Co je to dieselový generátor?

Trh spotřeby energie planety se neustále rozšiřuje. Kapacita starých průmyslových odvětví roste a neustále se objevují nové průmyslové podniky. A i přes aktivní rozvoj různých druhů energie šetrných k životnímu prostředí se tradiční energetika nadále aktivně rozvíjí.

K zásobování vzdálených zařízení a také k dodávce energie v drsných klimatických podmínkách spotřebitelům a průmyslovým podnikům se používají dieselové elektrárny. Umožňují pokrýt energetické potřeby s minimálními náklady a zajišťují autonomii zařízení.

Dieselové elektrárny se rozšířily díky neustálému nárůstu potřeby autonomního napájení a také možnosti využívat elektrárnu nejen jako hlavní, ale i jako záložní zdroj, který zajistí levnou elektřinu.

Co je to dieselová elektrárna?

Dieselová elektrárna nebo dieselová elektrárna je elektrárna založená na dvou hlavních součástech – elektrickém generátoru a spalovacím motoru. K provozu tohoto komplexu se používá motorová nafta.

Zajímavý! Toto palivo má nízkou cenu ve srovnání s jinými odrůdami, poskytuje vysokou teplotu spalování, zaručuje trvale vysokou úroveň výkonu a neztrácí své vlastnosti v podmínkách vysoké vlhkosti prostředí.

Konstrukčně jsou prvky spojeny na jednom rámu, což umožňuje optimální přeměnu jednoho druhu energie na jiný. Dieselová elektrárna obsahuje kromě dieselelektrické jednotky (dieselový generátor doplněný o pomocné prvky – rámová konstrukce, systémy měření, nakládání paliva) systém odpovědný za distribuci elektřiny, automatizaci, ovládací prvky atd. To umožňuje vyrobit potřebné množství energie optimální kvality pro konkrétní podnik nebo lokalitu.

Princip činnosti dieselové elektrárny

Princip činnosti dieselové elektrárny je založen na principu činnosti spalovacího motoru a elektrického generátoru. Spočívá v účinné přeměně mechanické energie na energii elektrickou.

Algoritmus provozu zařízení je následující:

• Nejprve je do válců přiváděn vzduch pod tlakem, poté je pod tlakem zahříván na vysokou teplotu.
• Poté je do komory přiváděna motorová nafta, která se po smíchání se vzduchem vznítí.
• Při spalování paliva se v komoře tvoří plyny. Nastartují motor.
• Při otáčení klikového hřídele se spustí rotor elektrického generátoru.
• Otáčením rotoru vzniká elektromagnetické pole, produkující ve vinutí střídavý proud, který se na výstupu přeměňuje na elektřinu.

Všechny pracovní procesy v dieselové elektrárně jsou řízeny automaticky. Instalace může fungovat v manuálním nebo automatickém režimu, v závislosti na nastaveních, která operátor nastaví.

Oblasti použití dieselových elektráren

Podle účelu jsou dieselové elektrárny rozděleny do tří hlavních typů:

• Základní. Jsou to autonomní zdroje elektřiny. Používají se v těch zařízeních, kde z nějakého důvodu není možné zajistit komunikaci napájení, nebo kde není z ekonomických důvodů praktické instalovat elektrické vedení.
• Rezervovat. Často se jedná o záložní zdroje energie, které lze využít na místě při výpadku hlavního zdroje energie nebo při přerušení jeho dodávky. Často jsou takové stanice doplňkovými prvky pro zajištění bezpečnosti a nepřetržitého provozu zařízení.
• Stav nouze. Ve velkých a kritických zařízeních, kde výpadky proudu nebo přetížení nemohou způsobit situace, kdy chybí napájení, se používají systémy nouzového napájení. Jsou kdykoliv připraveni k práci a jsou schopni převzít celou zátěž.

V moderní energetice jsou takové stanice nejběžnější jako hlavní zdroj energie. Nejčastěji se používají:

• V odlehlých osadách na Dálném severu nebo v jiných těžko dostupných oblastech.
• U velkých průmyslových a zemědělských podniků.
• V malých továrnách a výrobních závodech.
• V důlních oblastech nebo při provádění průzkumu.
• Na stavbách.
• V místech přechodného ubytování osob vykonávajících služební povinnosti atp.

Průmyslová výroba dieselových motorů v Rusku byla zavedena od konce 19. století. Instalace se začala používat při stavbě lodí, později k zásobování armády elektřinou a také osvětlení ve městech. První mobilní dieselové elektrárny vznikly během Velké vlastenecké války. Byly to vlakové elektrárny.

Vysoká adaptabilita na provozní podmínky umožňuje dieselovým elektrárnám vyrábět elektrickou energii v režimu, který je optimální z hlediska výkonu na konkrétním zařízení.

Typy dieselových elektráren

Moderní dieselové elektrárny lze klasifikovat podle několika charakteristik:

• Podle rozsahu.
• Mocí.
• Podle napětí.
• Podle počtu fází.
• Podle návrhu.
• Podle typu chladicího systému.

V závislosti na způsobu instalace se rozlišují stacionární a mobilní konfigurace. Stacionární modely po instalaci nevyžadují pohyb. Nejčastěji se jedná o zařízení integrovaná do celkového systému napájení.

Mobilní úpravy lze přesouvat z jednoho místa na druhé. Takové modely jsou nejčastěji doplněny o samohybné mobilní prvky. Mohou mít také přídavný upevňovací systém pro instalaci na karoserii vozu. Nejčastěji se jedná o stanice v kontejnerech, které poskytují spolehlivou ochranu obsahu před účinky vnějších nepříznivých faktorů prostředí a mechanických vlivů. Vysoký stupeň mobility usnadňuje správu služeb a systému a urychluje proces připojování zařízení.

Při výběru je důležité zohlednit konstrukci, podle které se naftový motor vyrábí. Modely lze rozdělit do následujících typů:

• Otevřený typ. Jsou instalovány pouze ve speciálně připravených a vybavených místnostech. Konstrukce neobsahuje žádné ochranné komponenty.
• V ochranném pouzdře. Ochranná konstrukce snižuje hladinu hluku, která vzniká při provozu zařízení. Takové konfigurace se často používají v obydlených oblastech.
• Kontejnerový design. Jedná se o blokově modulární konstrukce ve formě kontejnerů, které poskytují spolehlivou ochranu vnitřního obsahu před poškozením a faktory prostředí.

V závislosti na počtu fází se rozlišují jednofázové a třífázové modely. První vyrábí elektřinu s napětím 220 voltů a druhá 220-400 voltů. Dieselové elektrárny mohou být vybaveny různými chladicími systémy – vzduchovým nebo kapalinovým typem. V druhém případě mají modely zvětšené rozměry a jsou navrženy pro provoz s vysokým výkonem. Podle způsobu generování elektromagnetického pole se stanice dělí na asynchronní, které mají delší životnost, vysokou spolehlivost, a synchronní, které pracují stabilně i při dlouhodobém překračování zátěže.

Výhody a nevýhody dieselových elektráren

Dieselové elektrárny mají své výhody i nevýhody. Hlavní výhody zařízení:

• Kompaktní rozměry.
• Snadná údržba.
• Zvýšená spolehlivost.
• Ekonomická spotřeba paliva.
• Nízká hladina hluku během provozu.
• Dlouhá životnost.

Takové instalace nezpůsobují potíže s instalací a lze je rychle nainstalovat na připravený základ, i když je použit stacionární model.

Dieselové stanice však mají také některé významné nevýhody, které někdy znemožňují jejich použití. Patří sem:

• Vysoké procento nehod a častá zařízení a poruchy.
• Nízká úroveň environmentální bezpečnosti, která může představovat nebezpečí pro životní prostředí. To vyžaduje časté testování, aby se zjistilo, zda dieselové elektrárny splňují ekologické normy a standardy.
• Potřeba často provádět servis a údržbu instalací. Pro minimalizaci počtu nouzových situací je důležité kontrolovat stanici včas a pravidelně a sledovat provoz systémů a mechanismů.

Pro efektivní a nepřetržitý provoz zařízení je důležité, aby byl na místě přítomen personál s odpovídající úrovní kvalifikace. Pro zvýšení úrovně bezpečnosti byste měli používat pouze vysoce kvalitní palivo, které prošlo všemi nezbytnými stupni čištění. Během provozu jsou vyžadovány kontroly a sledování ukazatelů výkonu systému. Dieselové stanice byste také měli nakupovat pouze od důvěryhodných výrobců, což zaručuje použití kvalitního zdroje elektřiny na místě, který splňuje všechny potřebné normy. Před rozhodnutím o použití dieselových elektráren jsou nutné ekonomické a technické výpočty k určení proveditelnosti instalace takového zařízení. Pro velká průmyslová zařízení je lepší zvolit konfigurace stacionárního typu, pro neustále se pohybující – mobilní možnosti. Volba se ve všech případech provádí individuálně.

Porovnání plynových pístových a dieselových jednotek

Nejdůležitější výhodou plynových pístových jednotek oproti dieselovým je levnější palivo. I při použití plynné směsi propan-butan jako záložního paliva je cena za jednotku vyrobené elektrické energie v plynové pístové elektrárně 1,3krát nižší než u dieselové elektrárny.

Další výhodou oproti dieselovým elektrárnám je ekologická bezpečnost, například úroveň emisí NOx je třikrát nižší.

Navzdory skutečnosti, že globální trh s technologiemi distribuovaných zdrojů energie roste tempem asi 6-9% ročně, solární a větrná výroba se aktivně rozvíjí, dieselové elektrárny – takzvaná „klasika sovětské energie“. A to je pochopitelné: více než polovina území naší země dosud nemá centralizované zásobování energií pro desítky tisíc sídel prostřednictvím dieselových elektráren. V této recenzi se pokusíme pochopit, co je dieselová elektrárna, pro jaké úkoly je vhodná, jaké výhody a nevýhody má a jaké je tajemství její nehynoucí popularity.

Co je to dieselová elektrárna?

Tedy pod zkratkou „DES“ (dieselová elektrárna) Termínem „mobilní elektrárna“ se rozumí stacionární nebo mobilní elektrárna sestávající ze dvou hlavních prvků: elektrického generátoru a spalovacího motoru na motorovou naftu. Tyto prvky spojené společným rámcem se vzájemně doplňují a zajišťují proces přeměny jednoho typu energie na jiný. Je třeba vzít v úvahu, že podmínky „dieselová elektrárna“, „diesel-elektrická jednotka“, „dieselový generátor“ – nejsou totožné definice. Tyto koncepty mají významné rozdíly: Dieselový generátor — zařízení sestávající z technologicky integrovaného dieselového motoru a generátoru; Diesel-elektrická jednotka — zařízení, které zahrnuje dieselový generátor a také pomocná zařízení (rám, ovládací zařízení, palivová nádrž); Dieselová elektrárna je plnohodnotným energetickým zařízením, které obsahuje kromě dieselelektrického agregátu mnoho dalších důležitých prvků: zařízení pro rozvod elektřiny, automatizační skříně, ovládací panel atd. Jedná se o dieselovou elektrárnu, která umožňuje poskytnout spotřebiteli elektřinu v požadované kvalitě a v požadovaném objemu. A ve skutečnosti je to to, co dělá tuto oblast autonomní energetiky jednou z nejžádanějších a nejoblíbenějších v odlehlých oblastech naší země.

Princip činnosti dieselové elektrárny

Princip činnosti dieselové elektrárny (DES) spočívá v přeměně mechanické energie na elektrickou energii. Lze rozlišit následující klíčové fáze:

1. Vzduch je přiváděn do válců motoru, kde je stlačován a ohříván na vysoké limity. Poté motorová nafta vstupuje do pracovní komory pod tlakem a vznítí se.
2. Plyny vznikající při spalování nastartují motor do provozu. Klikový hřídel se začne otáčet a uvede rotor elektrického generátoru do pohybu.
3. Když se rotor generátoru otáčí, budí elektromagnetické pole, které zase vytváří ve vinutí generátoru indukční střídavý proud, který se na výstupu přeměňuje na elektrickou energii.

Oblasti použití dieselových elektráren

Dieselové elektrárny se nejaktivněji používají v oblastech, kde neexistuje centralizované napájení nebo existují určité potíže s dodávkou elektřiny. Typicky je toto:

• malé osady na odlehlých a arktických územích;
• zemědělské podniky (farmy, státní farmy), jakož i rekreační vesnice a zahrádkářská partnerství nacházející se na periferii;
• výrobní zařízení, kde se těží ropa, plyn a další přírodní zdroje, umístěné na těžko dostupných místech.

Právě tam mohou být dieselové elektrárny jediným možným zdrojem elektřiny. Je třeba vzít v úvahu, že dieselové elektrárny mohou také provádět pomocné funkce:

• záložní zdroj elektřiny, kdy dieselové elektrárny pouze doplňují hlavní zdroje napájení – centralizované sítě;
• nouzový zdroj elektřiny, když jsou ve velkých podnicích instalovány dieselové elektrárny, aby se chránily spotřebitele před možnými nehodami a organizovaly se nepřerušené dodávky energie.

Typy dieselových elektráren

Existuje několik klasifikací moderních dieselových elektráren.

V závislosti na účelu se dieselové elektrárny rozlišují:

• mobilní – používá se jako přenosný nebo záložní zdroj napájení;
• stacionární – integrované do jednotného energetického komplexního systému.

V závislosti na konstrukčním obsahu se dieselové elektrárny rozlišují:

• otevřené – nejsou ničím chráněny, mohou být umístěny pouze ve speciálně vybavené místnosti;
• v protihlukovém pouzdře – plášť snižuje hladinu hluku, což umožňuje použití těchto elektráren v obydlených oblastech;
• kontejner – pro dodatečnou ochranu a snížení hluku je umístěn ve speciálním kontejnerovém nebo blokovém modulu.

V závislosti na počtu fází generovaných zařízením se dieselové elektrárny rozlišují:

• jednofázový – generovat napětí 220 voltů;
• třífázový – vyrábí od 220 do 400 voltů.

V závislosti na typu napětí se rozlišují dieselové elektrárny:

Mobilní dieselové elektrárny

V této recenzi se samostatně zaměříme na takovou rozmanitost moderních dieselových elektráren, jako jsou mobilní (nebo mobilní) dieselové elektrárny. Jeho hlavním účelem je vyrábět elektřinu na nejhůře dostupných místech s možností rychlé změny umístění. Mobilní dieselové elektrárny se aktivně používají v těžebním průmyslu (například v různých nalezištích přírodních zdrojů), ve stavebnictví (při výstavbě silnic a výstavbě vzdálených osad), v zemědělství (na odlehlých pozemcích) a také uspokojit potřeby soukromých spotřebitelů.

Existuje mnoho možností pro výrobu mobilních dieselových elektráren. Nejoblíbenější jsou mobilní dieselové elektrárny na vlastním podvozku s vlastním pohonem; přizpůsobené pro instalaci na karoserii automobilu; s karoserií podobnou „přívěsu“.

Mobilní dieselové elektrárny jsou zpravidla vyráběny ve speciálním odolném obalu, který chrání zařízení před nepříznivými povětrnostními vlivy (déšť) a mechanickým poškozením. Hlavní výhodou mobilní dieselové elektrárny je vysoký stupeň mobility, maximální nenáročnost na údržbu a využití elektrocentrály ihned po koupi.

Klady a zápory dieselových elektráren

Dieselové elektrárny mají samozřejmě své významné výhody, díky nimž je tato oblast autonomního napájení populární již mnoho let. Mezi hlavní výhody patří následující:

• vysoký stupeň mobility a přenosnosti;
• snadnost instalace a konstrukce.

Existují však také významné nevýhody dieselových elektráren, které každý rok postupně „vytlačují“ dieselové elektrárny z jejich předních pozic, a to i na odlehlých a arktických územích země. Mezi hlavní nevýhody jmenujme následující:

• nízký stupeň spolehlivosti (dieselové elektrárny často selhávají, nehodovost je poměrně vysoká);
• nízký stupeň šetrnosti k životnímu prostředí (dieselové elektrárny jsou považovány za jeden z nejvíce „špinavých“ zdrojů dodávek energie z hlediska životního prostředí, proto jsou všechny dieselové elektrárny pečlivě kontrolovány z hlediska souladu s mezinárodními standardy a normami, jinak se nelze vyhnout vysokým pokutám);
• nutnost neustálé údržby (dieselové elektrárny potřebují neustálou kontrolu zkušenými inženýry, aby se minimalizoval počet nehod);
• omezený výběr domácích dieselových generátorů (nejspolehlivější jsou zahraniční dieselové generátory značek jako Cummins, NeuHaus, Wilson, Aksa – ale jejich náklady jsou výrazně vyšší než jejich ruské protějšky).

Multienergetické komplexy – alternativa k dieselovým elektrárnám

Tak či onak se výše uvedené nevýhody dieselových elektráren staly významnou pobídkou k hledání alternativních řešení zásobování energií vzdálených a izolovaných území Dálného severu a Sibiře. Dnes se multienergetické komplexy, jejichž výstavbu provádí skupina společností MKS, stávají důstojným řešením problému.

Multienergetické komplexy – jedná se o energetická zařízení skládající se z několika alternativních zdrojů energie:

• instalace mikroplynové turbíny (MGTU) nebo plynového pístu (GPU);
• solární elektrárna (SPP);
• úložiště elektrické energie (UPS s baterií);
• větrné elektrárny (WPP).

Spotřebitelé v odlehlých a izolovaných oblastech Dálného severu a Sibiře jsou zpravidla zbaveni centralizovaného zásobování energií a jsou poháněni zastaralými dieselovými elektrárnami. Náklady na motorovou naftu jsou asi 60-70 rublů/t (bez logistiky). Multienergetické komplexy ze skupiny společností MKS vám umožňují:

• snížit náklady na výrobu elektřiny 3-4krát;
• zvýšit spolehlivost a autonomii dodávek energie;
• zavádět moderní technologie;
• používat ekologicky šetrná paliva (LNG, CNG);
• snížit náklady na údržbu zařízení.

Posouzení ekonomického efektu závisí na ukazatelích konkrétního projektu.

Skupina společností MKS je přední strojírenský podnik v Rusku, jehož hlavní činností je výstavba malých energetických zařízení – plynových pístových elektráren na klíč. Za 19 let uvedl do provozu 61 minitepelných elektráren v různých regionech Ruska i v zahraničí. Celková kapacita všech zprovozněných zařízení Skupiny společností MKS činila 300 MW. Skupina společností MKS je oficiálním ruským prodejcem a servisním partnerem MWM Austria GmbH.

© MKS Group of Companies LLC, 2020

Materiály z webu mks-group.ru můžete kopírovat pouze s písemným souhlasem držitele autorských práv nebo s odkazem na zdrojový web. Skupina společností MKS vlastní výhradní právo na obsah webových stránek mks-group.ru, včetně zákazu používání textů jakýmikoli jinými osobami bez písemného svolení, včetně zákazu zpracovávat materiál chráněný autorským právem a vytvářet nový (derivát) založený na stávajícím.