Plantas de energía de combustibles alternativos en Rusia

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

En los últimos años, las centrales eléctricas autónomas con motores de pistón de gas se han vuelto cada vez más populares en Rusia y en el extranjero. Estas unidades son fáciles de mantener y consumen menos combustible que las unidades diésel tradicionales. Además, sobre la base de un motor de pistón de gas, es posible montar una estación combinada que genera simultáneamente calor y electricidad.

Hablamos con los desarrolladores de Transmashholding, el socio general del festival Polytech 360, sobre cómo una unidad de pistón de gas se diferencia de un motor de gasolina o diésel y si se puede instalar en un automóvil común. Nuestras preguntas fueron respondidas por Alexander Terekhin, jefe del departamento de desarrollo de motores diésel de Transmashholding JSC, e Igor Ovchinnikov, director de proyecto para el desarrollo de ingeniería diésel en Transmashholding JSC.

En esencia, los motores de pistón de gas son motores de combustión interna convencionales que utilizan gas para funcionar. Las primeras instalaciones de este tipo aparecieron a finales del siglo XIX y se utilizaron principalmente en fábricas para impulsar varios equipos de producción. Posteriormente, fueron reemplazados principalmente por motores eléctricos. Tampoco se utilizan mucho en el transporte. Pero en los últimos años, la popularidad de los motores de pistón de gas ha comenzado a crecer. Hay varias razones para esto, pero la principal es el alza de los precios de los combustibles de hidrocarburos líquidos (gasolina, diesel). Hoy en día, los motores de pistón de gas se utilizan en generadores de energía, generadores de calor, bombas, compresores y unidades de refrigeración.

N + 1: ¿En qué plantas se utilizan motores de pistón de gas y por qué?

Los motores de pistón de gas se utilizan en centrales eléctricas de casi todas las aplicaciones: motores-generadores estacionarios y centrales eléctricas, locomotoras, automóviles, transporte y tecnológicos (para tractores, equipos de cantera) y otros.

Las reservas de gas natural en nuestro país y en el mundo superan significativamente las reservas de hidrocarburos líquidos de todo tipo. Naturalmente, el costo del combustible gaseoso es significativamente menor que el del combustible de hidrocarburos líquidos. En nuestro país, muchas generaciones podrán utilizar este tipo de combustible.

¿En qué funcionan estos motores?

Utilizan dos tipos de combustible gaseoso. En primer lugar, es el gas natural (contiene la mayor parte del metano), que quemamos, en particular, en nuestras cocinas. Y, en segundo lugar, el gas de petróleo obtenido de la refinación de petróleo (contiene la mayor parte del propano y el butano). Es este último en estado licuado el que se utiliza principalmente como combustible de motor para automóviles o en cilindros para casas de verano de gas.

La mayoría de los motores industriales, de camiones y autobuses utilizan gas natural comprimido o licuado. Recientemente, ha habido propuestas para la conversión de turismos para que utilicen gas natural.

¿En qué se diferencia un motor de este tipo de un motor de combustión interna?

Un motor de pistón de gas es el mismo motor de combustión interna, pero con algunas características de diseño relacionadas con el uso de un tipo diferente de combustible.

En primer lugar, se debe montar un sistema de almacenamiento de gas y un equipo de gas en el producto final (automóvil, locomotora diesel, etc.) para cambiar los parámetros del gas (presión, temperatura) y suministrarlo al motor.

Los cambios en el propio motor se pueden dividir en dos partes. Los que pertenecen al primero de ellos son de carácter constructivo y se relacionan con cambios en la relación de compresión, el diseño de partes del grupo cilindro-pistón, alimentación de aire y reglaje del turbocompresor y otros elementos. Estos últimos están conectados con el equipo del motor con dispositivos para suministrar gas al colector de admisión o cámara de combustión.

¿Es posible poner un motor de pistón de gas en un automóvil normal?

Poder. Muchos se montan y montan con éxito. Estas soluciones se utilizan en automóviles, tractores, locomotoras, barcos comerciales pequeños de peso muerto y otros vehículos.

Transmashholding y motores de gas

En 2013, se fabricó una locomotora diésel de maniobras TEM19 en la planta de Transmashholding en Bryansk. Se trata de la primera locomotora diésel del mundo cuyo motor de pistón funciona con gas natural, cuyo suministro autónomo se almacena en forma líquida en un contenedor criogénico.

En la actualidad, TMH ha iniciado un proyecto para la creación de una nueva locomotora diésel de maniobras de gas TEM29 de mayor potencia. Su diseño se basará en el principio de modularidad de los equipos principales. Tiene como objetivo reducir el costo de los recursos involucrados en la realización de mantenimiento y reparaciones durante la operación debido al uso de reparaciones agregadas.

En su empresa en Kolomna, TMH está implementando una serie de proyectos utilizando combustibles alternativos, dominando la producción de un tipo de producto fundamentalmente nuevo: motores de gas diseñados para generar electricidad y calor en plantas de energía con fines básicos, de respaldo y de emergencia.

Actualmente, se está construyendo un motor-generador de gas 9GMG para la locomotora diésel de maniobras TEM29 en la planta de Kolomna.

Los motores, creados en la planta de TMH Kolomna, utilizarán combustible diesel, combustible natural o gas de petróleo asociado, así como petróleo crudo en el rango de potencia de 1000 a 3500 kilovatios como combustible principal.

TMH también tiene la intención de desarrollar modificaciones de gas de nuevos motores diesel creados durante la implementación del subprograma de desarrollo de motores diesel del Programa Federal de Objetivos "Base Tecnológica Nacional".

¿Por qué estos motores no se utilizan universalmente?

Históricamente, sucedió que diferentes tipos de combustibles de hidrocarburos líquidos se utilizan principalmente como combustible para motores. Para ellos se ha creado una amplia infraestructura. En consecuencia, para ampliar el uso del gas, es necesario ampliar la infraestructura asociada a su entrega al lugar de repostaje y, en última instancia, al lugar de combustión. Ahora se está persiguiendo activamente.

Por el momento, lo más prometedor para la operación de locomotoras que funcionan con combustible de motor de gas es la gama norte no electrificada del ferrocarril de Sverdlovsk. Esta región tiene todas las condiciones necesarias: un perfil plano, grandes volúmenes de carga, la disponibilidad de gas natural barato, así como instalaciones de producción, a partir de las cuales se puede lanzar la producción de gas natural licuado.

En general, el uso del gas como combustible de motor en todo tipo de transporte y la creación de equipos domésticos de transporte de gas y estacionarios son hoy de gran importancia para la renovación del material rodante, que debe cumplir con los estándares internacionales de seguridad, medio ambiente y confiabilidad.

¿Por qué se utilizan a menudo en pequeñas centrales eléctricas?

Es rentable y económico. El consumo de combustible y los costos operativos son cuestiones importantes para el propietario de la planta. Una unidad de pistón de gas tiene un consumo de combustible específico por kilovatio por hora producido bajo cualquier modo de carga menor que el de una unidad de turbina de gas. Esto se debe al hecho de que la eficiencia de las máquinas de pistón es del 36 al 45 por ciento, mientras que la de las turbinas es solo del 25 al 34 por ciento.

La principal ventaja de los motores de pistón de gas sobre los motores diesel es el combustible más barato. Incluso cuando se utiliza una mezcla de gas propano-butano como combustible de reserva, el costo de una unidad de energía eléctrica producida en una planta de pistón de gas es 1, 3 veces menor que en una diesel.

La operación y mantenimiento de una unidad de pistón de gas, a diferencia de una unidad de turbina de gas, no requiere personal de ingeniería altamente calificado. El mantenimiento de rutina, las reparaciones intermedias y de revisión de un motor de pistón de gas se pueden realizar en el sitio de operación sin mover la unidad al sitio del fabricante o una empresa especializada.

¿Cuál es la razón de la creciente popularidad de las unidades de pistón de gas en los últimos años, a pesar de que la tecnología en sí existe desde hace mucho tiempo?

El análisis del mercado de consumo de energía eléctrica y térmica reveló que alrededor del 30 por ciento de los consumidores no necesitan decenas y cientos de megavatios de energía y, por lo tanto, suministro de energía centralizado obligatorio, cuyas pérdidas totales durante el transporte a través de las redes hasta el consumidor son hasta un 25-30 por ciento.

Además, los usuarios no están satisfechos con el alto costo de conectarse a redes centralizadas y, en general, la liberalización del mercado energético en Rusia ha provocado una crisis en el funcionamiento de grandes sistemas centralizados de suministro de energía.

Las tecnologías de pistón de gas son muy adecuadas para la generación de energía a pequeña escala, implementan de manera muy efectiva el concepto de generación de energía "económica" con pérdidas mínimas de calor y electricidad generados. Las fuentes locales autónomas descentralizadas de producción combinada de electricidad y calor basadas en plantas de pistón de gas tienen una alta eficiencia, son completamente independientes de las redes eléctricas regionales y, en consecuencia, del crecimiento de las tarifas, son confiables, no requieren costos para la construcción del suministro. y redes de distribución.

Los motores de pistón de gas se pueden combinar en serie. ¿Cuál es el beneficio de tal consolidación en comparación con el uso separado de instalaciones?

No solo los motores de pistón de gas, sino también los diésel se pueden combinar en "baterías". Todo depende de las características y requisitos de la planta de energía estacionaria. En particular, muy a menudo los módulos individuales se pueden entregar al lugar de instalación y operación solo en helicóptero. Pero hay plantas de energía especiales, cuyo principal requisito es la máxima potencia posible en una unidad.