Энергетическая безопасность бизнеса

Первый и самый главный вопрос, который волнует собственников электростанций – насколько дешевле себестоимость производства собственной электроэнергии по сравнению с её покупкой в энергосистеме (у Облэнерго). А с учётом роста цен на природный газ – непроизвольно возникает и второй вопрос: а что будет с себестоимостью электроэнергии, если цена газа резко поднимется?

Если кратко – при росте цен на газ, очень вероятно, что прибыльность собственной электростанции только возрастёт.  И яркое тому подтверждение – европейские страны, в которых стоимость газа давно уже за 1000$/1000м³. При этом доля когенерации на рынке генерации электроэнергии не уменьшается при росте стоимости газа.

Такой казалось бы парадокс объясняется просто – чем дороже энергетический ресурс (природный газ), тем более эффективно его нужно использовать. А когенерация, в т.ч. на базе газопоршневых двигателей, в данный момент и является самой эффективной технологией производства электрической и тепловой энергии из органического топлива.

Вот перечень конкретных и неоспоримых конкурентных преимуществ когенерационной электростанции, установленной непосредственно у потребителя тепловой и электрической энергии (Заказчика) по сравнению с традиционным электроснабжением от сетей Облэнерго:

• Заказчик не оплачивает технологические потери в электрических сетях Облэнерго (0.4 -110 кВ), а также УкрЭнерго (более 110 кВ).   Постановлением НКРЕ №177 (21.03.05) утверждены нормативные технологические потери в сетях ниже 35кВ для Облэнерго на уровне 12÷17%.
• Заказчик не оплачивает коммерческие потери (в т.ч. хищения) в    электрических сетях Облэнерго. В сельской местности, с протяжёнными низковольтными сетями коммерческие и технологические потери зачастую превышают 50%.
• Заказчик не субсидирует население из своего кармана. Тарифы на электроэнергию для населения не покрывают её себестоимости, и эту „дельту” погашают коммерческие предприятия. Разница между тарифами более, чем в два раза, хотя в условиях рыночной экономики разница должна быть ещё выше но, наоборот, в пользу предприятий! Это очевидно, поскольку одно среднее предприятие с электрической нагрузкой 2 МВт равносильно по потребляемой мощности 15÷20 тыс. квартир. Ниже приводятся причины, почему для Облэнерго отпуск электроэнергии предприятиям на порядок выгодней:1. Предприятия имеют несоизмеримо меньшую протяжённость низковольтных электрических сетей и потери в них соответственно меньше в тысячи раз, чем разводка сетей между десятками тысяч квартир;
  
  2. Учет электроэнергии у предприятий производится по напряжению  10 (6) кВ, т.е. затраты по потерям мощности в распределительной сети 0,4 кВ внутри предприятия, ложатся, естественно на предприятие, а не на Облэнерго. А что касается населения, где учёт электроэнергии ведётся на квартирных счётчиках, потери при трансформации 10/0,4 кВ и распределении сетями 0.4 кВ между тысяч квартир ложатся на Облэнерго;3. В случае предприятий, на порядок меньшие административные затраты на сбор платежей и обслуживание сетей, практически отсутствуют коммерческие потери и задержки платежей и проч.

   

• Заказчик не выплачивает прибыль в карманы владельцев: а) генерирующих компаний; б) высоковольтных сетей; в) оптового рынка электроэнергии; г) Облэнерго. К настоящему времени, подавляющее количество Облэнерго, а также значительная часть генерирующих и распределительных компаний стали частными. Очевидно, что в рыночной экономике никто не работает себе в убыток. Поэтому Заказчик оставляет у себя не только прибыль вышеуказанных компаний, но и инвестиционную составляющую, заложенную в тарифах.
• Когенерационные установки на базе газопоршневых двигателей имеют наивысшую на сегодняшний день эффективность преобразования энергии топлива в электричество, — электрический КПД составляет 40÷43%, а с учётом тепла общий КПД иногда превышает 90%. Это позволяет иметь минимальную топливную составляющую в себестоимости производимой электроэнергии.
  Для справки: на крупных тепловых электростанциях (ТЭС), расположенных вдали от городов и сбрасывающих избыточное тепло в атмосферу, производится более трети всей электроэнергии в Украине. Имеющееся на таких ТЭС оборудование имеет электрический КПД 26÷32%. Такое оборудование сжигает на 42% больше топлива, чем когенерационная установка на базе газопоршневых двигателей для производства одинакового объёма электроэнергии. При этом когенерационная установка произведёт ещё столько же тепловой энергии, которая может быть использована Заказчиком;
• Заказчик получает возможность дополнительно снизить затраты на энергоснабжение, получая электроэнергию от сетей Облэнерго по дешёвому ночному тарифу, а в периоды дорогой пиковой и полупиковой электроэнергии производить электричество на собственной когенерационной электростанции.С апреля 2015 года в Украине действует двухзонный и трёхзонный тариф:
  
  Для двухзонного тарифа ночной тариф (с 23-00 до 7-00 час) составляет 0,5 от дневного (с 7-00 до 23-00 час), основного  тарифа.      При выборе трёхзонного тарифа, в дневном периоде выделяется два пиковых периода (с 8-00 до 11-00 час и с 20-00 до 22-00 час), когда нагрузка в энергосети Украины максимальная. В этот период тариф составляет 1,5 от основного тарифа. В оставшемся дневном периоде тариф остаётся равный 1.0 основного, зато ночной тариф уменьшается до 0,4 основного тарифа

Технически, газовые двигатели позволяют, причём в автоматическом режиме, проводить в среднем до трёх пусков за сутки без уменьшения моторесурса; запуск и выход на режим занимает 3÷6 минут и не сопровождается значительными потерями топлива.

Если график нагрузки предприятия позволяет работать в таком режиме, Заказчик может снизить затраты на энергоснабжение (по сравнению с постоянной работой когенерационной станции).

По такой схеме работает большинство манёвренных электростанций в Европе.

• В случае теплоснабжения Заказчика от централизованных котельных или ТЭЦ до внедрения когенерации, аналогичная картина наблюдается и в части тепловой энергии, при этом выгоды Заказчика от собственной генерации тепла ещё большие. Именно поэтому большая часть предприятий уже давно имеют свои источники тепла.
• Производство электроэнергии на когенерационных модулях приводит к замещению производства электроэнергии на менее эффективных тепловых ТЭС, а также сокращает производство электроэнергии, которое шло на покрытие потерь при транспортировке электроэнергии. Это сокращает объем сжигаемого органического топлива в масштабах всей энергосистемы Украины, а значит и объем выбросов парниковых газов. Что также даёт возможность получить дополнительную прибыль, хотя бы в части уменьшения штрафов на выбросы СО2
• И, наконец, Заказчик получает дополнительный источник тепло- и электроэнергии, абсолютно независимый от работы электрических сетей Облэнерго. Применив соответствующие проектные решения, при работе параллельно с сетью можно обеспечить очень высокую степень надёжности электроснабжения объекта.

А выгоды, или точнее потери от аварийных отключений электроэнергии каждый Заказчик может оценить индивидуально, однако порой они могут быть неоценимы.

Как и любая технология, когенерационные установки имеют и некоторые недостатки по сравнению с традиционным электроснабжением от сетей Облэнерго:

Когенерационная электростанция требует выделения помещения либо участка земли под установку контейнера и сооружения дымовой трубы. Помимо этого, необходимо организовать текущее обслуживание станции, а также предпринять меры по защите от шумового загрязнения и выбросов вредных веществ (СО, NOx).
Эти особенности требуют соответствующих проектных решений, при этом, как правило, всегда можно найти тот или иной компромисс, в части размещения когенерационной станции и взаимодействия с технологическим процессом предприятия.

Надёжная работа когенерационной станции зависит от поставок топлива: природного газа либо другого проектного топлива. В случае повышенных требований к надёжности энергоснабжения, применяют двух топливный тракт, имеющий в качестве резервного топлива, например, сжиженный газ (возможно до  4-х видов топлива).
В том случае, когда когенерационная электростанция работает в режиме производства только электрической энергии, при росте стоимости топлива повышение себестоимости будет полностью ложиться на себестоимость электроэнергии.

При работе в автономном режиме (без сетей Облэнерго), когенерационные модули имеют ограничения по возможному набросу и сбросу нагрузки. Уровень возможных набросов и сбросов нагрузки в автономном (островном) режиме зависит от многих факторов, таких как: тип топлива, единичная мощность модуля, требования к качеству напряжения при набросах/сбросах, а также текущая нагрузка агрегата в момент наброса/сброса нагрузки, и не превышает 30÷38% от номинальной единичной мощности агрегата.\

Показатели надёжности электроснабжения при питании объекта только от когенерационных газопоршневых модулей (без резервирования от сети, или от источников бесперебойного электроснабжения UPS) как правило, несколько хуже, чем от сетей Облэнерго. Однако, если Заказчик имеет сеть Облэнерго в качестве резервного источника, появляется возможность обеспечить очень высокую общую надёжность электроснабжения объекта (в т.ч. потребителей по 1-ой и особой категории) без дорогостоящей прокладки дополнительных независимых питающих линий.

В совокупности, вышеперечисленные факторы и формируют разницу между стоимостью электроэнергии в сети Облэнерго и себестоимостью её собственного производства.

Что происходит при увеличении цены на газ, как это уже случилось со второй половины 2021 года, при ещё не адаптированной цены на электроэнергию к этому изменению цены на газ? Прежде всего, нужно отметить, что адаптация цены на электроэнергию  обязательно произойдёт, правда чуть позже,  в связи с использованием природного газа на ряде электростанций в Украине. В любом случае, при увеличении цены на природный газ до величины экономической целесообразности получения из него электроэнергии и тепла, когенерационная технология будет востребована, т.к. именно здесь максимально эффективно происходит его сжигание.

Факт повышения цены на природный газ, в части использования когенерационной технологии, резко меняет отношение к альтернативным газам и другим топливам, особенно возобновляемым.

Холдинг «Синапс» к такому процессу уже давно готов, т.к. имеет запатентованную технологию получения генераторного газа из биомассы и других даже вредных отходов.  Сырьём здесь может быть также любые другие органические топлива: уголь, торф и т.д. (см. технология GAZCOM) Себестоимость получаемого генераторного газа в сравнении с ценой природного газа на начало 2022 года, более чем на порядок дешевле, соответственно цена на электроэнергию и тепло в разы увеличивает привлекательность создание собственных когенерационных станций. В случае отсутствия финансовых возможностей самостоятельно реализовать такой Проект, можно воспользоваться энергосервисной компанией, которая построит такую станцию, в том числе в возможном партнёрстве, для уменьшения расходов на энергоресурсы предприятия.

В мире и в Украине, в части получения синтез газа имеется немало технологий, и компаний, которые могут реализовать Энергоцентры на возобновляемых топливах, путём их газификации, для работы когенерационных машин в составе собственной генерирующей энергостанции предприятия. Весь вопрос в составе этого синтез газа, чтобы он соответствовал требованиям когенерационных машин к использованию этого газа. Вероятнее всего, нужно будет предусмотреть дополнительную очистку газа от вредных для машин газовых примесей.

Воспользовавшись калькулятором (см.  раздел «калькулятор окупаемости когенерации»), можно рассчитать при какой цене природного газа, получать электроэнергию и тепло уже экономически не выгодно. Кроме того, используя этот же калькулятор, можно увидеть эффективность работы когенерации на альтернативных газах, указав в исходных данных теплотворную способность и цену соответствующего альтернативного газа.

Приобретение собственного источника энергии — дело не только экономически выгодное, но и дополнительная гарантия того, что завтра у вас будет светло и тепло.
У каждой реально работающей компании существует категорическая необходимость в защите своих ресурсов. Сегодня уже не только непрерывные производственные процессы требуют защиты: отсутствие энергоснабжения несёт за собой недополучение прибыли, а возможно убытки и потерю деловой репутации.
Так, рынок в своей оценке перспектив бизнеса обращает пристальное внимание на энергозависимость. Всем памятны аварийные отключения электричества, сеявшие панику в городах США, Канады и ряда европейских стран. Помимо шока и моральных травм граждан, их последствиями стали серьезные убытки корпораций (убытки компаний США и Канады во время Blackout2003 составили 6 млрд. дол.). Аналогичная картина наблюдалась во время аварийного отключения электроэнергии в Москве в мае 2005 года.

В случае использования системы когенерации потребитель застрахован от перебоев в централизованном энергоснабжении, время от времени возникающих либо вследствие износа основных фондов в электроэнергетике, либо природных катаклизмов или других непредвиденных причин. Помимо этого, скорее всего, не возникнет организационных, финансовых или технических трудностей при росте мощностей предприятия, поскольку не понадобится прокладка новых линий электропередач, строительство новых трансформаторных подстанций, перекладка теплотрасс, что особенно характерно в условиях плотной городской застройки.

Впрочем, сбои в энергоснабжении страшны не только для государственных, финансовых, медицинских учреждений, и не только для телекоммуникационных и интернет компаний. Заложниками сбоев в энергосети также становятся промышленные предприятия: аварийные отключения могут стать причиной выхода из строя дорогостоящего оборудования (гидравлические удары в крупных котельных, застывание стекла и выход из строя стекловаренных печей и др.)
Объекты, подобные вышеназванным, требуют надежности электроснабжения на уровне “6 девяток” или 99,9999% вероятности бесперебойной подачи электроэнергии. Распределительные электросети обеспечивают только 4 девятки или 99,99% вероятности — недостаточная вероятность для компании, которая теряет тысячи долларов в минуту при сбоях электропитания. Децентрализованная энергетика обеспечивает основное электроснабжение, а сети используются в качестве резерва.

Когенерационные газопоршневые электростанции 2G Energy обеспечивают возможность электроснабжения объекта как в автономном от сети режиме (т.н. «островной режим»), так и в режиме работы параллельно с сетью. При параллельном режиме работы, в случае аварийных ситуаций в сети возможен мгновенный переход в островной режим электроснабжения, а при восстановлении сети — ресинхронизация «острова» с сетью. Наиболее часто когенерационные установки работают параллельно с сетью, при этом система управления электростанцией автоматически поддерживает нулевой (или заданный) переток с сетью, регулируя мощность электростанции в соответствии с потребляемой мощностью и заданным перетоком. Островной режим может быть невозможен в случае работы на некоторых «сложных» (в первую очередь с точки зрения детонационной стойкости) газах, таких как коксовый и ферросплавные газы.