Дизельные электростанции (ДЭС): что такое, преимущества и недостатки

Рынок энергопотребления планеты постоянно расширяется. Растут мощности старых производств, постоянно появляются новые предприятия промышленности. И даже не смотря на активное развитие различных экологичных видов энергии, продолжает активно развиваться традиционная энергетика.

Для обеспечения отдаленных объектов, а также подачи энергии в суровых климатических условиях к потребителям и промышленным предприятиям используют дизельные электростанции. Они позволяют закрыть энергетические потребности с минимальными издержками, обеспечив автономность объекта.

Широкое распространение ДЭС получили благодаря постоянному росту потребностей в автономном электропитании, а также возможности использовать электростанцию в качестве не только основного, но и резервного источника, который обеспечит недорого электроэнергией.

Что такое дизельная электростанция?

Дизель электростанция или ДЭС представляет собой энергетическую установку, основу которой составляет два основных компонента – электрический генератор и двигатель внутреннего сгорания. Для работы такого комплекса используется дизельное топливо.

Интересно! Такое топливо отличается низкой стоимостью по сравнению с другими разновидностями, оно обеспечивает высокую температуру горения, гарантируя стабильно высокий уровень мощности, не теряет своих свойств в условиях высокой влажности окружающей среды.

Конструктивно элементы объединены на одной раме, что позволяет в оптимальном режиме преобразовывать один вид энергии в другой. В составе ДЭС помимо дизель-электрического агрегата (дизель-генератор, дополненный вспомогательными элементами – рамной конструкцией, системами учета, загрузки топлива) предусмотрена система, отвечающая за распределение электроэнергии, автоматика, компоненты управления и т.д. Это позволяет генерировать для конкретного предприятия или населенного пункта необходимое количество энергии оптимального качества.

Принцип работы ДЭС

Принцип работы электростанции на дизтопливе основан на принципе действия двигателя внутреннего сгорания и электрогенератора. Он состоит в эффективном превращении механической энергии в электрическую.

Алгоритм работы оборудования состоит в следующем:

• Сначала в цилиндры под давлением подается воздух, после чего он под давлением нагревается до высокой температуры.
• После этого в камеру подается дизельное топливо, которое после смешивания с воздухом воспламеняется.
• В процессе сгорания топлива в камере образуются газы. Они запускают двигатель.
• При приведении во вращение коленчатого вала запускается ротор электрогенератора.
• От вращения ротора создается электромагнитное поле, производящее в обмотке переменный ток, трансформирующийся на выходе в электроэнергию.

Все процессы работы в ДЭС контролируются автоматикой. Установка может работать в ручном или автоматическом режиме в зависимости от тех настроек, которые устанавливает оператор.

Сферы применения дизельных электростанций

По назначению электростанции на дизель-топливе делятся на три основных вида:

• Основные. Являются источниками электроэнергии автономного типа. Они используются на тех объектах, где по каким-то причинам нет возможности обеспечить подвод коммуникаций энергоснабжения, или проводить линии электропередач нецелесообразно по экономическим причинам.
• Резервные. Часто являются резервными источниками питания, которые могут применяться на объекте при выходе основного энергоисточника из строя или при перебоях с его поставками. Часто такие станции являются дополнительными элементами обеспечения безопасности и бесперебойности работы объекта.
• Аварийные. На крупных и ответственных объектах, где при перебоях или перегрузках с электропитанием нельзя создавать ситуации, когда отсутствует электропитание, используются системы аварийного энергоснабжения. Они в любой момент готовы к работе и способны принять на себя всю нагрузку.

В современной энергетике, такие станции наиболее распространены в качестве основного источника питания. Чаще всего их применяют:

• В отдаленных населенных пунктах на крайнем Севере, или в других труднодоступных местностях.
• На крупных промышленных и сельскохозяйственных предприятиях.
• На небольших заводах и производственных предприятиях.
• В местах добычи полезных ископаемых или при проведении исследований.
• На строительных объектах.
• В местах временного размещения лиц, выполняющих служебные обязанности и т.д.

Промышленное производство дизельных двигателей в России налажено еще с конца 19 века. Установки стали использовать в судостроение, а позже для обеспечения электричеством армии, а также освещения в городах. Первые мобильные ДЭС были созданы в годы Великой Отечественной войны. Они представляли собой электростанции поезда.

Высокая адаптивность к условиям эксплуатации позволяет ДЭС вырабатывать электрическую энергию в том режиме, который является оптимальным с точки зрения производительности, на конкретном объекте.

Разновидности дизельных электростанций

Современные дизельные электростанции можно классифицировать по нескольким характеристикам:

• По сфере применения.
• По мощности.
• По напряжению.
• По количеству фаз.
• По конструктивному исполнению.
• По типу системы охлаждения.

В зависимости от способа монтажа различают конфигурации стационарного и передвижного типа. Стационарные модели не предполагают перемещение после установки. Чаще всего они представляют собой интегрированное в общую систему энергоснабжения аппаратуру.

Мобильные модификации можно перемещать с одного места на другое. Такие модели чаще всего дополнены самоходными передвижными элементами. Они могут иметь также дополнительную систему крепления для установки на кузовную часть авто. Чаще всего это станции в контейнерах, которые обеспечивают надежную защиту содержимого от воздействия внешних неблагоприятных факторов окружающей среды и механических воздействий. Высокая степень мобильности облегчает сервис и управление системой, ускоряет процесс подключения оборудования.

При выборе важно учитывать конструкцию, в соответствии с которой изготовлена ДЭС. Модели можно разделить на такие разновидности:

• Открытого типа. Устанавливаются только в специально подготовленные и оборудованные помещения. В составе конструкции не предусмотрено защитных компонентов.
• В защитном кожухе. Протекционная конструкция снижает уровень шума, который возникает при работе оборудования. Такие конфигурации часто используют в населенных пунктах.
• Контейнерного исполнения. Представляют собой блочно-модульные конструкции в виде контейнеров, которые обеспечивают надежную защиту внутреннего содержимого от повреждения и факторов внешней среды.

В зависимости от количества фаз различают однофазные и трехфазные модели. Первые генерируют электроэнергию с напряжением 220 Вольт, а вторые 220-400 Вольт. ДЭС могут оснащаться разными системами охлаждения – воздушного или жидкостного типа. В последнем случае модели имеют увеличенные габариты и рассчитаны на работу с большими мощностями. По способу генерации электромагнитного поля станции делятся на асинхронные, которые обладают более продолжительным ресурсом наработки, высокой надежностью, а также синхронные, которые стабильно работают при длительном превышении нагрузок.

Преимущества и недостатки дизельных электростанций

У дизельных электростанций есть свои достоинства и недостатки. Основные преимущества оборудования:

• Компактные габариты.
• Простота обслуживания.
• Повышенная надежность.
• Экономичный топливный расход.
• Невысокий уровень шума при работе.
• Продолжительный срок эксплуатации.

Такие установки не вызывают сложностей при монтаже и могут быть быстро смонтированы на подготовленном основании, даже при условии использования модели стационарного исполнения.

Но есть у дизельных станций и некоторые существенные недостатки, которые иногда делают их применение нецелесообразным. К ним относятся:

• Высокий процент аварийности и частые выходы оборудования и строя.
• Низкий уровень экологической безопасности, что может представлять опасность для окружающей среды. Это требует частого проведения исследований на соответствие ДЭС экологическим нормам и стандартам.
• Необходимость часто проводить сервис и обслуживание установок. Для минимизации количества аварийных ситуаций, станции важно своевременно и регулярно проверять, контролируя работу систем и механизмов.

Для эффективной и бесперебойной эксплуатации оборудования важно, чтобы на объекте присутствовал персонал с соответствующим уровнем квалификации. Для повышения уровня безопасности следует использовать только качественное топливо, которое прошло все необходимые степени очистки. В процессе эксплуатации обязательно проводятся осмотры и контроль показателей работы системы. Приобретать дизельные станции также следует только у проверенных производителей, что гарантирует использование на объекте качественного источника электроэнергии, который соответствует всем необходимым стандартам. Перед принятием решения по использованию ДЭС обязательно проводятся экономические и технические расчеты на целесообразность установки такого оборудования. Для больших промобъектов лучше выбирать конфигурации стационарного типа, для постоянно перемещающихся — мобильные варианты. Выбор во всех случаях делается индивидуально.

Сравнение газопоршневых и дизельных установок

Самое главное преимущество газопоршневых установок перед дизельными — более дешёвое топливо. Даже при применении в качестве резервного топлива газовой смеси пропан-бутан, цена единицы электрической энергии, произведённой на газопоршневой электростанции, в 1,3 раза меньше, чем на дизельной.

Еще одно преимущество перед дизельными электростанциями — экологическая безопасность, к примеру, уровень выбросов NOx в три раза меньше.