Для автономного электроснабжения объектов используются электрогенераторы, приводимые в действие дизельными, газотурбинными и газопоршневыми силовыми установками. При этом для обеспечения питания мощных потребителей лучше всего подходят только два последних варианта, тогда как дизель-генераторы в большей степени занимают нишу там, где требуется высокая мобильность при малой или средней мощности.
Сложилось мнение, что в выборе между газопоршневым и газотурбинными электрогенератором предпочтение следует отдавать первому, поскольку он более удобен в эксплуатации, обладает меньшими эксплуатационными расходами. На самом деле ситуация не столь однозначна, поскольку выбор основывается на расходе топлива, режимах работы, расчетном сроке окупаемости, влиянии на мощность окружающей среды и т.п..
Эксплуатационные расходы
Газопоршневая электростанция в эксплуатации значительно дешевле сравнительно с газотурбинной? Неверное мнение, которое основывается на опыте использования устаревших типов станций. Еще несколько десятилетий назад для приведения в действие электрогенератора использовались авиационные турбины – капризные, с ограничениями по режимам работы и сравнительно небольшим рабочим ресурсом. Это делало такие электростанции пригодными только для кратковременных включений.
Сейчас используются специальные промышленные турбины, и производители акцентируют внимание на том, что это оборудование в первую очередь оптимизировано для продолжительных включений, что наглядно иллюстрирует их возросший ресурс.
Немаловажно и то, что газотурбинные станции способны полноценно работать при минимальных электронагрузках всего в 3-5%, тогда как газопоршневым агрегатам требуется электрическая нагрузка не менее 40% от номинальной мощности. То есть, первые получаются более эффективными в качестве вспомогательных источников электроэнергии.
Стоимость капитального ремонта газопоршневой ЭС нередко доходит до 70% от ее первоначальной стоимости, порой превышает 90%. Турбинную установку можно капитально отремонтировать с затратами на уровне 30-40% от изначальных вложений.
Соотношение мощности и температуры окружающей среды
Это критерий, который чрезвычайно важно учитывать, ведь он может оказывать существенное влияние на производительность установки, как текущую, так и среднегодовую.
По действующим стандартам номинальная мощность газотурбинной электростанции измеряется при температуре +15°C. Исходя из этого нужно учитывать, что ее продуктивность значительно падает при существенном повышении, но также существенно возрастает при понижении температуры окружающей среды. Газопоршневые установки такого недостатка лишены и работают более-менее равномерно во всех температурных режимах. Но они подвержены другой проблеме – затрудненному запуску в холодное время года.
Исходя из этого можно сделать вывод, что турбинные ЭС лучше приспособлены для холодного климата и зимней эксплуатации. При этом летняя температура в российской средней полосе редко поднимается до значений, способных привести к резкому снижению производительности.
Расход топлива
КПД поршневого двигателя может достигать 43%, турбины – 39%, причем расход топлива у ДВС несущественно, но все же ниже. То есть, при эксплуатации под максимальными нагрузками газопоршневые системы выглядят несколько предпочтительнее за счет снижения текущих эксплуатационных расходах. Если говорить о работе на сниженной мощности, то аналогичное преимущество сохраняется при ее падении примерно до 50% от номинального паспортного значения. Дальше необходимо уже дополнительно учитывать усиленный износ поршневой группы установки, ускоряющий наступление дорогостоящего капитального ремонта. То есть, в низких режимах турбинные станции становятся более предпочтительными.
Двухтопливные установки
Преимущества использования на выбор сразу двух видов топлива очевидны. Это и возможность обеспечивать более рациональную по расходу эксплуатацию в разных режимах, и обеспечение бесперебойности, увеличение автономности, и многое другое. Почему-то даже в профессиональной среде многие считают, что двухтопливными бывают только газопоршневые автономные электростанции. Но это неверно, ведь сейчас есть достаточно много газотурбинных систем, также способных работать на дизельном топливе.
Частота пусков
По этому критерию явное преимущество у газопоршневых агрегатов, поскольку ограничения на частоту и продолжительность запусков здесь не устанавливают. Частые кратковременные включения не оказывают негативного влияния на моторесурс. В силу конструкции и особенностей привода газотурбинные установки больше подходят для продолжительных запусков. Связано это в первую очередь с резким изменением рабочей температуры, и частые перепады оказывают негативное влияние на конструкцию. Тем не менее, производители в большинстве гарантируют минимум 300 запусков в год без ущерба для рабочего ресурса оборудования.
Что касается наработки до первого капитального ремонта, то у поршневых моторов он обычно составляет не менее 40 000 моточасов. Турбины в среднем работают столько же. Но у них предположенные и более ранние сервисные работы – промежуточные текущие ремонты, преимущественно связанные с заменой расходников.
Краткие выводы
Газопоршневые электростанции, как более дорогостоящие в эксплуатации и обладающие большими ограничениями по режимам работы, наиболее рационально использовать в качестве резервных, а также аварийных источников питания, способных быстро дать максимальную мощность и удерживать ее в течение определенного времени.
Газотурбинные системы используются для продолжительного электроснабжения в непрерывном режиме, поскольку современные модели как раз оптимизированы для включений на срок от 12 часов. Также они лучше подходят для вспомогательного или параллельного снабжения объекта электроэнергией.