Alternatieve brandstofcentrales in Rusland

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

De afgelopen jaren zijn autonome energiecentrales met gaszuigermotoren steeds populairder geworden in Rusland en in het buitenland. Deze units zijn onderhoudsvriendelijk en verbruiken minder brandstof dan traditionele dieselunits. Daarnaast is het mogelijk om op basis van een gaszuigermotor een combistation samen te stellen dat tegelijkertijd warmte en elektriciteit opwekt.

We spraken met de ontwikkelaars van Transmashholding, de algemene partner van het Polytech 360-festival, over hoe een gaszuigereenheid verschilt van een benzine- of dieselmotor en of deze op een gewone auto kan worden geïnstalleerd. Onze vragen werden beantwoord door Alexander Terekhin, het hoofd van de ontwikkelingsafdeling voor dieselmotoren bij Transmashholding JSC, en Igor Ovchinnikov, de projectmanager voor de ontwikkeling van dieselmotoren bij Transmashholding JSC.

In wezen zijn gaszuigermotoren conventionele verbrandingsmotoren die gas gebruiken om te werken. De eerste dergelijke installaties verschenen aan het einde van de 19e eeuw en werden voornamelijk in fabrieken gebruikt om verschillende productieapparatuur aan te drijven. Later werden ze vooral vervangen door elektromotoren. Ze worden ook niet veel gebruikt in het transport. Maar de afgelopen jaren is de populariteit van gaszuigermotoren begonnen te groeien. Daar zijn verschillende redenen voor, maar de belangrijkste is de stijging van de prijzen voor vloeibare koolwaterstofbrandstoffen (benzine, diesel). Tegenwoordig worden gaszuigermotoren gebruikt in stroomgeneratoren, warmtegeneratoren, pompen, compressoren en koelaggregaten.

N + 1: In welke fabrieken worden gaszuigermotoren gebruikt en waarom?

Gaszuigermotoren worden gebruikt in krachtcentrales van bijna alle toepassingen: stationaire motor-generatoren en krachtcentrales, locomotieven, auto's, transport en technologie (voor tractoren, steengroeve-uitrusting) en andere.

De aardgasreserves in ons land en in de wereld overtreffen aanzienlijk de reserves van alle soorten vloeibare koolwaterstofbrandstoffen. Uiteraard zijn de kosten van gasbrandstof aanzienlijk lager dan die van vloeibare koolwaterstofbrandstof. In ons land zullen vele generaties dit type brandstof kunnen gebruiken.

Waar werken zulke motoren aan?

Ze gebruiken twee soorten gasbrandstof. Ten eerste is het aardgas (het bevat het grootste deel van het methaan), dat we met name in onze keukens verbranden. En ten tweede petroleumgas verkregen uit olieraffinage (het bevat het grootste deel van het propaan en butaan). Het is de laatste in vloeibare toestand die vooral wordt gebruikt als motorbrandstof voor auto's of in cilinders voor gas zomerhuisjes.

De meeste industriële, vrachtwagen- en busmotoren gebruiken natuurlijk gecomprimeerd of vloeibaar gemaakt gas. Recent zijn er voorstellen gedaan om personenauto's om te bouwen naar aardgas.

Waarin verschilt zo'n motor van een verbrandingsmotor?

Een gaszuigermotor is dezelfde verbrandingsmotor, maar met enkele ontwerpkenmerken die verband houden met het gebruik van een ander type brandstof.

Allereerst moet op het eindproduct (auto, diesellocomotief, etc.) een gasopslagsysteem en gasapparatuur worden gemonteerd om de gasparameters (druk, temperatuur) te wijzigen en aan de motor te leveren.

De veranderingen in de motor zelf kunnen in twee delen worden verdeeld. Degenen die tot de eerste behoren, zijn van constructieve aard en hebben betrekking op veranderingen in de compressieverhouding, het ontwerp van delen van de cilinder-zuigergroep, luchttoevoer en turboladerinstellingen en andere elementen. Deze laatste zijn verbonden met de motoruitrusting met apparaten voor het toevoeren van gas aan het inlaatspruitstuk of de verbrandingskamer.

Is het mogelijk om een gaszuigermotor op een gewone auto te plaatsen?

Kan. Velen trekken aan en rijden met succes. Dergelijke oplossingen worden gebruikt in auto's, tractoren, locomotieven, kleine commerciële schepen en andere voertuigen.

Transmashholding en gasmotoren

In 2013 werd een rangeerdiesellocomotief TEM19 geproduceerd in de Transmashholding-fabriek in Bryansk. Dit is de eerste diesellocomotief ter wereld waarvan de zuigermotor op aardgas loopt, waarvan de autonome toevoer in vloeibare vorm wordt opgeslagen in een cryogene container.

Op dit moment is TMH begonnen met een project om een nieuwe gas rangeer diesellocomotief TEM29 met verhoogd vermogen te creëren. Het ontwerp zal gebaseerd zijn op het principe van modulariteit van de hoofdapparatuur. Het is gericht op het verlagen van de kosten van de middelen die nodig zijn voor het uitvoeren van onderhoud en reparaties tijdens bedrijf door het gebruik van geaggregeerde reparaties.

In zijn onderneming in Kolomna implementeert TMH een aantal projecten waarbij alternatieve brandstoffen worden gebruikt, waarmee de productie van een fundamenteel nieuw type product wordt beheerst: gasmotoren die zijn ontworpen om elektriciteit en warmte op te wekken in elektriciteitscentrales voor basis-, back-up- en nooddoeleinden.

Momenteel wordt in de Kolomna-fabriek een 9GMG-gasmotor-generator voor de TEM29 rangeerdiesellocomotief gebouwd.

De motoren, gemaakt in de TMH Kolomna-fabriek, zullen diesel, natuurlijke brandstof of bijbehorend petroleumgas gebruiken, evenals ruwe olie in het vermogensbereik van 1000 tot 3500 kilowatt als belangrijkste brandstof.

TMH is ook van plan om gasmodificaties van nieuwe dieselmotoren te ontwikkelen die zijn gemaakt tijdens de implementatie van het subprogramma voor de ontwikkeling van dieselmotoren van het federale doelprogramma "National Technological Base".

Waarom worden deze motoren niet universeel gebruikt?

Historisch gezien is het gewoon zo dat verschillende soorten vloeibare koolwaterstofbrandstoffen voornamelijk als motorbrandstof worden gebruikt. Voor hen is een brede infrastructuur gecreëerd. Dienovereenkomstig is het, om het gebruik van gas uit te breiden, noodzakelijk om de infrastructuur die verband houdt met de levering ervan uit te breiden naar de plaats van tanken en uiteindelijk naar de plaats van verbranding. Hier wordt nu actief naar gestreefd.

Op dit moment is het niet-geëlektrificeerde noordelijke deel van de Sverdlovsk-spoorlijn het meest veelbelovend voor de werking van locomotieven die op brandstof van gasmotoren rijden. Deze regio heeft alle noodzakelijke voorwaarden: een vlak profiel, grote hoeveelheden lading, de beschikbaarheid van goedkoop aardgas, maar ook productiefaciliteiten op basis waarvan de productie van vloeibaar aardgas kan worden opgestart.

In het algemeen zijn het gebruik van gas als motorbrandstof in alle soorten vervoer en het creëren van binnenlands gastransport en stationaire uitrustingen vandaag van groot belang voor de vernieuwing van het rollend materieel, dat moet voldoen aan internationale veiligheids-, milieu- en betrouwbaarheidsnormen.

Waarom worden ze vaak gebruikt in kleine energiecentrales?

Het is winstgevend en economisch. Brandstofverbruik en bedrijfskosten zijn belangrijke zaken voor de eigenaar van de installatie. Een gaszuigereenheid heeft een specifiek brandstofverbruik per kilowatt per uur geproduceerd onder een belastingsmodus die lager is dan die van een gasturbine-eenheid. Dit komt door het feit dat de efficiëntie van pistonmachines 36-45 procent is, terwijl dit voor turbines slechts 25-34 procent is.

Het belangrijkste voordeel van gaszuigermotoren ten opzichte van dieselmotoren is de goedkopere brandstof. Zelfs wanneer een propaan-butaangasmengsel als reservebrandstof wordt gebruikt, zijn de kosten van een eenheid elektrische energie die wordt geproduceerd op een gaszuigerinstallatie 1, 3 keer lager dan op een dieselinstallatie.

Voor de bediening en het onderhoud van een gaszuigereenheid is, in tegenstelling tot een gasturbineeenheid, geen hooggekwalificeerd technisch personeel nodig. Routineonderhoud, tussentijdse reparaties en revisiereparaties van een gaszuigermotor kunnen worden uitgevoerd op de bedrijfslocatie zonder dat de unit naar de locatie van de fabrikant of een gespecialiseerde onderneming hoeft te worden verplaatst.

Wat is de reden voor de groeiende populariteit van gaszuigereenheden in de afgelopen jaren, ondanks het feit dat de technologie zelf al lang bestaat?

Analyse van de consumentenmarkt voor elektrische en thermische energie bracht aan het licht dat ongeveer 30 procent van de consumenten geen tientallen en honderden megawatt stroom nodig heeft en dus een verplichte gecentraliseerde stroomvoorziening, waarvan de totale verliezen tijdens het transport via de netwerken naar de consument zijn tot 25-30 procent.

Bovendien zijn gebruikers niet tevreden met de hoge kosten van aansluiting op gecentraliseerde netwerken, en in het algemeen heeft de liberalisering van de energiemarkt in Rusland geleid tot een crisis in de werking van grote gecentraliseerde energievoorzieningssystemen.

Gaszuigertechnologieën zijn zeer geschikt voor kleinschalige stroomopwekking, en implementeren het concept van "economische" stroomopwekking zeer effectief met minimale verliezen van opgewekte warmte en elektriciteit. Lokale autonome gedecentraliseerde bronnen van gecombineerde productie van elektriciteit en warmte op basis van gaszuigerinstallaties hebben een hoog rendement, zijn volledig onafhankelijk van regionale elektriciteitsnetten en zijn bijgevolg betrouwbaar door de groei van tarieven, vereisen geen kosten voor de aanleg van de voorziening en distributienetwerken.

Gaszuigermotoren kunnen in serie worden gecombineerd. Wat is het voordeel van een dergelijke consolidatie in vergelijking met het gescheiden gebruik van installaties?

Niet alleen gaszuigermotoren, maar ook dieselmotoren kunnen worden gecombineerd tot "batterijen". Het hangt allemaal af van de kenmerken en vereisten van de stationaire energiecentrale. In het bijzonder kunnen heel vaak afzonderlijke modules alleen per helikopter op de plaats van installatie en gebruik worden afgeleverd. Maar er zijn speciale energiecentrales, waarvan de belangrijkste vereiste het maximaal mogelijke vermogen in één eenheid is.