Elektrika.cz, reportážní portál instalační elektrotechniky, vyhlášky, schémata zapojení .

 
Oddíly
reklama
Bleskovky
Osobní nástroje
FUTURE okénko - V nejbližších dnech se zde dočtete ...
  • Svůj pohled na sousední megaveletrh Light+Building ve Frankfurtu popisuje český elektrikář. Nezůstává pouze u jednoho selfie o své přítomnosti v Německu a prozrazuje proč se vydal tak daleko. Čím ho to obohatilo? Jak se dívá na budoucnost veletržních ...
  • Pokud chceme studovat různé aspekty elektrických jevů, včetně teploty výbojů blesku, vlivu ionizace vzduchu a negativních účinků elektrického oblouku, pak se nabízí studium na VUT, ČVUT ... mnoho příležitostí k experimentům s různými kombinacemi ...

Nové trendy v zabezpečeném napájení elektrickou energií


Document Actions
Nové trendy v zabezpečeném napájení elektrickou energií
Odborné veřejnosti jsou známy nouzové zdroje elektrické energie, případně kompaktní energocentra, založená na elektrocentrálách Caterpillar s dieselovými motory. Jsou určeny k nouzovému provozu, jejich opotřebení je minimální a vysoká investice v nich uložená není využita. Jaká je běžná provozní doba nouzové elektrocentrály a co všechno obsahují náklady na její vlastnictví? Jak optimalizovat tyto náklady? Jak je to s použitím duálního paliva při výrobě tepelné a elektrické energie? Můžeme se na optimalizovaná energocentra spolehnout?
Karel Kuchta, ze dne: 23.02.2012
reklama

Phoenix-Zeppelin, spol. s r.o., završí v roce 2011 dvacetileté působení na českém a slovenském energetickém trhu. Odborné veřejnosti jsou známy nouzové zdroje elektrické energie, případně kompaktní energocentra, založená na elektrocentrálách Caterpillar s dieselovými motory. Těchto elektrocentrál bylo instalováno více než 2.500, a protože jsou určeny k nouzovému provozu, jejich opotřebení je minimální a vysoká investice v nich uložená není využita.

Běžná provozní doba nouzové elektrocentrály je mezi 20 až 80Mth za rok. Přesná hodnota záleží na frekvenci a průměrné délce výpadků, ale především na frekvenci testování. V některých objektech je předepsáno testování častěji (např. v nemocnicích), jinde stačí provést kontrolní start jednou za měsíc. V každém případě se tyto zdroje nikdy nedožijí generální opravy.

Celkové náklady na vlastnictví elektrocentrály (Total Costs Ownership - TCO) obsahují nejen odpisy a palivo, ale také náklady na pravidelný roční servis. Bez ohledu na provozní hodiny je nutno jednou za rok v každé elektrocentrále vyměnit motorový olej včetně olejového filtru a zkontrolovat další součásti (startovací baterie, předehřev, hustotu chladicí kapaliny ...).
To všechno vedlo k úvahám, jak efektivněji využít již instalované nouzové zdroje elektrické energie.

Optimalizace nouzových zdrojů elektrické energie
Jak již bylo uvedeno, TCO u elektrocentrály se skládá z odpisu investice, servisních nákladů a nákladů na palivo. V rámci řešení státního projektu "Zvýšení odolnosti distribuční soustavy proti důsledkům dlouhodobého výpadku přenosové soustavy ČR s cílem zvýšení bezpečnosti obyvatel" byl proveden rozbor těchto nákladů v závislosti na jmenovitém výkonu elektrocentrály a počtu provozních hodin v roce. Součástí řešení tohoto úkolu bylo totiž i posouzení možnosti použití nouzových zdrojů jako operativního, dlouhodobě provozovaného zdroje elektrické energie.

Výsledky jsou na obr. 1. Z grafu je zřejmé, že při ročním proběhu menším než 200Mth je cena za 1kWh extrémně vysoká, a teprve při vyšším proběhu se dostává pod hranici 10Kč/kWh. U vyšších výkonů vychází ekonomie provozu "lépe", nicméně stále je vysoko nad současnými cenami distribučních společností.

Cenová hladina v "ustáleném stavu" nad 200Mth/rok je navíc závislá na ceně paliva, a to tím více, čím vyšší výkon stroj má. Proto se hledaly cesty v použití alternativních paliv. Prvním způsobem je použití alternativního kapalného paliva typu FAME, rostlinných olejů, případně olejů z potravinářské výroby (fritovací olej). Tato cesta je realizovatelná pouze při úpravě palivové tratě, použití předehřevu paliva a speciálních palivových filtrů, a byla ve společnosti Phoenix-Zeppelin prakticky ověřena. Navzdory deklaracím dodavatelů není zatím cena těchto paliv příliš vzdálena od ceny motorové nafty a pro trvalý provoz nejsou vhodná.

Dalším palivem, které je na trhu dostupné, je plyn (standardní zemní plyn, případně různá plynná paliva na biologické bázi). Běžný vznětový (dieselový) motor v záložní elektrocentrále ale toto palivo není schopen zpracovat – to "dokáže" pouze motor zážehový (plynový).


Obr. 1: cena vyrobené elektrické energie v nouzovém zdroji

V následující tabulce jsou porovnány oba typy motorů (při stejném výkonu strojů):

Hledalo se řešení, které by spojovalo výhody obou typů motorů. Tímto řešením je dieselový motor upravený pro spalování směsi nafty a plynu. Ani v tomto případě by ekonomický přínos nebyl dostatečný. Optimální využití elektrocentrály je pouze v případě, kdy se kromě vyrobené elektrické energie využije i teplo vznikající v motoru při spalování paliva ...

Použití duálního paliva při kombinované výrobě tepelné a elektrické energie
Společnost Phoenix-Zeppelin představuje v letošním roce optimalizaci nouzových zdrojů elektrické energie, která přinese vyšší využití stroje, významné ekonomické úspory a zvýší energetickou bezpečnost a nezávislost. Tento generátor elektrické a tepelné energie je uveden pod obchodním názvem BOOMEL
® DUAL. Navazuje na energetický zdroj BOOMEL®, pracující na principu kombinované výroby elektrické a tepelné energie, který jako palivo používá zemní plyn.

U verze BOOMEL® DUAL je palivem motorová nafta (případně jiné alternativní kapalné palivo) ve směsi se zemním plynem. Základní výkonový rozsah je od 100kW do 2.000kW elektrického výkonu v jednom stroji. Je možný paralelní provoz více strojů. Množství vyrobené tepelné energie se pak volí podle konkrétního projektu.

Technologie spalování směsi nafta-plyn byla vyvinuta společností ComAp, která má tuto technologii celosvětově registrovanou. Do letošního roku byly tímto způsobem modernizovány stovky dieselových elektrocentrál po celém světě. Naprostá většina těchto instalací pracuje v ostrovním režimu v rozvojových zemích. Nyní nastal čas pro aplikaci této technologie i v České republice.

Důležité je, že tímto způsobem lze optimalizovat i starší elektrocentrály z produkce ČKD Praha. Je nutno splnit některé podmínky (především v oblasti regulátoru motoru a generátoru). Otázkou však stále zůstává dostupnost náhradních dílů pro tyto stroje, splnění současných a budoucích emisních limitů a spotřeba paliva a oleje. To jsou skutečnosti, které optimalizace na duální spalování nevyřeší. Použití duálního paliva (směs nafta-zemní plyn) je ekonomicky velmi zajímavé. Energeticky ekvivalentní množství plynu lze totiž pořídit za méně než poloviční cenu ve srovnání s motorovou naftou. Standardní dieselový motor je upraven tak, že do válců je při splnění předepsaných podmínek vháněn plyn a současně se množství nafty snižuje. Poměr nafta/plyn může být až 30/70% - úspora v provozních nákladech je tedy významná. Připouštění plynu do motoru je (po ohřátí motoru na provozní teplotu, dosažení minimálního elektrického výkonu generátoru a další provozních parametrů) pozvolné, vypnutí plynu je buď plynulé nebo (pokud jde o havarijní zavření plynu a nouzovým přechodem na naftu) skokové. Proces zvyšování/snižování množství plynu v žádném případě neovlivní chod motoru. Motor po vypnutí plynu dále běží na naftu. Tento přechod může být automatický, nebo manuální.


Obr. 2: Princip duálního systému

Obr. 3. názorně ukazuje strukturu investičních nákladů různých řešení kombinované výroby elektrické a tepelné energie.


Obr. 3: Investiční náklady kombinovaného zdroje elektrické a tepelné energie

Spolehlivost optimalizovaných energocenter
Významným přínosem energetického zdroje BOOMEL
® DUAL pro uživatele je větší energetická bezpečnost a nezávislost. Možnost kombinace provozu s různými druhy paliv umožňuje vytvořit "energeticky bezpečný ostrov" v rozsahu jedné budovy, městské čtvrti nebo celé obce či města. To vše v souladu se současným trendem, který podporuje decentralizované napájení jako cestu k větší energetické bezpečnosti státu a jeho obyvatel.

Podstatné při decentralizovaném napájení je i snížení nákladů na transport energie odstranění ztrát při jejím přenosu (v duchu pravidla: "nejlevnější energie je ta, která nemusí být vyrobena"). Výrobou elektrické a tepelné energie v místě spotřeby se nejen sníží koncová cena energie pro zákazníka, ale odlehčí se i přetíženým sítím.

Právě proto je optimalizace energetického zdroje BOOMEL® DUAL zajímavá pro menší a střední obce, kde se již nachází objekt vybavený záložním dieselgenerátorem. Typickým použitím je program SmartGrids. Zdroje BOOMEL® DUAL se uplatní také jako alternativní zdroj v regionech, kde jsou instalovány nestabilní zdroje elektrické energie. Řešení energetického zdroje BOOMEL® je samozřejmě i součástí spolehlivostního programu Phoenix-Zeppelin. Již od roku 2006 je pro významné zakázky prováděna spolehlivostní analýza, která na základě matematického modelu exaktně určí jistotu provozuschopnosti energetického zdroje. Kromě všeobecně používaných (a ne příliš přesných) parametrů MTBF (střední doba mezi poruchami) a A (dostupnost) je výsledkem této analýzy především tzv. spolehlivostní křivka, která jednoznačně definuje jistotu dodávky elektrické energie v čase. Tento matematický model byl rozšířen i pro duální systémy.

Článek je ukázkou sborníku L.P.Elektro č. 49

 
 

 

Diskutující k tomuto článku

  ... a další (počet diskutujících: 4)
TEXT Z OBLASTÍ SOUVISEJÍCÍ KONTAKT


FIREMNÍ TIPY
Umíte odpovědět? Vysvětlete, proč musíme elektrické stroje chladit a co by se stalo, kdybychom je nechladili. Popište rozdíly mezi chlazením vzduchem a chlazením kapalinou. Vysvětlete, jak teplo putuje elektrickým strojem a jak nám tepelný okruh pomáhá toto teplo správně odvést. Co přesně znamená ventilace v kontextu elektrických strojů? Jaký je rozdíl mezi ...
Digitalizace nás kromě jiných služeb zasypává také daty. Máme tolik dat, že se v nich často nemůžeme vyznat. O tom, co nám dnes poskytuje digitalizovaná knihovna, hovořím s Petrem Žabičkou z Moravské zemské knihovny. Žijeme v době, kdy nové publikace nevznikají, nejsou žádní autoři odborných článků. Jsme zasypávání krátkými reklamními úryvky a zdroje ke studiu nám zůstávají skryty pod tlustou vrstvou marketingových cílů. Co s tím?
Tajemství rychlé práce i tak zručného elektrikáře. Zručnost není pouze otázkou hbitých prstů, ale také dostatečných vědomostí, co a kdy použít za nástroj. Například odizolovací nářadí Quickstrip, nářadí k upevnění krycích dutinek pro laněné vodiče ...
Terminolog
Týdenní přehled
Přihlašte si pravidelné zasílání týdenního přehledu
Vyhledávání
Hledaný text zadávejte prosím s diakritikou



Panacek
Autor článku
reklama
Tiráž

Neomezený náklad pro česky a slovensky hovořící elektrotechnickou inteligenci.

ISSN 1212-9933