Šiluminė elektrinė yra elektrinės tipas, kuriame šilumos energija paverčiama elektros energija. Šiluminių elektrinių projektavimas priklauso nuo numatomo energijos šaltinio, kuris gali būti iškastinis kuras, branduolinė, geoterminė, saulės energija, biokuras ar atliekų deginimas. Šiluminėje elektrinėje pagrindinis variklis yra įtaisas, kuris garo energiją paverčia mechanine energija. Yra dviejų tipų garo varikliai: garo variklis ir garo turbina.
Garų turbinų veikimo principai ir energijos taupymas
Garų gamybos ciklas
Garų gamybos cikle šiluma naudojama vandeniui virinti dideliame slėginiame inde, kad būtų gaminamas aukšto slėgio garas. Šis garas varo garo turbiną, kuri yra prijungta prie elektros generatoriaus. Žemo slėgio išmetamosios dujos iš turbinos patenka į garo kondensatorių, kur jis atšaldomas, kad susidarytų karštas kondensatas, kuris grąžinamas į šildymo procesą, kad susidarytų daugiau aukšto slėgio garų.
Energijos taupymas garo turbinose
Pastaraisiais metais energijos trūkumas tapo svarbia problema, o jėgainės sunaudoja daug energijos dėl savo ypatumų. Todėl šioje aršioje konkurencijoje įmonės, sekdamos bendrą tendenciją, kuria patobulintas šilumos mainų ir internetines valymo sistemas, siekdamos padėti elektrinei realizuoti energiją taupantį garo turbinų darbą ir maksimaliai padidinti ekonominę naudą. Naudojant garo turbinas, daugiausia galima sutaupyti energijos ir sumažinti vartojimą penkiais aspektais:
- Pagerinkite garo turbinų vakuumą elektrinėse. Garų turbiną galima valdyti tik esant geriausiam vakuumui, kad būtų užtikrinta optimali vakuuminio siurblio ir vandens siurblio konfigūracija. Kasdienio darbo procese būtina pagrįstai suvokti antrojo vakuuminio siurblio ir cirkuliacinio vandens siurblio paleidimo ir veikimo laiką bei laiku atlikti pagal situaciją paleidimą ir sustabdymą. Tai efektyviai pagerina vakuuminį garo turbinos veikimo laipsnį ir užtikrina maksimalią ekonominę jėgainės naudą.
- Kontroliuokite garo turbinos tiekiamo vandens temperatūrą.
- Šildytuvų nuotėkio aptikimas taisant įrenginį. Būtina atkreipti dėmesį į aukšto šildytuvo cilindro ir vandens kameros pertvaros, ypač šildytuvo plieninio vamzdžio, sandarumo patikrinimą. Nustačius nuotėkį, juos reikia kuo greičiau pašalinti, kad būtų išvengta rimtų avarijų. Blogas aukšto šildytuvo cilindro sandarumas sumažina šilumos mainų efektyvumą tarp garų ir vandens, sukeldamas garų trumpuosius jungimus, kurie turi rimtą įtaką tiekiamo vandens temperatūrai. Jei vandens kameros pertvara yra prastai uždaryta, įvyksta trumpas aplinkkelis ir tiekiamo vandens temperatūra bus žemesnė.
- Garantuokite aukštą investicijų lygį. Kai įrenginys paleidžiamas ir sustabdomas, būtina sustiprinti veiksmingą slankiojančio parametro paleidimo ir sustabdymo valdymą, užtikrinti aukšto užpildyto vandens lygio stabilumą, atlikti gerą darbą eksploatuojant ir prižiūrint, sumažinti šilumos mainų vamzdžio nuotėkio pavojų ir savalaikį nuosėdų pašalinimą, siekiant sumažinti užterštumą ir padidinti investicijų normą.
- Sustiprinti garo turbinų darbo valdymą. Eksploatuojant garo turbiną, galima nustatyti fiksuoto stumdomo darbo režimą. Tai turi pakeisti srauto plotą po didele apkrova. Esant mažai apkrovai, naudokite žemo lygio pastovaus slėgio reguliavimą. Tarpinės apkrovos srityje apkrova padidinama arba sumažinama atsižvelgiant į esamą situaciją, todėl vožtuvo jungiklis yra slenkančio slėgio veikimo būsenoje. Norint padidinti tiekiamo vandens temperatūrą ir įleidimo greitį bei sumažinti šildytuvo gnybtų skirtumą, veikiant didele apkrova, garo turbinos pagrindinė garo temperatūra ir pagrindinis garo slėgis turėtų būti tinkamai padidinti.
- Palaikykite geriausią garo turbinos kondensatoriaus vakuumą. Kondensato lygį laikykite priimtinoje vietoje ir užtikrinkite gerą garo turbinos bloko sandarumą. Laiku išvalykite skalę kondensatoriaus variniame vamzdyje, griežtai kontroliuokite cirkuliuojančio vandens kokybę ir įsitikinkite, kad vario vamzdis turi aukštą šilumos mainų efektyvumą.
- Garo turbinos išjungimas. Veikiant garo turbinai, nesvarbu, ar tai įprastas, ar neplanuotas išjungimas, stumdomi parametrai naudojami kiek įmanoma labiau sustabdyti, o tai ne tik padeda techninei priežiūrai, efektyviai užtikrinant įrangos temperatūros sumažėjimą.
Tepalinė alyva ir priedai
Tinkamas tepalų pasirinkimas ir naudojimas, taip pat tepimo sistemų priežiūra ir veikimas yra esminė bet kurios priežiūros programos dalis. Tepalinė alyva yra sudaryta iš bazinės žaliavos, sumaišytos su įvairiais priedais, siekiant pagerinti veikimą ir išlaikyti kokybę. Tepaluose esantys priedai pagerina ir sustiprina eksploatacines charakteristikas. Dažni elementai, randami tepalų alyvos prieduose, yra tie patys, kurie yra ir dažnuose tepalų prieduose. Naftos aliejai, sumaišyti su muilo tirštikliu, sudaro didžiąją dalį šiandien naudojamų riebalų. Muilai susidaro reaguojant gyvuliniams ar augaliniams riebalams arba riebalų rūgštims su stipriais šarmais, tokiais kaip kalcis ar natris. Garo turbinų alyvose yra mažiausiai antioksidantų, kurie sulėtina oksidacinį poveikį, ir rūdžių inhibitorių, apsaugančių geležies pagrindinius metalus.
Saulės energetika: mitų griovimas ir potencialas Lietuvoje
Atsinaujinančios energetikos įmonės „Nogridas“ direktorius Nerijus Baliūnas, KTU Elektros energetikos sistemų laboratorijų skyriaus vyresnysis inžinierius Vytautas Adomavičius ir įmonės „Informacinių technologijų pasaulis“ direktorius Algirdas Jacunskas griauna populiariausius mitus, susijusius su elektros gamyba iš saulės.
1 mitas: Saulės per mažai, dažnai lyja, sninga, o pernelyg daug dienų būna debesuotos
- Nerijus Baliūnas: „Saulės fotovoltinės elektrinės generuoja elektrą net ir debesuotomis dienomis. Saulės energetikoje skaičiuojame, kiek konkrečiame regione elektrinė gali sugeneruoti elektros per metus. Tad Lietuvoje ši generacija beveik nesiskiria nuo Vokietijos, Danijos ar Austrijos. Lenkiame Didžiąją Britaniją apie 30 proc. Tačiau šiose minėtose šalyse saulės elektrinių, tenkančių vienam žmogui, yra kelis kartus daugiau. Tad saulės turime tikrai pakankamai.“
- Vytautas Adomavičius: „Tai yra pamėgtas, faktais nepagrįstas, prieš daug metų išsilavinimą įgijusių mūsų šalies piliečių teiginys, dažnai kartojamas jau apie 20 metų. Daugiamečiais matavimais pagrįsti Lietuvos saulės energijos ištekliai yra arba tokie patys, arba nedaug skiriasi nuo kitų Europos aukštųjų geografinių platumų šalių, kuriose vyksta labai didelio masto saulės elektrinių plėtra. Pavyzdžiui, Jungtinėje Karalystėje jau įrengta virš 11,5 GW saulės elektrinių, Vokietijoje - virš 41 GW, o tokiose plotu už Lietuvą mažesnėse šalyse kaip Belgija ir Olandija, turinčiose lygiai tokius pačius saulės energijos išteklius kaip mūsų, įrengta atitinkamai virš 3,5 ir 2 GW saulės elektrinių, Danijoje ir Austrijoje - 1 GW, Čekijoje - 2 GW. Lietuvoje bendroji įrengtoji saulės elektrinių galia tesiekia tik 0,08 GW. Reikėtų pabrėžti, kad lyja, sninga ir dangus būna debesuotas visose aukštųjų geografinių platumų šalyse. Saulės elektrinių (SE) darbo efektyvumą daug tiksliau įvertina vienoje ar kitoje šalyje įrengto saulės elektrinės galios vieneto W (1 vato) per metus pagaminamos elektros energijos kiekis kWh (kilovatvalandėmis). Lietuvoje vienas įrengtas SE vatas pagamina apie 1 kWh elektros energijos. Labai panašūs rodikliai gaunami ir kitose minėtose šalyse.“
- Algirdas Jacunskas: „Saulės spindulių Lietuvoje gauname panašiai tiek pat, kiek jų gauna ir šiaurės Vokietija. Žinoma, norėtųsi, kad saulės būtų dar daugiau, tačiau galime pasižiūrėti į vokiečių pavyzdį, kurie, gaudami tiek pat saulės spindulių, puikiai plėtoja saulės elektrinių veiklą. Stebėdamas šį pavyzdį nematau priežasties, kodėl turėtume nestatyti saulės elektrinių. Tiesioginiai saulės spinduliai net nėra būtini, kad saulės elektrinės generuotų energiją. Aišku, jeigu saulė šviečia, energijos sugeneruojama žymiai daugiau, tačiau nėra taip, kad žiemą energija visai nebūtų generuojama. Nors ir kur kas mažiau, tačiau energijos vis tiek sukuriama ir šaltuoju metų laiku. Suskaičiuojama, kad mūsų šalyje per metus laiko iš instaliuoto 1kW sugeneruojama 1000 kWh per metus. Žinoma, didžioji dalis šios energijos yra pagaminama per pavasarį ir vasarą, o metinis rezultatas tiek Lietuvoje, tiek Vokietijoje yra panašus.“
Sausį saulė Lietuvoje švietė tik 5 valandas. Gyventojus, naujai įsirengusius saulės elektrines, tai galėjo neraminti. „Saulės elektrinių potencialas labiausiai priklauso nuo saulėtų valandų skaičiaus, kuris, lyginant vidutines klimato sąlygas, yra padidėjęs maždaug septyniais procentais, o tai sudaro apie 150 valandų per metus. Vertindami, ar sąlygos yra palankios, turime atsižvelgti į visus metus, o ne tik šiltąjį ar šaltąjį sezoną. Normalu, kad mūsų geografinėje platumoje žiemą efektyvumas sumažėja, tačiau vertinant visus metus situacija yra geresnė nei kitų šalių kaimynių“, - sako D. Tam, kad žmonės skaičiuoja ir vertina saulės elektrinių teikiamą naudą ilgalaikėje perspektyvoje, pritaria ir Audrius Kikutis, „Compensa Vienna Insurance Group“ Savanoriškų standartinių draudimo produktų grupės vadovas: „Gyventojai sąmoningai pereina prie atsinaujinančių išteklių įdarbinimo, o ištikusi energetikos krizė, geopolitinės situacijos iššūkiai tik dar labiau skatina ieškoti galimybių būti energetiškai nepriklausomiems.“
2 mitas: Saulės baterijos ant stogo atrodo negražiai, gali sugadinti stogą
- Nerijus Baliūnas: „Vizualiniai sprendimai visada yra subjektyvi nuomonė, tačiau dažnu atveju elektrinė parodo, kad šeimininkas mėgsta ekologiją, yra modernus. Esame ne ant vieno stogo statę elektrinę, kuri tik papuošė po savimi esantį seną, dažų spalvą praradusį stogą. Vokietijoje dauguma stogų dangų pardavėjų siūlo paketą kartu su integruota saulės elektrine, tad tai tampa įprastu namo akcentu.“
- Vytautas Adomavičius: „Teko girdėti daug nuomonių, kad saulės moduliai stogą pagražina. Gal ir gali nepatyrę montuotojai sugadinti stogą, bet jeigu saulės moduliai ant namo stogo sumontuoti gerai, tai stogo amžius iki kapitalinio remonto padidėja. Kam nepatinka saulės moduliai, galima įsigyti Elono Musko kompanijos gaminamas ilgaamžes čerpes - saulės modulius, kurios gamina elektros energiją. Šios čerpės labai patvarios, nedūžta, o jų kaina yra tos pačios eilės, kaip ir tradicinių čerpių (statant naują arba renovuojant seną namą, išlaidų saulės moduliams šiuo atveju nėra). Be to, jau yra sukurti langų stiklai - saulės moduliai. „Tesla“ paskaičiavimais, tokių čerpių kvadratinio metro kaina yra apie 216 eurų.“
- Algirdas Jacunskas: „Dėl grožio ginčytis negaliu - vieniems negražu, o kitiems kaip tik gali atrodyti gražiai. Tai juk skonio reikalas, bet iš principo saulės elektrinių modulius galima priderinti prie stogo dangos. Tiems, kas nori, kad jie derėtų prie stogo ir neišsiskirtų, tam, kad aliuminis rėmas nešviestų, galima juos daryti visiškai juodus. Yra ir kitokių spalvų - moduliai už papildomą kainą gali būti ir raudonos, žalios ar kitos pageidautinos spalvos. Na, o stogą sugadinti gali tik nekvalifikuoti specialistai modulių montavimo metu. Jei montuotojai žino, ką daro, tuomet nesugadins. Jei montuotojas užlipo ant stogo ir nulaužė šiferio dalį - negaliu ginčytis, taip sugadinti stogą tikrai įmanoma. Bet visa tai gali įvykti tik montavimo metu - kai saulės elektrinė yra galutinai sumontuota, stogui ji pati savaime niekaip nebegali pakenkti.“
3 mitas: Saulės jėgainė ant stogo labai brangi ir niekada neatsipirks
- Nerijus Baliūnas: „Saulės elektrinės tiek ant privačių, tiek ant komercinės paskirties pastatų atsiperka per 10-12 metų. Elektrinės veikia ir suteikiamos garantijos 25-30 metų, tad spės ne tik atsipirkti, bet dar ir sugeneruoti naudą. Be to, privatūs namai Lietuvoje gali pasinaudoti LAAIF 25 proc. parama saulės elektrinėms, tad atsipirkimas dažnu atveju „telpa“ į 10 metų. Žiūrint plačiau ir kalbant apie atsipirkimą, tai čia vienas iš retų buities prietaisų, kuris atsiperka iš viso.“
- Vytautas Adomavičius: „Netiesa. Stoginės saulės elektrinės taip pat atsiperka.“
- Algirdas Jacunskas: „Tikrai nėra taip, kad jie niekada neatsipirktų. Negaunant paramos, skaičiuojama, kad savo reikmėms saulės elektrines naudojantiems fiziniams asmenims pagal dvipusę apskaitą viskas atsiperka per 9-10 metų. Šiuo metu yra atpigusi įranga, tačiau didelių tarifų, buvusių anksčiau, nebėra. Kol buvo dideli tarifai, saulės elektrinė atsipirkdavo dar greičiau - vos per 5 metus. Greičiausiai šiomis dienomis saulės elektrinės atsiperka gaunantiems 25 proc. paramą iš Lietuvos aplinkos apsaugos investicinio fondo - jiems saulės elektrinės atsiperka per maždaug 7 metus.“
4 mitas: Elektrinių priežiūra brangi ir reikalauja specifinių žinių
- Nerijus Baliūnas: „Saulės elektrinė yra ypatinga tuo, kad čia nėra judančių dalių, todėl gamintojai ir duoda tokias ilgas garantijas. Priežiūra dažniausiai apsiriboja elektrinės nusiplovimu aukšto slėgio siurbliu kartą per 1-2 metus.“
- Vytautas Adomavičius: „Saulės elektrinėms priežiūra beveik nereikalinga. Jos neturi judančių dalių, inverteriams duodama 5-10 metų garantija, elektrai gaminti nenaudojamas vanduo, nereikia jokių išlaidų kurui, tepalams ir kitoms reikmėms. SE savininkams ypatingų specifinių žinių nereikia.“
- Algirdas Jacunskas: „Saulės elektrinė jokios priežiūros nereikalauja. Galima kartais nusiplauti įrengtus modulius, o tai yra jokių specifinių žinių nereikalaujantis darbas. Kaip kokį langą nuplovei ir viskas. Būna, nuo medžių krenta žiedadulkės, paukščiai apdergia. Galima ir nieko nedaryti, jei nėra patogaus priėjimo - visiems nešvarumams nuplauti pakanka ir lietaus. Taip pat galima telefone arba kompiuteryje nuotoliniu būdu pasižiūrėti, ar viskas veikia, patikrinti skaičius, kiek elektros energijos pagaminama. Jeigu viskas veikia, nieko daryti nereikia. Čia ne kokia vėjo elektrinė, kurioje gali nusidėvėti guoliai ar dar kažkas. Saulės elektrinės neturi nusidėvinčių detalių - pasistatei ir pamiršai, nieko daryti nebereikia.“
5 mitas: Saulės elementų technologijos sparčiai tobulėja, todėl geriau palauksiu, kol atpigs ar bus pagamintos dar efektyvesnės
- Nerijus Baliūnas: „Skaičiuojame, kad per metus saulės elektrinių kainos/efektyvumo santykis pagerėja apie 3-4 proc, tačiau įsidiegus elektrinę, jūsų finansinė grąža siektų apie 7-12 proc. Tad investuoti dabar į saulės elektrinę verta.“
- Vytautas Adomavičius: „Jau dabar SE yra pakankamai pigios. Beveik šimte pasaulio šalių saulės elektrinėse pagaminta elektros energija yra pigesnė, negu perkant iš elektros tinklų net neskaičiuojant tradicinių iškastiniu kuru varomų elektrinių daromos didelės žalos aplinkai.“
- Algirdas Jacunskas: „2012-2013 m. įsirengusiems saulės elektrines reikėjo laukti vos 5 metus, kol investicija atsipirks. Dabar įrengiamos saulės elektrinės atsiperka tik per 7-10 metų, todėl galima pastebėti, kad laukimas ne visada yra gerai. Anuomet girdėjome žmones sakant - ai, palauksiu, čia atpigs, pasidarysiu pigiau. Bet galų gale išėjo taip, kad tarifai buvo sumažinti, ketinę sutaupyti žmonės arba liko su mažu tarifu, arba visai nepasistatė elektrinių. Reikia naudotis proga tol, kol tebegalioja dvipusė apskaita, nes nesuspėjusiems atsipirks po dar ilgesnio laiko nei po 7-10 metų nuo įsirengimo. Kartais laukimas nieko gero neduoda. Sakoma, kad laikui bėgant moduliai taps efektyvesni - tas efektyvumas pasireiškia tik tuo, kad 1 kW modulis užims mažiau kvadratinių metrų, pavyzdžiui, 6 vietoj 7. Jeigu kažkam labai aktualus ant stogo užimamas plotas, gal ir verta kažko laukti. Vis dėlto, fiziniams asmenims leidžiama statyti iki 10 kW saulės elektrinę, todėl manau, kad apie 60-70 kvadratinių metrų ploto atsirastų ant kiekvieno nuosavo namo stogo. Šiuo atveju laukiant nebent pavyks sutaupyti kelis kvadratinius metrus vietos ant stogo. Didelio privalumo tame nematau.“
Gyventojų sąmoningumas ir elektrinių įrengimo tendencijos
Anksčiau gyventojai įsirengdavo saulės elektrines iki 10 kW galios, o dabar suskubo pasirūpinti didesne galia: vieni papildo turimas elektrines naujais saulės moduliais, kiti iškart įrengia didesnes. „Anksčiau žmonės įsirengdavo tokio galingumo elektrinę, kiek tiksliai jiems elektros energijos reikia, o dabar vertina tolesnius ateities elektros energijos poreikius, pavyzdžiui, planuoja keisti šildymo sistemą, statyti elektromobilio įkrovimo stotelę, todėl elektrinės įrengiamos didesnio galingumo. Kiekvieno gyventojo poreikiai individualūs, tačiau galima įsivertinti taip: pavyzdžiui, jeigu per metus vidutinis energijos suvartojimas yra 12 tūkstančių kWh jau su numatomais būsimais papildomais poreikiais, tai reikia įrengti bent 12 kW galios fotovoltinę saulės elektrinę ir dar numatyti 10-20 proc. atsargą skaičiavimo netikslumams ir vartojimo didėjimui.“
M. Pastaraisiais dvejais metais elektrinių įrengimas nenutrūksta net žiemą. „Prieš keletą metų įrengimo, užklausų prasme žiemą būdavo štilis, o dabar siekiama sumontuoti šaltuoju sezonu, kad kovo mėnesį jau būtų galima naudotis gaminama elektros energija iš saulės. Atsižvelgiant į klimato sąlygas ir sukauptą duomenų statistiką galima teigti, kad kovo mėnesį saulės elektrinė dažniausiai dar nepagamina vidutinio mėnesinio kiekio elektros energijos, bet balandį vidutinį mėnesinį gamybos kiekį jau viršija. Idealiausia įgalinti elektrinę veikti nuo kovo mėnesio, kad prasidėtų elektros gamyba ir kaupimas. Fiziniai asmenys šiuo metu planuoja elektrinių įrengimą, tačiau laukia, kada bus paskelbti kvietimai gauti saulės elektrinės paramai, o juridiniai asmenys įrenginėja elektrines ir žiemos metu“, - dalijasi M. Zelba.
A. Kikutis atkreipia dėmesį, kad šiuo metu planuojantieji montuoti saulės elektrines turėtų atlikti ir namų darbus. Pirmiausia reikia atidžiai įvertinti stogo būklę - jei stogas netvarkingas, pirmiausia reikėtų pasirūpinti juo, o tik tada montuoti saulės elektrinę: „Žinoma, net ir sumontuotos ant tvarkingo stogo, saulės elektrinės gali nukentėti nuo nelaimingų įvykių, kurių negalime kontroliuoti. Pavyzdžiui, 2022 m. gyventojai, norėdami sutaupyti, siekia kompleksinių sprendimų: keičia energijos vartojimo įpročius, peržiūri prietaisus, kuriems reikia daug elektros energijos, ieško, kokiomis alternatyvomis galima pakeisti, ir imasi ilgalaikę naudą duodančių sprendimų - atnaujina ir iš esmės pagerina energijos vartojimo efektyvumą.“ A. Kikutis patvirtina, kad apdrausdami saulės elektrines gyventojai domisi ir kitų įrenginių, tokių kaip elektromobilių įkrovimo stotelių, šildymo sistemų „oras-oras“ ar „oras-vanduo“, draudimo sąlygomis.
M. Zelba pasakoja, kad dažniausiai, kai gyventojai įsirengia saulės elektrinę, pirmaisiais metais kiekvieną dieną tikrina, kiek pagamina elektros, jaudinasi dėl sniego ir saulės žiemą, dėl dulkių vasarą, vėliau antraisiais metais jau vertina tik tai, kiek per mėnesį elektrinė pagamina, palygina su praėjusiais metais, o dar vėliau, kol gauna mažą sąskaitą už elektros energiją, tol viskas gerai ir pamiršta, jog elektrinė yra ant stogo.