТЭЦ в режиме когенерации — относительно недорогое тепло для потребителей. Особенно если сравнивать себестоимость отпуска тепла ТЭЦ и мелких котельных: чем меньше потребителей, запитанных от теплоисточника, тем дороже стоит ресурс. Котельная в плане экономии — заведомо проигрышный вариант.

Яркий пример — котельная в селе Подсинее Алтайского района Хакасии. Много лет назад теплоисточник построили для нужд самого крупного градообразующего предприятия на юге Сибири — местной птицефабрики. Теплоисточник обогревал все цеха и производственные здания, а попутно и дома сельских жителей. Как только предприятие обанкротилось, теплоисточник стал слишком дорогим удовольствием для местного муниципалитета, у которого не хватило средств содержать и поддерживать техническое состояние котельной.

Потеряв крупного потребителя тепла, котельная стала обузой для муниципалитета и потребителей
Потеряв крупного потребителя тепла, котельная стала обузой для муниципалитета и потребителей
Скачать

Именно по этой причине Сибирская генерирующая компания давно взяла вектор на замещение неэффективных теплоисточников во всех городах своего присутствия. В ближайшие два года компания планирует закрыть 7 котельных в Черногорске, которые позже заместит надежная Абаканская ТЭЦ.