Сравнение газопоршневого двигателя с другими источниками энергии

 

Газопоршневой двигатель и газовая турбина

 

Электрический КПД

 

Наивысший электрический КПД – до 35 % у газовой турбины, и более 40 % у газопоршневого двигателя достигается при работе под 100%-ной нагрузкой (Рис. 1). При снижении нагрузки до 50%, электрический КПД газовой турбины снижается почти в 2 раза. Для газопоршневого двигателя такое же изменение режима нагрузки практически не влияет как на общий, так и на электрический КПД.

 

Рис.1 Зависимость электрического КПД от нагрузки

 

Графики наглядно показывают - газовые двигатели имеют высокий электрический КПД, который изменяется всего на 8…10% в диапазоне нагрузки 50 - 100 %.

 

Условия площадки

 

Номинальный выход мощности, как газопоршневого двигателя, так и газовой турбины зависит от высоты площадки над уровнем моря и температуры окружающего воздуха.

 

На графике (рис.2) видно, что при повышении температуры от - 30°С до  +30°С электрический КПД у газовой турбины падает на 15-20 %. При температурах выше +30°С, КПД газовой турбины – еще ниже. В отличие от газовой турбины газопоршневой двигатель имеет более высокий и постоянный электрический КПД в интервале температур от - 30°С до +25°С.

 

 

Рис. 2.    Зависимость мощности и электрического КПД от температуры окружающего воздуха

 

Условия работы

 

Количество пусков: газопоршневой двигатель может запускаться и останавливаться неограниченное число раз, что не отражается на назначенном моторесурсе двигателя. 100 пусков газовой турбины уменьшают её ресурс на 500 часов.

 

Время запуска: время до принятия нагрузки после старта составляет у газовой турбины 15-17 минут, у газопоршневого двигателя – 3 минуты.

 

Проектный срок службы, интервалы техобслуживания

 

Ресурс до капитального ремонта составляет у газовой турбины 20 000 - 30 000 рабочих часов, у газопоршневого двигателя GE JENBACHER этот показатель равен 60 000 рабочих часов (табл. 3). Стоимость капитального ремонта газовой турбины с учётом затрат на запчасти и материалы значительно выше (до 65…80% от первоначальной стоимости, а у ГПД – 25…30%).

 

Таблица 3. Техоблуживание

Виды работ Интервалы техобслуживания, час
Газопоршневой двигатель Турбины, авиационные ималые промышленные Турбины, промышленные
Ремонт камеры сгорания - 5 000 10 000
Средний ремонт Ремонт головок цилиндров Ремонт турбины и камеры сгорания
30 000 10 000 15 000
Капитальный ремонт 60 000 20 000 30 000

 

Капиталовложения

 

Как показывают расчёты, удельное капиталовложение (USD/кВт) в производство электрической и тепловой энергии газопоршневыми двигателями ниже. Это преимущество газопоршневых двигателей неоспоримо для мощностей до 30 МВт. ТЭЦ мощностью 10 МВт на основе газопоршневых двигателей требует вложений около $7,5 миллионов, при использовании газовой турбины затраты возрастают до $9,5 миллионов  (рис. 4)

 

 

Рис.4. Объемы капитальных вложений в ТЭЦ с разными силовыми агрегатами.

 

Газопоршневой двигатель и паровая турбина

 

В России в настоящее время около 80 % электроэнергии производится на паровых турбинах (без учёта гидроэлектростанций). Уровень КПД при использовании энергоносителя на таких ТЭЦ достигает лишь 50…65%. Поэтому для получения одного и того же количества полезной энергии  на ТЭЦ с паровыми турбинами необходимо затратить почти в 2 раза больше энергоносителя, чем при получении того же количества энергии на газопоршневых ТЭЦ, КПД которых достигает 90% (рис. 5).

 

 

Рис. 5 Расход газа различными установками при производстве одного и того же количества энергии (электрической и тепловой).

 

Газопоршневой двигатель и дизельная установка

 

Основное преимущество газопоршневых двигателей перед дизельными – более дешёвое топливо. Значительная разница в цене отражена в диаграмме на рис. 6. Даже при использовании в качестве резервного топлива газовой смеси пропан-бутан, стоимость единицы электрической энергии, произведённой на газопоршневой установке, в 1,3 раза меньше, чем на дизельной (рис. 7).

 

 

Другое важное преимущество перед дизельными установками – экологическая безопасность, например, уровень выбросов NOx в 3 раза меньше (рис. 8). Показатели уровня вредных веществ энергоустановок в стандартном исполнении соответствуют европейским нормам TA-Luft. Возможно также исполнение энергоустановок с обеспечением уровня 1/2 TA-Luft.

 

 

Бпан уличные гонки гонки бпан - ГУРУ ПРОДЖЕКТС ООО.