Когенерационная энергоустановка с топливным элементом на основе внутрицикловой конверсии органического сырья для автономного энергообеспечения

Abstract

Разработка энергетических установок для энергоснабжения децентрализованных потребителей составляет актуальную задачу научных исследований и подтверждается современным вектором развития малой энергетики. Цель исследования: разработка и технико-экономическое обоснование освоения инновационных технологий энергетическогоиспользования низкосортных топлив в малой энергетике в когенерационных установках с топливным элементом. В работе использованы экспериментальные и расчётные методы исследований. Создана экспериментальная модель когенерационной энергоустановки, позволяющая проверять принцип действия и определять характеристики разрабатываемых технических решений когенерационной энергоустановки. На экспериментальной модели проведены исследования, результаты которых положены в основу расчёта конструкции энергоустановки. По итогам проектирования энергоустановки выполнена её технико-экономическая оценка. Результаты: разработана конструкция энергетической установки и предложено технико-экономическое обоснование целесообразности её внедрения. В качестве выводов отмечено: разработана новая конструкция когенерационной энергоустановки с топливным элементом на основе внутрицикловой конверсии органического сырья для автономного энергообеспечения; капитальные затраты на производство когенерационных установок превосходят стоимость существующих дизельных электростанций, однако низкие эксплуатационные затраты, определяемые стоимостью топлива, приводят к быстрой окупаемости затрат; бюджетная эффективность проекта по замещению действующего парка дизельных электростанций когенерационными установками определяется экономией затрат на топливную составляющую в процессе выработки электроэнергии, которая может достигать уровня 73 млн р./год; ожидаемый интегральный эффект от реализации проекта по замещению действующего парка ДЭС когенерационными установками на территории Томской области в течение 5 лет находится на уровне 255 млн. р., что свидетельствует об экономической целесообразности тиражирования когенерационных установок.

The development of power plants for decentralized energy supply consumers is the current problem of research and it is confirmed by modern vectors of small power development. The aim of the work is the development and feasibility study of reclamation of innovative energy technologies for applying low-grade fuels in small power engineering in cogeneration plants with a fuel cell. The authors have used the experimental and theoretical research methods and have constructed the experimental model of a cogeneration power plant that allows you to check the function and to determine the characteristics of technical solutions cogeneration power plant. The experimental model was used for carrying out the researches; the calculation of the power plant construction is based on the results of the researches. The authors carried out technical and economic evaluation of the power plant by the design results. The results of the research: the power plant construction was designed and feasibility study of its implementation advisability was proposed. Conclusions: the new design of the cogeneration power plant was developed with a fuel cell based on intracyclic conversion of organic raw materials for independent power supply; capital costs on production of cogeneration plants exceed the cost of existing diesel power plant, but low operating costs, determined by fuel cost result in rapid payback. Budget effectiveness of the project for replacing the existing diesel power plant park by cogeneration plants is determined by fuel component savings when generating electricity, which can reach the level of 73 million rubles per year; the expected integral effect of the project for replacing the existing diesel power plant park by cogeneration plants in Tomsk region for 5 years is at the level of 255 million rubles, indicating the economic feasibility of replicating cogeneration plants.