Комбинированное отопление: Комбинированное отопление

Комбинированное отопление | ГрейПей

Комбинированное отопление – эффективное техническое решение, применяемое для повышения маневренности системы обогрева помещений. Проектные решения обычно реализуются по двум направлениям – комбинирование схем и интеграция разнотипных источников тепла. Материал публикации дает обзор наиболее популярных и качественных вариантов совместной работы различных теплогенераторов.

Содержание

Комбинирование котлов

Комбинация напольного твердотопливного и настенного газового котлов

Интеграция котлов реализуется чаще всего при нестабильной подаче того или иного энергоносителя. Объединение котлов для работы на одну систему отопления требует применения дополнительных устройств – прежде всего теплоаккумуляторов, а также гидравлических разделителей (гидрострелок), коллекторов и так далее. Способы обвязки котельной зависят от видов применяемых котлов.

Выделяют следующие наиболее распространенные варианты совмещения котлов:

1. Твердотопливный и электрический;
2. Твердотопливный и газовый;
3. Газовый и электрический.

 Вариант 1.  Комбинирование твердотопливного и электрического котла вызвано чаще всего перебоями в подаче электроэнергии, а также ее высокой стоимостью. Алгоритм совместной работы теплогенераторов этого типа базируется на возможности установки двухтарифного счетчика.

В этом случае в ночное время стоимость потребленной электроэнергии значительно ниже дневного тарифа. Электрический котел работает в период сниженного тарифа, при этом рекомендуемым техническим условием является применение теплоаккумулятора.

Теплоаккумулятор накапливает тепло, выработанное за ночной период, которое потом расходуется днем для работы системы отопления. При недостаточном количестве аккумулированной теплоты в работу включают твердотопливный котел.

Твердотопливные котлы работают чаще всего в пикообразном режиме, применение теплового аккумулятора позволяет сохранить излишки тепла, выработанные при пике сгорания топливной закладки и неиспользованные системой обогрева.

Схема комбинирования твердотопливного и электрического котла

Применение подобной схемы позволяет снизить общие затраты на топливо – ночью экономия происходит за счет сниженной стоимости электричества, днем – за счет дешевизны твердых сортов топлива.

Комбинирование твердотопливного и электрического котла имеет следующие особенности:

• В случае перебоев в подаче электроэнергии рекомендуется установка бесперебойного источника питания для обеспечения циркуляции теплоносителя при работе твердотопливного агрегата.
• Применение энергонезависимых котлов, работающих на твердом топливе, малоперспективно – система должна иметь устройство по принципу естественной циркуляции. В этом случае трубопроводы должны иметь соответствующий диаметр, циркуляция теплоносителя из теплоаккумулятора реализуется только насосами.
• При использовании котлов длительного горения (в том числе пеллетных) возможен вариант установки гидрострелки, а не теплоаккумулятора. Котлоагрегаты длительного горения имеют более ровный тепловой режим работы и могут равноценно работать и через гидравлический разделитель. Но в этом случае теряется возможность накопления теплоты в аккумуляторе при ночной работе электрокотла на сниженном тарифе, соответственно пропадает возможность экономии.

Система с 2 котлами в некоторых случаях может упрощаться – вместо электрического котла используют ТЭН (или группу ТЭНов), вмонтированных в теплоаккумулятор.

Следует отметить, что многие авторы предлагают устанавливать и более 2 теплогенераторов. Такое техническое решение конечно возможно, но затраты на приобретение и монтаж устройств будут иметь весьма солидные размеры.

 Вариант 2.  Использование газового и твердотопливного котла обычно реализуется при перебоях в подаче природного газа. В этом случае котлоагрегат, работающий на твердом энергоносителе, выступает в роли резервного источника теплоты.

Схема совместного использования устройств этих видов является прежде всего техническим решением – созданием резерва. Экономия в этом случае не достигается – твердое топливо всегда дороже газа.

Обвязка котлов в этой схеме, как и в варианте 1, реализуется через использование теплового аккумулятора. В другом случае, при использовании агрегата длительного горения, можно использовать гидрострелку.

 Вариант 3.  Схема с интеграцией газового и электрического котла используется намного реже, чем предыдущие 2 варианта. Применяется она только в одном случае – при перебоях в подаче газа. При отсутствии электроэнергии указанная конфигурация теряет смысл, так как подавляющее большинство газовых котлов энергозависимо. То есть при отсутствии электроэнергии оба теплогенератора перестанут работать.

Частным случаем, использующим данную схему, является эксплуатация энергонезависимого газового котла (с механической системой управления). Только в этом случае возможно замещение газового устройства (при отключении газа) на резервный источник тепла – электрокотел.

В обвязке теплогенерирующих устройств этого типа могут использоваться как тепловой накопитель, так и гидравлическая стрелка.

Следует отметить, что использование электрических котлов в схемах комбинированного отопления имеет свои ограничения. Для установки котла требуется наличие свободной мощности у поставщика ресурса, при мощности более 7 – 9 кВт необходимо подключение трехфазного питания – а такая возможность существует не всегда. Не менее значимо наличие электропроводки соответствующего качества и сечения.

Комбинирование различных источников тепла

Совмещение различных источников теплоты – качественное техническое решение, в котором применяются следующие теплогенерирующие устройства:

1. Котлы;
2. Тепловые насосы;
3. Солнечные панели;
4. Печи с водяными контурами.

Комбинация (объединение) всех этих устройств выполняется с помощью теплоаккумулятора. При этом основным источником производства тепла чаще всего является котел – газовый, электрический, твердотопливный, жидкотопливный.

Другие устройства – альтернативные источники и печи – обычно используются как вспомогательные устройства. Это обусловлено ограничением мощности устройств (печи) и низкотемпературным режимом работы альтернативных источников питания. При организации этой схемы наиболее простым будет применение теплоаккумулятора с несколькими встроенными теплообменниками, к которым последовательно подключаются разнотипные источники тепла.

Универсальные (комбинированные) котлы отопления

Третье направление комбинирования отопления – установка универсальных многотопливных котлов. Эти устройства могут работать на 2 и более видах топлива. При этом обычно используется одна или несколько камер сгорания.

Существуют различные технические условия работы котлов комбинированного типа. Большинство газовых устройств адаптированы для работы на сжиженном и природном газе. Перевод на другой вид топлива производится через замену горелки, которая обычно идет в комплекте с изделием или приобретается отдельно.

Аналогична ситуация с устройствами типа «дизтопливо – газ». В обоих случаях обвязка котлоагрегатов производится чаще всего без дополнительных устройств, тепловые баки и гидрострелки применяются только при разнотипных потребителях тепла.

Другой тип комбинированных котлов – устройства, использующие топливо в различных сочетаниях – «газ – твердое топливо», «твердое топливо – электричество» и так далее. Подробно об устройстве и работе изделий этого типа можно прочитать в специальной публикации.

Кроме рассмотренных комбинаций теплового оборудования часто совмещаются различные виды отопления, независимые друг от друга. Существует масса вариаций – чаще всего используются отдельные электрические устройства отопления, нагрев воздуха в системах приточной вентиляции, в качестве дополнительных источников тепла эксплуатируют печи из металла, камины, газовые обогреватели и многое другое.

Применение различных комбинаций теплового оборудования выполняет важные задачи – повышает надежность системы отопления, гарантирует бесперебойную подачу тепла, в некоторых случаях позволяет снизить затраты на энергоносители, улучшает качество управления и маневренность комплекса. При этом теплогенерирующий узел зачастую усложняется, для его разработки и монтажа рекомендуется привлекать опытных специалистов.

Рекомендуем прочитать:

(Просмотров 920 , 3 сегодня)

Комбинированное отопление.Виды и применение.Выбрать и установка

Комбинированное отопление представляет собой систему обогрева, которая может работать на разных видах топлива. Это современное решение, в нем используется котел, имеющий две камеры сгорания: в одной из них может сжигаться жидкое или газообразное топливо, а в другой твердое.

Существует несколько видов котлов, при помощи которых можно организовать комбинированное отопление:

• Котлы, работающие на двух видах топлива.
• На трех видах топлива.
• Универсальные, они могут работать на четырех видах топлива, но дополнительные горелки надо приобретать отдельно.

Чаще всего используются котлы, работающие на следующих видах топлива:

• Газ и дизельное топливо, это экономичное решение, но его реализация может быть только при наличии магистрального газопровода.

• Твердое топливо и газ, это наиболее распространенный вариант.

• Жидкое и твердое топливо, газ, использование такого котла предусматривает установку автоматического устройства, которое будет контролировать безопасность его работы.

• Твердое топливо и электричество, это удобный вариант для дачи, когда там проживают люди, дом отапливается дровами, а в их отсутствие, температура поддерживается при помощи электричества.

• Газ, электричество и твердое топливо, этот вариант отличается своей многофункциональностью, при недостатке газа или отсутствии электричества, обогрев помещения осуществляется при помощи дров, угля или других твердотопливных материалов.

• Пиролизный и электродный котел, здесь используется не один многотопливный котел, а два агрегата отдельно, но они подключены в одну систему отопления.

Особенности устройства

Если говорить о том, как устроено комбинированное отопление, то переход на разные виды топлива может быть осуществлен следующим образом:

• Сжигание топлива происходит в разных камерах. Для твердого топлива есть одна топка, а для газа и солярки другая.
• Проводится смена горелок. Универсальное оборудование в комплекте имеет несколько грелок, которые предназначены для сжигания разных видов топлива. Во время использования газа устанавливается горелка, а когда переходят на жидкое топливо, то ее меняют на форсунку.

Комбинированный котел в своем составе имеет одну или несколько топочных камер, зольник, устройства для автоматического контроля, горелки для подачи разного топлива, вентилятор для принудительной подачи воздуха. Такое оборудование может быть одноконтурным, с его помощью только обогревается помещение или двухконтурным, тогда кроме отопления здания, будет еще и горячая вода для бытовых нужд.

Принцип работы

Работа такой системы отопления такая же, как и при использовании обычного котла. Нагрев воды или антифриза, которые являются теплоносителями, происходит в котле, после чего вода по трубам направляется в радиаторы и тепло отдается в помещение. После этого, вода возвращается в котел, где снова нагревается и процесс повторяется.

Комбинированное отопление позволяет быстро менять вид топлива, поэтому является очень популярным. Наличие автоматики позволяет оборудованию, после того как в топке сгорят дрова, самостоятельно переходить на отопление газом или электричеством.

Область применения

Есть несколько ситуаций, когда комбинированное отопление является оптимальным вариантом:

• Если есть перебои в поставках газа или электричества, твердого топлива, вы всегда сможете перейти на другой, может быть и более дорогой вид топлива, но помещение будет всегда обогреваться.
• Для устранения недостатков, которые есть у твердотопливных и жидкотопливных котлов. Хотя современные системы автоматизации и позволяют работать такому оборудованию на одной закладке сравнительно долго, но если надо оставить помещение без присмотра на некоторое время, то топливо может закончиться. В таком случае удобно, чтобы котел работал еще и на электричестве, тогда при отсутствии твердого и жидкого топлива, он автоматически перейдет на работу от электричества.
• Для оптимизации затрат на приобретение топлива. На протяжении отопительного сезона стоимость разных видов топлива может динамично меняться и на этом можно экономить значительные средства:

— Осенью, когда много хвороста, веток и дров из сада, их можно получать практически даром и в это время выгоднее будет, чтобы котел работал на твердом топливе.
— Стоимость угля на протяжении года может меняться, часто можно приобрести его по сниженным ценам, но в небольшом количестве.
— Если установлен многотарифный счетчик, электричество лучше всего использовать ночью, так как в это время оно стоит намного меньше.
— В некоторых случаях бывают перебои с поставками газа или пока нет доступа к газовой магистрали, но отапливать дома надо уже сейчас и чтобы не приобретать два отдельных котла, можно сразу установить комбинированное отопление.

Такой способ отопления обычно применяется в частных домах, на дачах, а также различных промышленных объектах, сельскохозяйственных предприятиях и др.

Как выбрать комбинированное отопление

При выборе комбинированного котла, основным показателем, который надо учитывать, является его мощность. Во время ее расчета надо учитывать, что для обогрева 10 м², надо 1 кВт теплоэнергии. Надо чтобы был определенный запас мощности, поэтому полученный результат увеличивают на 30-40 %, а если котел двухконтурный, то еще на 20-25%. Проведением расчетов нельзя игнорировать, так как слабый котел не сможет эффективно обогреть дом. Покупка очень мощного оборудования приведет к частой его работе в режиме холостого хода, поэтому будет большой перерасход энергоносителя.

Для правильного выбора газовой горелки, устанавливаемой в твердотопливный котел, надо учитывать габариты его топочной камеры, так как размер горелки будет соответствовать им пропорционально.

Большое значение имеет цена оборудования, которая зависит не только от мощности котла, но и от наличия у него дополнительных функций, а также от популярности производителя. Для бытового потребителя очень важным вопросом является снабжение горячей водой. Надо сразу определиться, вода будет нагреваться котлом или бойлером.

Размеры оборудования влияют на выбор места для его монтажа, особенно это важно, когда для оборудования выделено небольшое помещение. По материалу исполнения топочной камеры, она может быть чугунной или стальной. Чугунная топочная камера более тяжелая, но стенки у такого котла толще, поэтому и срок службы будет больше.

На удобство эксплуатации влияет наличие автоматизации процесса сгорания топлива, некоторыми моделями можно управлять даже дистанционно. Обращайте внимание и на наличие у такого оборудования дополнительных функций: шумоизоляционный кожух, варочная панель, устройства для регулирования тяги и т.д.

Учтите, что комбинированный котел обычно имеет большой вес, поэтому, если вы решили устанавливать его в жилом помещении, то надо позаботиться о создании мощного бетонного основания, так как стандартный пол может не выдержать нагрузку.

Достоинства и недостатки

При выборе такого способа отопления, надо учитывать следующие его преимущества:

• В зависимости от выбранной модели, можно использовать жидкое, газообразное или твердое топливо в разных комбинациях.
• Одновременно можно подключить несколько отопительных контуров, которые будут работать на разном топливе.
• Независимость от электроэнергии, когда в котле не используются ТЭНы.
• Возможность одновременного отопления и снабжения горячей водой.

Хотя комбинированное отопление и имеет много преимуществ, есть у него недостатки, о которых нельзя не сказать:

• Надо помещение, в котором будет сберегаться твердое или жидкое топливо.
• Стоимость таких котлов будет высокой.
• Ограниченная мощность используемого оборудования, она может быть не более 35 кВт.

Правила установки

Если используется котел на твердом топливе и на газе, то к его монтажу предъявляются следующие требования:

• Такое оборудование монтируется в отдельном помещении.
• Эффективная вентиляция.
• Твердое топливо должно храниться не ближе, чем 2 м от котла.
• От ближайшей стены до котла расстояние должно составлять более 10 см.
• Для такого агрегата необходимо сделать бетонное основание.
• Комната, в которой уславливается комбинированный котел, должна иметь стены из негорючего материала, а если дом деревянный, то их отделывают металлическими или асбестовыми листами.
• Дымоход изготавливается из негорючих материалов, его утепляют, чтобы не образовывался конденсат.
• Монтаж данного оборудования выполняется так, чтобы было достаточно места, чтобы проводить его обслуживание и ремонт.

Пока котел работает на газе, все происходит в автоматическом режиме. Когда произойдет переход на твердое топливо, придется загружать его вручную также надо чистить зольник и чаще прочищать дымоход.

На сегодняшний день комбинированное отопление является отличным вариантом для дома, дачи или других помещений. Оно дает возможность владельцу самостоятельно выбирать вид топлива, который в его регионе является самым доступным и дешевым. Возможность работать на разном топливе позволяет обеспечивать обогрев дома без перебоев даже тогда, когда бывают проблемы с поставками определенного его вида.

Похожие темы:

• Твердотопливные котлы отопления. Виды. Работа. Выбрать. Устройство
• Электрические котлы отопления. Виды. Работа. Как выбрать
• Булерьян. Виды. Устройство. Работа. Как выбрать. Плюсы и минусы
• Бытовой обогреватель. Виды. Типы. Как выбрать. Плюсы и минусы
• Тепловая пушка. Виды. Устройство. Работа. Применение. Как выбрать
• Радиатор отопления. Виды. Устройство. Работа. Как выбрать
• Теплый пол. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
• Тепловая завеса. Виды и работа. Плюсы и минусы. Применение
• Камин. Виды по топливу и установке. Применение и особенности
• Газовый обогреватель. Виды и работа. Плюсы и минусы. Особенности

Комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ) и районное энергоснабжение

Передовое производство и промышленная декарбонизация

Комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ), иногда называемое когенерацией, представляет собой интегрированный набор технологий для одновременного производства электроэнергии и тепла на месте.

Районная энергетическая система — это эффективный способ обогрева и/или охлаждения многих зданий от центральной станции. Он использует сеть труб для циркуляции пара, горячей воды и/или охлажденной воды в нескольких зданиях.

Микросеть — это сеть источников электроэнергии и нагрузок, которая обычно подключена к сети и синхронизирована с ней, но также может работать независимо в «островном режиме».

ТЭЦ часто являются неотъемлемой частью районных энергетических систем и микросетей. ТЭЦ, районные энергетические системы и микросети повышают энергоэффективность, сокращают выбросы углерода, облегчают интеграцию возобновляемых источников энергии, снижают эксплуатационные расходы и повышают устойчивость критически важной инфраструктуры и системы электроснабжения.

По мере развития сети и включения в нее большего количества различных видов распределенных энергоресурсов возрастает потребность в обеспечении стабильности и надежности электроэнергетической системы. Гибкие системы ТЭЦ, которые могут предоставлять необходимые услуги поддержки сети, такие как возможность линейного изменения, частотная характеристика и контроль напряжения, обладают значительным потенциалом.

Для обеспечения того, чтобы портфель исследований и разработок ТЭЦ и районной энергетики был сосредоточен на необходимых областях развития технологий, Управление перспективного производства регулярно собирает заинтересованные стороны для обсуждения приоритетных потребностей:

• Осень 2020 г. Виртуальный семинар по комбинированному производству тепла и электроэнергии (сентябрь 2020 г.)
• Семинар по исследованиям и разработкам для управляемых распределенных энергоресурсов на производственных площадках (февраль 2016 г.)

В июне 2022 года около 50 исследователей из промышленности, национальных лабораторий и научно-исследовательских институтов встретились с Управлением передового производства, чтобы понять эффективность проектов, спонсируемых в рамках программы ТЭЦ, и статус разработки технологий, который будет использоваться при планировании будущих программ. :

• 2022 Совещание по портфолио систем комбинированного производства тепла и электроэнергии и централизованного энергоснабжения (июнь 2022 г.)

Основные направления портфеля исследований и разработок в области ТЭЦ и районной энергетики:

• Гибкие системы ТЭЦ
• Высокоэффективные турбины для ТЭЦ
• Системы ТЭЦ с высоким коэффициентом мощности к теплу
• Районная энергетика
• Инструменты и анализ для ТЭЦ в микросетях и системах централизованного энергоснабжения

ГИБКИЕ СИСТЕМЫ ТЭЦ

В рамках этих проектов разрабатываются гибкие системы ТЭЦ, которые могут оказывать вспомогательные услуги электрической сети. Проекты разделены на две тематические области: (1) силовая электроника и системы управления, обеспечивающие беспрепятственное соединение систем ТЭЦ с сетью; и (2) первичные двигатели, позволяющие системам ТЭЦ лучше реагировать на требования современной сети.

ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ СИСТЕМА ТЭЦ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ С УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ПОДДЕРЖКОЙ СЕТИ

Университет Клемсона – Северный Чарльстон, Южная Каролина

В рамках проекта будет разработана и испытана модульная архитектура системы управления, обеспечивающая гибкие системы ТЭЦ с расширенными функциями поддержки сети.

Архитектура распределенной системы управления позволит объектам более эффективно использовать инновационное силовое электронное оборудование и средства управления для беспрепятственного соединения систем ТЭЦ с энергосистемой.

Информационный бюллетень

ТЭЦ С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ДЛЯ УЛУЧШЕННОЙ ИНТЕГРАЦИИ, ГИБКОСТИ И ОТКАЗЧИВОСТИ

GE Global Research – Niskayuna, NY

В рамках проекта будет разработан полноразмерный преобразователь сетевого интерфейса и решение для управления для соединения малых и средних двигателей ТЭЦ с электрической сетью низкого или среднего напряжения. Все функции управления для удовлетворения требований присоединения будут разработаны и объединены с контроллером микросети подстанции.

Информационный бюллетень

БЕСТРАНСФОРМАТОРНАЯ МОДУЛЬНАЯ СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ГИБКОЙ СИСТЕМЫ ТЭЦ НА ОСНОВЕ SIC

Университет Теннесси, Ноксвилл – Ноксвилл, Теннесси

В рамках проекта будет разработан преобразователь системы кондиционирования электроэнергии и соответствующая система управления для гибких систем ТЭЦ. Преобразователь и контроллер системы кондиционирования мощности будут поддерживать различные типы первичных двигателей ТЭЦ и могут масштабироваться, чтобы служить интерфейсным соединителем между системами ТЭЦ и сетью среднего напряжения.

Информационный бюллетень

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ МОДУЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ SIC ДЛЯ ГИБКИХ СИСТЕМ ТЭЦ С ФУНКЦИЯМИ ПОДДЕРЖКИ СЕТИ ПОВЫШЕННОЙ СТАБИЛЬНОСТИ

Политехнический институт Вирджинии – Блэксбург, Вирджиния

В рамках проекта будет разработан модульный масштабируемый силовой преобразователь среднего напряжения с улучшенными функциями поддержки сети для гибких систем ТЭЦ. Преобразователь будет использовать топологию модульной схемы, которая масштабируется как по напряжению, так и по току, чтобы гибко удовлетворять потребности систем когенерации в диапазоне 1-20 МВт.

Информационный бюллетень

ИНТЕГРАЦИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ЦИКЛА РЕНКИНА ДЛЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ СИСТЕМ ТЭЦ-ГЕНЕРАТОРОВ

ElectraTherm – Flowery Branch, GA

В рамках проекта будет реализована новая концепция гибкой системы ТЭЦ путем разработки системы органического цикла Ренкина, которая может быть интегрирована с поршневым двигателем для достижения общего КПД системы ТЭЦ 85% или более при как при номинальной электрической мощности, так и при 50% мощности. Такая система ТЭЦ сможет поставлять в сеть дополнительную мощность, когда это необходимо, без ущерба для эффективности системы в различных условиях эксплуатации.

Информационный бюллетень

ДЕМОНСТРАЦИЯ УЛУЧШЕННОЙ СИСТЕМЫ ТЭЦ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ ГАЗОВЫХ ТУРБИН И ЦИКЛОВ SCO2 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПОНЕНТОВ АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Siemens Corporation – Charlotte, NC

В рамках проекта будет интегрирован нижний цикл сверхкритического диоксида углерода с газовой турбиной мощностью 5,3 МВт для разработки системы ТЭЦ, способной быстро переключаться между 50% и 100% нагрузкой путем включения или обход цикла опускания при постоянном поддержании эффективности электрической системы выше 30%.

Информационный бюллетень

МОДИФИКАЦИИ СИСТЕМЫ СГОРАНИЯ SOLAR TITAN 130 ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ РАБОТЫ С ВЫСОКИМ ДИАПАЗОНОМ ДИАПАЗОНА

Юго-западный научно-исследовательский институт – Сан-Антонио, Техас

В рамках проекта будут разработаны новые решения и технологии для систем сгорания, которые позволят газовой турбине поддерживать высокий КПД и низкий уровень выбросов в условиях работы с большим динамическим диапазоном. Повышение эффективности турбины в условиях частичной нагрузки и расширение обедненного рабочего диапазона турбины значительно повысят способность системы ТЭЦ с приводом от газовой турбины предоставлять передовые сетевые услуги.

Информационный бюллетень

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ ТУРБИНЫ ДЛЯ ТЭЦ

В рамках этих проектов разрабатываются усовершенствованные материалы, усовершенствования системы сгорания и новые конструкции аэродинамического профиля для повышения эффективности турбин, используемых в гибких системах ТЭЦ.

УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ ПРОФИЛИ ТУРБИНЫ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Национальная лаборатория энергетических технологий – Моргантаун, Западная Виргиния
Национальная лаборатория Ок-Ридж – Ок-Ридж, Теннесси

В рамках проекта будет оцениваться, как сочетание новых материалов, технологий аддитивного производства и дизайна аэродинамического профиля может повысить эффективность турбин, используемых в системах ТЭЦ, путем демонстрации того, как увеличить температуру горения турбины на 100°C по сравнению с базовым уровнем 2015 года. . Группа проекта также оценит экономические выгоды от повышения эффективности систем ТЭЦ, в которых используются турбины мощностью менее 20 МВт.

Информационный бюллетень

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ, ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Окриджская национальная лаборатория – Ок-Ридж, Теннесси
Аргоннская национальная лаборатория – Лемонт, Иллинойс

В рамках проекта будет проведена оценка передовых материалов и разработаны инструменты моделирования срока службы, позволяющие увеличить температуру на входе газовой турбины более чем на 100°C по сравнению с до базового уровня 2015 года, а также повысить долговечность и снизить затраты на техническое обслуживание высокотемпературных компонентов в существующих системах ТЭЦ. Целевыми компонентами являются теплообменники, вкладыши для сжигания и антикоррозионные покрытия для дисков с топливом с высоким содержанием серы.

Информационный бюллетень

СИСТЕМЫ ТЭЦ С ВЫСОКИМ ОТНОШЕНИЕМ МОЩНОСТИ К ТЕПЛУ

Эти проекты разрабатывают технологии ТЭЦ с повышенной эффективностью выработки электроэнергии при сохранении высокой общей эффективности системы.

НАДЕЖНАЯ КОМБИНИРОВАННАЯ ТЕПЛОВАЯ И ГИБРИДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА (ТЭЦ) ДЛЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЭЛЕКТРОЭФФЕКТИВНОСТИ КОГЕНЕРАЦИИ

Технологический институт Джорджии – Атланта, Джорджия

В рамках проекта будет разработана концепция гибридной системы топливного элемента/газовой турбины и киберфизическая демонстрация системы комбинированного производства тепла и гибридной энергии (CHHP) как для надежной, так и для высокой мощности. — технологический тепловой коэффициент когенерации. Система поддерживает отчетливую повышенную электрическую эффективность, одновременно поддерживая широкий диапазон потребностей в отоплении.

Скоро будет информационный бюллетень

СВЕРХЭФФЕКТИВНАЯ ТЭЦ С ВЫСОКИМ ОТНОШЕНИЕМ МОЩНОСТЬ/ТЕПЛО, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ НОВЫЙ АРГОНОВЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ

Noble Thermodynamic Systems — Berkeley, CA

Проект расширит применение аргонового энергетического цикла (APC)—цикла двигателя внутреннего сгорания с замкнутым контуром, использующего аргон в качестве рабочего тела—для разработки сверхэффективной Система ТЭЦ с КПД одного цикла более 65% и общей эффективностью ТЭЦ более 75%, вырабатывая электроэнергию без выбросов из природного газа.

Скоро будет информационный бюллетень

ПРОИЗВОДСТВО ДОБАВОК СВЕРХКРИТИЧЕСКИЙ CO2 РЕШЕНИЕ ДЛЯ ТЕПЛА ДЛЯ ЭНЕРГИИ

University of Wisconsin Madison – Madison, WI

В рамках проекта основное внимание уделяется проектированию, разработке и изготовлению двух основных компонентов системы – турбинного колеса, электрического генератора и соответствующей силовой электроники – для использования в сверхкритических Система CO2 (sCO2) для преобразования тепла в электроэнергию. Использование sCO2 обеспечивает преимущества небольшого размера, высокой эффективности и более низких капитальных затрат по сравнению с обычными паровыми циклами.

Скоро будет информационный бюллетень.

РАЙОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА

В рамках этих проектов разрабатываются инновационные технологии и подходы к интеграции гибких ТЭЦ в районные энергетические системы.

ГИБКАЯ СИСТЕМА ТЭЦ НА ПРИРОДНОМ ГАЗО/ВОДОРОДЕ

Caterpillar Inc. – Пеория, Иллинойс

В рамках проекта будет разработана и продемонстрирована гибкая система комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) на природном газе и водороде мощностью 2 МВт в энергосистеме муниципального района. В рамках проекта также будет проведена оценка профиля выбросов парниковых газов, надежности, долговечности и препятствий для внедрения системы ТЭЦ, работающей на природном газе/водороде.

 

МЕГАВАТТНАЯ СИСТЕМА РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛА С МНОЖЕСТВЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ С ГИБКИМ СОЕДИНЕНИЕМ С СЕТЬЮ

Университет Клемсона – Северный Чарлстон, Южная Каролина

Проект продемонстрирует возможность использования органического цикла Ренкина (ORC) в системах рекуперации тепла с несколькими источниками с использованием одного турбодетандера и гибкой системы выработки электроэнергии. Система рекуперации тепла сможет объединять несколько источников тепла, в том числе геотермальных, в единый тепловой поток, который затем можно будет контролируемо распределять между выработкой электроэнергии и потребностями в централизованном отоплении и охлаждении.

Скоро будет информационный бюллетень

ГОРОДСКОЕ КОМБИНИРОВАННОЕ ТЕПЛОВОЕ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ С ВСТРОЕННЫМИ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫМИ ИСТОЧНИКАМИ И НАКОПЛЕНИЕМ ЭНЕРГИИ

Университет Джорджа Вашингтона – Вашингтон, округ Колумбия

Проект направлен на определение того, как эффективно интегрировать и улучшить компоненты производства электроэнергии и накопления энергии городской районной энергосистемы. Проект будет сосредоточен на городской районной энергетической системе с комбинированной теплоэлектростанцией, солнечным тепловым отоплением, фотоэлектрической генерацией на крыше, а также аккумуляторными батареями и аккумулированием тепла.

Скоро будет информационный бюллетень

УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ РАЙОННЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ

Paragon Robotics, LLC – Bedford Heights, OH

В рамках проекта будет разработана усовершенствованная архитектура технологии управления и алгоритмы для систем районного энергоснабжения. В большинстве современных систем районного энергоснабжения на базе сообществ используется оптимизация только базовых элементов управления, что резко снижает общую эффективность систем и препятствует добавлению ТЭЦ и других активов районного энергоснабжения.

Информационный бюллетень

ИНСТРУМЕНТЫ И АНАЛИЗА ДЛЯ ТЭЦ В МИКРОСЕТЯХ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Эти проекты проводят анализ и разрабатывают инструменты для применения гибких систем ТЭЦ в микросетях и районных энергосистемах.

УПРОЩЕННЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ НЕТЕХНИЧЕСКИХ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ БЫСТРОГО РАЗВЕРТЫВАНИЯ ТЭО ТЭЦ В РАЙОННОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ И МИКРОСЕТЯХ

Хьюстонский центр перспективных исследований – Хьюстон, Техас

В рамках проекта будет разработан облачный удобный инструмент для заинтересованных сторон с очень ограниченными инженерными знаниями, чтобы ускорить технико-экономический анализ систем централизованного энергоснабжения (ЦЭ) на основе ТЭЦ, стимулируя интеграцию эффективных систем ТЭЦ, возобновляемых источников энергии и аккумулирование тепловой энергии в инновационные общинные системы DE и микросети.

Скоро будет информационный бюллетень

ПРОВЕРКА И ВАЛИДАЦИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ С РАСПРОСТРАНЕНИЕМ НАИЛУЧШЕГО ОПЫТА В РАЙОННОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ И ТЭЦ

Международная ассоциация централизованного энергоснабжения — Вестборо, Массачусетс

Проект повысит осведомленность заинтересованных сторон о роли централизованного энергоснабжения, ТЭЦ и микросетей в поддержке и участии в энергосистеме будущего. Команда проекта проверит, подтвердит и проанализирует показатели эффективности районного энергоснабжения, ТЭЦ и микросетей по сравнению с существующей базовой технологией.

Скоро будет информационный бюллетень

ВКЛЮЧЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЭЦ В ВЕБ-ИНСТРУМЕНТ RE-OPT LITE

Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии – Golden, CO

Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), работая с партнерами по проекту, расширила инструмент REopt Lite Министерства энергетики США (DOE), включив в него комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ). ) возможности моделирования. REopt Lite обеспечивает технико-экономическую оптимизацию и анализ устойчивости для подключенных к сети солнечных фотоэлектрических (PV), ветровых и аккумуляторных батарей на объекте. Недавнее дополнение теперь добавляет когенерацию, абсорбционные чиллеры и аккумулирование тепловой энергии. Инструмент анализирует ежечасные данные в течение жизненного цикла проекта и оценивает компромисс между капитальными затратами, эксплуатационными расходами и экономией, чтобы найти наиболее рентабельное сочетание технологий.

Информационный бюллетень

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии – Голден, Колорадо
Национальная лаборатория Лоуренса Беркли – Беркли, Калифорния

В рамках проекта будет разработан инструмент, который может количественно оценить ценность районной энергетической системы и ее потенциал для утилизации отработанного тепла. Новая программная аналитическая платформа будет оценивать и оптимизировать системы централизованного энергоснабжения для более эффективного использования низкотемпературного сбросного тепла близлежащих коммерческих и промышленных зданий. Инструмент поможет разработчикам проектов и инженерам легко определить потенциальную ценность и экономию средств коммунальных энергетических систем как для производителей, так и для потребителей отработанного тепла.

Информационный бюллетень

ОПТИМАЛЬНОЕ СОВМЕСТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ТЕПЛО-ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ СЕТЕВО-ИНТЕРАКТИВНЫХ ЭФФЕКТИВНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Университет Колорадо в Боулдере – Боулдер, Колорадо

В рамках проекта будет создана комплексная платформа моделирования и оптимизации с открытым исходным кодом для проектирования и модернизации эффективных систем централизованного энергоснабжения, взаимодействующих с сетью, за счет расширения лаборатории возобновляемых источников энергии в городах Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии. Платформа оптимизации зданий и окрестностей (URBANopt).

Скоро будет информационный бюллетень

Найдите информацию о прошлых проектах исследований и разработок ТЭЦ, финансируемых Министерством энергетики. Предыдущие усилия в области НИОКР были сосредоточены на усовершенствованных системах поршневых двигателей, комплексных системах ТЭЦ, дорогостоящих приложениях, ТЭЦ с гибким выбором топлива и демонстрациях технологий.

Узнайте больше о CHP, в том числе об основах, преимуществах и мероприятиях по оказанию технической помощи, чтобы помочь в развертывании технологий.

Комбинированные теплоэлектростанции

 

Комбинированные системы производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) обеспечивают локальную электроэнергию, отопление и охлаждение от одного источника топлива. Эта технология производства электроэнергии также называется когенерацией.

Обычные электростанции не всегда могут утилизировать выделяемое ими отработанное тепло. Напротив, системы ТЭЦ восстанавливают это отработанное тепло и используют его для работы промышленных процессов, нагрева горячей воды для бытовых нужд или для обогрева и охлаждения помещений.

Общее оборудование ТЭЦ включает поршневые двигатели, микротурбины, паровые турбины и газовые турбины. Типичными потребителями ТЭЦ могут быть промышленные, коммерческие, институциональные и многоквартирные объекты; однако крайне важно, чтобы объект испытывал острую потребность в тепловой энергии в течение всего года.

Преимущества ТЭЦ

Системы когенерации

предлагают множество преимуществ, если они правильно подобраны к использованию и размеру здания. Использование ТЭЦ растет из-за растущего спроса на энергоэффективность, эксплуатационную гибкость, отказоустойчивость сети и потенциальное сокращение выбросов парниковых газов.

Системы

ТЭЦ более экономичны по топливу, чем централизованное (или сетевое) производство электроэнергии, поскольку ТЭЦ повторно использует ценное тепло для производства электроэнергии там, где ее можно использовать. В противоположность этому, хотя и минимальные, существуют некоторые потери, когда электроэнергия по сети передается на большие расстояния.

Созданные для ежедневной работы, системы ТЭЦ могут быть более надежными, чем традиционные резервные генераторы на случай отключения электроэнергии. Эта устойчивость может сделать их хорошим вариантом для многоквартирных домов. Возможность производить электроэнергию и тепло во время перебоев в энергоснабжении также является преимуществом для учреждений интенсивной терапии, включая дома престарелых и больницы. Перед покупкой системы когенерации следует провести детальный анализ для конкретного участка.

Летом 2019 года, изолированное отключение электроэнергии на Манхэттене стало реальной проверкой отказоустойчивости систем ТЭЦ. Energy & Resource Solutions, консалтинговая инжиниринговая компания, работающая по контракту с NYSERDA, проанализировала это событие и резюмировала свои выводы в этом отчете. Blackout обеспечивает реальное тестирование отказоустойчивых DER [PDF].