Газовый генератор и когенерация: когда газ выгоднее дизеля

В каталоге Güçbir — 27 газовых генераторов на природном газе: 19 моделей на двигателях Yuchai мощностью от 30 до 2000 кВт (Prime) и 8 моделей на двигателях Cummins от 37 до 560 кВт. Все они трехфазные и рассчитаны на длительную работу, а не на несколько часов резерва в год.

Газовый агрегат дороже дизельного той же мощности и требует подвода газопровода. Поэтому вопрос не в том, «что лучше», а в том, сколько часов в год генератор будет работать и есть ли на объекте газ и потребитель тепла. Ниже — как это оценить, какие цифры дает завод и где газовая установка уступает дизелю.

Когда газ выгоднее дизеля

• Генератор работает постоянно или много часов в сутки. Собственная генерация предприятия, теплица, ферма, производство с дорогим или нестабильным питанием от сети. Чем больше моточасов, тем важнее стоимость киловатт-часа, а не цена самого агрегата.
• На объекте есть газопровод с достаточным лимитом. Топливо поступает по трубе: не нужны цистерны, подвоз, учет и охрана запасов солярки.
• Есть куда девать тепло. Отопление цехов, горячее водоснабжение, технологическая горячая вода, сушка, теплицы. Именно в режиме когенерации газовая установка дает наибольший экономический эффект.
• Важны выбросы и запах. Природный газ сгорает чище, без копоти и запаха солярки, что имеет значение рядом с жильем или внутри промышленной площадки.

Когда лучше остаться на дизеле

Если генератор нужен как резерв на случай отключений и работает десятки, а не тысячи часов в год, дизельная установка почти всегда рациональнее: она дешевле в покупке, не зависит от газовой сети (которая во время аварий тоже может быть ограничена), топливо хранится на месте, а двигатель быстрее принимает нагрузку после пуска. Как подобрать такой агрегат, разобрано в статье как выбрать дизельный генератор для предприятия.

Сколько газа потребляют модели Yuchai

Для линейки на двигателях Yuchai завод приводит расход природного газа при номинальной нагрузке. Последний столбец мы посчитали сами: это расход газа, деленный на мощность Prime, то есть сколько кубометров нужно на один киловатт-час электроэнергии.

Обратите внимание: удельный расход у моделей до 600 кВт держится на уровне около 0,29 м³ на кВт·ч, а у крупных агрегатов от GJY700-NG до GJY2000-NG снижается до 0,25–0,26 м³.

Чтобы оценить затраты, умножьте удельный расход на количество киловатт-часов, которое планируете вырабатывать, и на тариф на газ для вашего предприятия. Так же посчитайте дизельный вариант — разница покажет, за сколько моточасов окупится более дорогой газовый агрегат.

Газовые генераторы на двигателях Cummins

Линейка Cummins охватывает диапазон от 37 до 560 кВт и построена на газовых двигателях серий GTA5.9, GTA8.3, G855/GTA855, GTA38 и GTA50. Расход газа для этих моделей в наших данных завод не указывает — его уточняет менеджер по паспорту конкретного двигателя.

Когенерация: электричество и тепло из одного кубометра

Двигатель внутреннего сгорания превращает в электроэнергию лишь от трети до двух пятых энергии топлива. Остальное уходит на нагрев охлаждающей жидкости, масла и выхлопных газов. В обычном генераторе это тепло просто сбрасывается радиатором и глушителем. Когенерационная установка (CHP) забирает его теплообменниками — из контура охлаждения двигателя и из выхлопа через котел-утилизатор — и отдает в вашу систему отопления или горячего водоснабжения.

Благодаря этому общий КПД использования топлива при когенерации обычно достигает 80 % и выше — вместо 35–40 % в режиме «только электричество». На практике из того же количества газа вы получаете электроэнергию и примерно столько же или больше тепла, которое иначе пришлось бы вырабатывать котельной.

Когенерация — отдельное направление производства Güçbir. Схема утилизации тепла (теплообменники, котел-утилизатор, гидравлическая обвязка, автоматика) подбирается под конкретный объект, поэтому тепловую мощность и состав установки подтверждает менеджер после расчета, а не таблица в каталоге.

Когда когенерация окупается

• Потребность в тепле есть большую часть года, а не только несколько зимних месяцев: производство с технологической горячей водой, теплицы, бассейны, больницы, гостиницы, пищевые предприятия.
• Электрическая нагрузка стабильная, а установка работает большую часть суток — паузы и частые пуски снижают отдачу.
• Тепловая нагрузка расположена рядом: тепло выгодно использовать на месте, а не транспортировать далеко.
• Есть возможность работать параллельно с сетью или четко разделить, какие потребители питаются от установки. Схему подключения согласовывают с проектировщиком.

Ограничения газовых генераторов, о которых стоит знать заранее

• Давление и пропускная способность газопровода. Газовой рампе двигателя нужно определенное давление на входе, а трубопровод должен пропускать требуемый расход: для GJY800-NG это 196,4 м³/ч, для GJY2000-NG — 515,5 м³/ч. Подключение к газовой сети, проект и согласование с газораспределительной организацией — отдельный этап, который стоит начинать одновременно с выбором агрегата.
• Состав газа. Модели NG рассчитаны на природный газ. Биогаз, попутный нефтяной газ или пропан-бутан имеют другую теплоту сгорания и примеси — для них нужна другая конфигурация двигателя, а мощность может быть ниже. Если газ не сетевой, сообщите об этом менеджеру сразу.
• Прием нагрузки. Газовый двигатель принимает нагрузку ступенями и медленнее, чем дизельный той же мощности. Если нужен мгновенный подхват всей нагрузки при пропадании сети, потребителей приходится подключать ступенями или оставлять дизельный резерв. Как работает автоматический ввод резерва, читайте в статье про генератор с АВР.
• Длительная работа на малой нагрузке нежелательна — агрегат следует подбирать под реальный график потребления, а не «с большим запасом».
• Обслуживание. Свечи зажигания, настройка газовой системы, анализ масла — регламент отличается от дизельного; планируйте ТО со специалистами, которые работают именно с газовыми двигателями.

Среднее напряжение и крупные станции

Модели GJY700-NG, GJY800-NG, GJY1000-NG, GJY1500-NG и GJY2000-NG по данным завода могут выполняться не только на 400 В, но и на напряжение 3300–11 000 В — для подключения к сетям среднего напряжения предприятия без отдельного повышающего трансформатора. GJY1000-NG и GJY1500-NG работают на 1000 об/мин, остальные модели — на 1500 об/мин.

Что подготовить к запросу

• график электрической нагрузки: средняя, пиковая, сколько часов в сутки и дней в году;
• данные газопровода: давление в точке подключения, доступный лимит, тип газа;
• потребность в тепле: на что, сколько и в какие месяцы;
• режим работы: автономно, параллельно с сетью или как резерв;
• место установки: помещение или улица, кожух или контейнер — см. исполнение генератора.

Как читать мощность Prime и Standby в таблицах, объяснено в статье Standby или Prime. Цена и срок поставки газовых установок — по запросу: агрегат комплектуется под проект на заводе.