Новосибирские ученые нашли способ получения электричества из избыточного тепла в малых городах

Новосибирск, 24 авг - ИА Нефтегаз.РУ. Исследователи Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) представили способ полезного применения тепловых выбросов в небольших населенных пунктах в период между отопительными сезонами.
Об этом сообщила пресс-служба вуза. В теплое время года востребованность тепловой энергии значительно уменьшается. При этом энергетический комплекс продолжает одновременно производить тепло и электричество, в результате чего появляется излишек тепла, выбрасываемый в атмосферу.

Для решения проблемы сезонного дисбаланса когенерации специалисты изучили несколько вариантов утилизации избыточного тепла в межотопительный период. Среди рассмотренных решений были системы накопления тепловой энергии, абсорбционные холодильные машины, двигатель Стирлинга и ORC-турбина.

Е. Насибова - автор исследования - пояснила, что системы накопления тепла ограничены высокими капитальными затратами и значительными потерями теплоты (до 50%) при сезонном хранении. Преобразование тепла в холод с помощью абсорбционных холодильных машин признано нецелесообразным из-за отсутствия во многих малых и средних городах централизованных потребителей холода.

По ее мнению, наиболее перспективным вариантом для утилизации низкопотенциального тепла и выработки электроэнергии является ORC-установка.

ORC-турбина представляет собой оборудование, которое генерирует электричество из низкотемпературного тепла (например, горячей промышленной воды или выхлопных газов). Вместо обычного водяного пара в ней используются легкокипящие органические жидкости, такие как фреон.

К преимуществам внедрения ORC-установки специалисты относят продолжительный срок службы, большой межремонтный интервал, простоту эксплуатации и применение безопасных органических теплоносителей с низкой температурой кипения. Главным достоинством такого метода использования тепловых выбросов является появление дополнительного источника электрической энергии, что дополнительно повышает надежность электроснабжения.

В дальнейшем разработанную методику планируется испытать на объектах коммунальной энергетики малых и средних городов.

Ученые определили предельное время работы ORC-турбины, необходимое для достижения топливного эффекта. Е. Насибова уточнила, что технология целесообразна, если экономия топлива на производстве электроэнергии превышает дополнительный расход топлива на выработку теплоты, требующейся для функционирования турбины.

Была выявлена зависимость: чем меньше соотношение спроса на тепловую и электрическую энергию в годовом выражении, тем больше допустимое время использования установки. Если тепла требуется немного больше, чем электричества, установку можно эксплуатировать на протяжении восьми месяцев. Если потребность в тепле вдвое превышает потребность в электричестве, ORC-турбину имеет смысл применять в составе мультиэнергетической инфраструктуры только в межотопительный сезон.

Органический цикл Ренкина (ORC) активно используется для преобразования низкотемпературного тепла в электричество на геотермальных электростанциях и для утилизации сбросного тепла на промышленных предприятиях.