Енергетична безпека бізнесу

Перше і найголовніше питання, яке хвилює власників електростанцій – наскільки дешевша собівартість виробництва власної електроенергії в порівнянні з її покупкою в енергосистемі (у Обленерго). А з урахуванням зростання цін на природний газ – мимоволі виникає і друге питання: а що буде з собівартістю електроенергії, якщо ціна газу різко підніметься?

Якщо коротко – при зростанні цін на газ, дуже ймовірно, що прибутковість власної електростанції тільки зросте. І яскраве підтвердження цього – європейські країни, в яких вартість газу давно вже за 1000$/1000м³. При цьому частка когенерації на ринку генерації електроенергії не зменшується у разі зростання вартості газу.

Такий здавалося б парадокс пояснюється просто – чим дорожчий енергетичний ресурс (природний газ), тим ефективніше його потрібно використовувати. А когенерація, зокрема. на базі газопоршневих двигунів, зараз і є найефективнішою технологією виробництва електричної та теплової енергії з органічного палива.

Ось перелік конкретних та незаперечних конкурентних переваг когенераційної електростанції, встановленої безпосередньо у споживача теплової та електричної енергії (Замовника) у порівнянні з традиційним електропостачанням від мереж Обленерго:

• Замовник не оплачує технологічні втрати в електричних мережах Обленерго (0.4 -110 кВ), а також УкрЕнерго (понад 110 кВ). Постановою НКРЕ №177 (21.03.05) затверджено нормативні технологічні втрати в мережах нижче 35кВ для Обленерго на рівні 12÷17%.
• Замовник не оплачує комерційні втрати (в т.ч. розкрадання) в електричних мережах Обленерго. У сільській місцевості з протяжними низьковольтними мережами комерційні та технологічні втрати часто перевищують 50%.
• Замовник не субсидує населення зі своєї кишені. Тарифи на електроенергію для населення не покривають її собівартості, і цю „дельту” погашають комерційні підприємства. Різниця між тарифами більш, ніж у два рази, хоча в умовах ринкової економіки різниця має бути ще вищою, але, навпаки, на користь підприємств! Це очевидно, оскільки одне середнє підприємство з електричним навантаженням 2 МВт рівносильне за споживаною потужністю 15÷20 тис. квартир. Нижче наводяться причини, чому для Обленерго відпустка електроенергії підприємствам набагато вигідніша: 1. Підприємства мають незрівнянно меншу протяжність низьковольтних електричних мереж і втрати в них відповідно менше тисячі разів, ніж розведення мереж між десятками тисяч квартир;
• 2. Облік електроенергії у підприємств проводиться у разі напруги  10 (6) кВ, тобто. витрати на втрати потужності у розподільчій мережі 0,4 кВ усередині підприємства, лягають, природно на підприємство, а не на Обленерго. А щодо населення, де облік електроенергії ведеться на квартирних лічильниках, втрати при трансформації 10/0,4 кВ та розподілі мережами 0.4 кВ між тисячами квартир лягають на Обленерго;3. У разі підприємств, на порядок менші адміністративні витрати на збирання платежів та обслуговування мереж, практично відсутні комерційні втрати та затримки платежів та ін.
• Замовник не виплачує прибуток у кишені власників: а) генеруючих компаній; б) високовольтних мереж; в) оптового ринку електроенергії; г) Обленерго. До цього часу переважна кількість Обленерго, а також значна частина генеруючих та розподільчих компаній стали приватними. Очевидно, що в ринковій економіці ніхто не працює собі на збитки. Тому Замовник залишає у себе як прибуток вищезгаданих компаній, а й інвестиційну складову, закладену в тарифах.
• Когенераційні установки на базі газопоршневих двигунів мають найвищу на сьогоднішній день ефективність перетворення енергії палива в електрику – електричний ККД становить 40÷43%, а з урахуванням тепла загальний ККД іноді перевищує 90%. Це дозволяє мати мінімальну паливну складову в собівартості виробленої електроенергії.
• Для довідки: на великих теплових електростанціях (ТЕС), що розташовані далеко від міст і скидають надлишкове тепло в атмосферу, виробляється понад третина всієї електроенергії в Україні. Наявне на таких ТЕС обладнання має електричний ККД 26÷32%. Таке обладнання спалює на 42% більше палива, ніж когенераційне встановлення на базі газопоршневих двигунів для виробництва однакового обсягу електроенергії. При цьому когенераційна установка здійснить ще стільки ж теплової енергії, яка може бути використана Замовником;
• Замовник отримує можливість додатково знизити витрати на енергопостачання, отримуючи електроенергію від мереж Обленерго за дешевим нічним тарифом, а в періоди дорогої пікової та напівпікової електроенергії виробляти електрику на власній когенераційній електростанції. З квітня 2015 року в Україні діє двозонний та тризонний тариф:Для двозонного тарифу нічний тариф (з 23-00 до 7-00 год) становить 0,5 від денного (з 7-00 до 23-00 год), основного тарифу. При виборі тризонного тарифу, в денному періоді виділяється два пікові періоди (з 8-00 до 11-00 год і з 20-00 до 22-00 год), коли навантаження в енергомережі України максимальне. У цей час тариф становить 1,5 від основного тарифа. У денному періоді, що залишився, тариф залишається рівний 1.0 основного, зате нічний тариф зменшується до 0,4 основного тарифу

Технічно газові двигуни дозволяють, причому в автоматичному режимі, проводити в середньому до трьох пусків за добу без зменшення моторесурсу; запуск і вихід режим займає 3÷6 хвилин і супроводжується значними втратами палива.

Якщо графік навантаження підприємства дозволяє працювати у такому режимі, Замовник може знизити витрати на енергопостачання (проти постійної роботою когенераційної станції).

За такою схемою працює більшість маневрених електростанцій у Європі.

• У разі теплопостачання Замовника від централізованих котелень або ТЕЦ до впровадження когенерації, аналогічна картина спостерігається і в частині теплової енергії, при цьому вигоди Замовника від власної генерації тепла ще більші. Саме тому більшість підприємств уже давно мають свої джерела тепла.
• Виробництво електроенергії на когенераційних модулях призводить до заміщення виробництва електроенергії на менш ефективних теплових ТЕС, а також скорочує виробництво електроенергії, яке йшло на покриття втрат при транспортуванні електроенергії. Це скорочує обсяг органічного палива, що спалюється, в масштабах всієї енергосистеми України, а значить і обсяг викидів парникових газів. Що також дає можливість отримати додатковий прибуток, хоча б щодо зменшення штрафів на викиди СО2
• І, нарешті, Замовник отримує додаткове джерело тепло- та електроенергії, абсолютно незалежне від роботи електричних мереж Обленерго. Застосувавши відповідні проектні рішення, під час роботи паралельно з мережею можна забезпечити дуже високий рівень надійності електропостачання об’єкта.

А вигоди, чи точніше втрати від аварійних відключень електроенергії, кожен Замовник може оцінити індивідуально, проте часом вони можуть бути неоціненними.

Як і будь-яка технологія, когенераційні установки мають деякі недоліки в порівнянні з традиційним електропостачанням від мереж Обленерго:

Когенераційна електростанція вимагає виділення приміщення або ділянки землі під установку контейнера та споруди димової труби. Крім цього, необхідно організувати поточне обслуговування станції, а також вжити заходів щодо захисту від шумового забруднення та викидів шкідливих речовин (СО, NOx).
Ці особливості вимагають відповідних проектних рішень, при цьому, як правило, завжди можна знайти той чи інший компроміс, у частині розміщення когенераційної станції та взаємодії з технологічним процесом підприємства.

Надійна робота когенераційної станції залежить від поставок палива: газу чи іншого проектного палива. У разі підвищених вимог до надійності енергопостачання застосовують двох паливний тракт, що має як резервне паливо, наприклад, скраплений газ (можливо до 4-х видів палива).
У тому випадку, коли когенераційна електростанція працює в режимі виробництва тільки електричної енергії, при зростанні вартості палива підвищення собівартості повністю лягатиме на собівартість електроенергії.

При роботі в автономному режимі (без мереж Обленерго), когенераційні модулі мають обмеження щодо можливого накидання та скидання навантаження. Рівень можливих накидів та скидів навантаження в автономному (острівному) режимі залежить від багатьох факторів, таких як: тип палива, одинична потужність модуля, вимоги до якості напруги при накидах/скидах, а також поточне навантаження агрегату в момент накидання/скидання навантаження, і не перевищує 30÷38% від номінальної одиничної потужності агрегату.

Показники надійності електропостачання при живленні об’єкта тільки від когенераційних газопоршневих модулів (без резервування від мережі, або від джерел безперебійного електропостачання UPS), як правило, дещо гірше, ніж від мереж Обленерго. Однак, якщо Замовник має мережу Обленерго як резервне джерело, з’являється можливість забезпечити дуже високу загальну надійність електропостачання об’єкта (в т.ч. споживачів по 1-ій та особливій категорії) без дорогої прокладки додаткових незалежних живильних ліній.

У сукупності, перераховані вище фактори і формують різницю між вартістю електроенергії в мережі Обленерго і собівартістю її власного виробництва.

Що відбувається зі збільшенням ціни на газ, як це вже сталося з другої половини 2021 року, за ще не адаптованої ціни на електроенергію до цієї зміни ціни на газ? Насамперед, слід зазначити, що адаптація ціни на електроенергію обов’язково відбудеться, правда, трохи пізніше, у зв’язку з використанням природного газу на низці електростанцій в Україні. У будь-якому випадку, при збільшенні ціни на природний газ до величини економічної доцільності отримання з нього електроенергії та тепла, когенераційна технологія буде потрібна, т.к. саме тут максимально ефективно відбувається його спалювання.

Факт підвищення ціни на природний газ, щодо використання когенераційної технології, різко змінює ставлення до альтернативних газів та інших палив, особливо відновлюваних.

Холдинг «Синапс» такого процесу вже давно готовий, т.к. має запатентовану технологію одержання генераторного газу з біомаси та інших навіть шкідливих відходів. Сировиною тут може бути будь-які інші органічні палива: вугілля, торф і т.д. (Див. технологія GAZCOM) Собівартість одержуваного генераторного газу в порівнянні з ціною природного газу на початок 2022 року, більш ніж на порядок дешевше, відповідно ціна на електроенергію та тепло в рази збільшує привабливість створення власних когенераційних станцій. У разі відсутності фінансових можливостей самостійно реалізувати такий Проект, можна скористатися енергосервісною компанією, яка збудує таку станцію, у тому числі у можливому партнерстві, для зменшення витрат на енергоресурси підприємства.

У світі та в Україні, щодо отримання синтез газу є чимало технологій, і компаній, які можуть реалізувати Енергоцентри на відновлюваних паливах, шляхом їх газифікації, для роботи когенераційних машин у складі власної енергостанції підприємства, що генерує. Усе питання у складі цього синтезу газу, щоб він відповідав вимогам когенераційних машин до використання цього газу. Найімовірніше, потрібно буде передбачити додаткове очищення газу від шкідливих для машин газових домішок.

Скориставшись калькулятором (див. розділ «калькулятор окупності когенерації»), можна розрахувати за якої ціни природного газу, отримувати електроенергію та тепло вже економічно не вигідно. Крім того, використовуючи цей же калькулятор, можна побачити ефективність роботи когенерації на альтернативних газах, вказавши у вихідних даних теплотворну здатність та ціну відповідного альтернативного газу.

Придбання власного джерела енергії – справа не тільки економічно вигідна, але й додаткова гарантія того, що завтра у вас буде світло та тепло.

Кожна реально працююча компанія має категоричну необхідність у захисті своїх ресурсів. Сьогодні вже не лише безперервні виробничі процеси вимагають захисту: відсутність енергопостачання несе за собою недоотримання прибутку, а можливі збитки та втрату ділової репутації.

Так, ринок у своїй оцінці перспектив бізнесу звертає увагу на енергозалежність. Усім пам’ятні аварійні відключення електрики, що сіяли паніку у містах США, Канади та низки європейських країн. Крім шоку та моральних травм громадян, їх наслідками стали серйозні збитки корпорацій (збитки компаній США та Канади під час Blackout2003 становили 6 млрд. дол.). Аналогічна картина спостерігалася під час аварійного відключення електроенергії у Москві у травні 2005 року.

У разі використання системи когенерації споживач застрахований від перебоїв у централізованому енергопостачанні, що іноді виникають або внаслідок зносу основних фондів в електроенергетиці, або природних катаклізмів або інших непередбачених причин. Крім цього, швидше за все, не виникне організаційних, фінансових чи технічних труднощів при зростанні потужностей підприємства, оскільки не знадобиться прокладання нових ліній електропередач, будівництво нових трансформаторних підстанцій, перекладання теплотрас, що особливо характерно в умовах щільної міської забудови.

Втім, збої в енергопостачанні страшні не лише для державних, фінансових, медичних установ, і не лише телекомунікаційних та інтернет компаній. Заручниками збоїв в енергомережі також стають промислові підприємства: аварійні відключення можуть стати причиною виходу з ладу дорогого обладнання (гідравлічні удари у великих котельнях, застигання скла та виходу з ладу скловарених печей та ін.)

Об’єкти, подібні до вищеназваних, вимагають надійності електропостачання на рівні “6 дев’яток” або 99,9999% ймовірності безперебійної подачі електроенергії. Розподільні електромережі забезпечують лише 4 дев’ятки або 99,99% ймовірності – недостатня ймовірність для компанії, яка втрачає тисячі доларів за хвилину при збоях електроживлення. Децентралізована енергетика забезпечує основне електропостачання, а мережі використовуються як резерв.

Когенераційні газопоршневі електростанції 2G Energy забезпечують можливість електропостачання об’єкта як в автономному від мережі режимі (т.зв. “острівний режим”), так і в режимі роботи паралельно з мережею. При паралельному режимі роботи у разі аварійних ситуацій в мережі можливий миттєвий перехід у острівний режим електропостачання, а при відновленні мережі – ресинхронізація “острова” з мережею. Найбільш часто когенераційні установки працюють паралельно з мережею, при цьому система керування електростанцією автоматично підтримує нульовий (або заданий) перетік з мережею, регулюючи потужність електростанції відповідно до споживаної потужності і заданим перетіканням. Острівний режим може бути неможливим у разі роботи на деяких “складних” (насамперед з точки зору детонаційної стійкості) газах, таких як коксовий та феросплавні гази.