Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Использование свалочного газа в газотурбинных и газопоршневых установках: энергетические и экономические оценки

https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.19-21.017-028

Полный текст:

Аннотация

Рост современных мегаполисов сопровождается значительным увеличением ежегодно образующихся объемов твердых коммунальных отходов. В России в настоящее время основным способом утилизации отходов является вывоз на полигоны. Бесконтрольная эмиссия биогаза, образующегося в теле полигона в результате анаэробного брожения биомассы, приводит к выбросу в окружающую среду целого ряда газообразных компонентов, в том числе токсичных, а также к самовозгоранию полигонов. В то время как биогаз следует рассматривать в качестве ценного энергетического продукта, использование которого может сыграть существенную роль в локальной энергетике. Представлены результаты технико-экономического анализа работы энергоустановок на свалочном газе. Сделан расчет ежегодной эмиссии метана на полигоне «Ядрово». Проведен сравнительный анализ газотурбинных и газопоршневых установок при работе на газовом топливе с низким содержанием метана. Рассмотрены два потенциальных варианта решения проблемы с помощью традиционных энергетических установок. Описан принцип работы таких энергетических установок, а также их достоинства и недостатки. Для оценки экономической эффективности производились расчеты приведенной стоимости электрической энергии. Были получены данные по стоимости кВт·ч на разных электрогенерирующих агрегатах, а также стоимость установленного кВт мощности электростанции. Энергетический потенциал полигона «Ядрово» оценен в 365 МВт·ч в год, следовательно, в месяц такая электростанция может обеспечивать необходимой электроэнергией 100 человек, поскольку среднестатистический житель Москвы потребляет 250–300 кВт·ч в месяц. Изучен зарубежный опыт эксплуатации электростанций, работающих на свалочном газе. Перечислены основные проблемы использования свалочного газа, приведены достоинства и недостатки электростанций с газопоршневыми и микрогазотурбинными силовыми агрегатами, даны рекомендации по выбору энергетической установки. Кроме того, представлена информация по выходу свалочного газа на полигонах, находящихся в разных географических местах: Москва, Владивосток, Kamphaeng Saen (Провинция в Таиланде). Благодаря этим данным установлена четкая корреляция климатической зоны и населения ближайшего населенного пункта с выходом био- газа. За основной параметр оценки выхода свалочного газа был принят удельный выход биогаза, то есть количество свалочного газа, получаемого с одного квадратного метра полигона.

Об авторах

А. А. Федотов
Национальный исследовательский университет Московский энергетический институт; Объединенный институт высоких температур РАН
Россия
стажер-исследователь лаборатории возобновляемых источников энергии; магистр 2-го курса НИУ МЭИ


Д. А. Каранова
Национальный исследовательский университет Московский энергетический институт; Объединенный институт высоких температур РАН
Россия
стажер-исследователь лаборатории возобновляемых источников энергии; магистр 2-го курса НИУ МЭИ


А. Б. Тарасенко
Объединенный институт высоких температур РАН
Россия

старший научный сотрудник лаборатории возобновляемых источников энергии 

Scopus Author ID 36773802600



С. В. Киселѐва
Объединенный институт высоких температур РАН; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

канд. физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

Research ID E-3324-2014

Scopus Author ID 57201352245



Список литературы

1. Власкин, М.С. Воздействие на окружающую среду при обращении с ТКО / М.С. Власкин, А.В. Григоренко // Журнал ТБО. – 2018. – № 9. – С. 2–8.

2. Территориальная схема обращения с отходами, в том числе с твердыми коммунальными отходами Московской области [Электронный ресурс]: Приложение к постановлению Правительства Московской области от 22.12.2017. №984/47, Красногорск, 2018 г. – С. 14–17. – Режим доступа: https://rsbormsk.ru. – (Дата обращения: 23.03.2019.).

3. Zietsman, J. Feasibility of landfill gas as a liquefied natural gas fuel source for refuse trucks / J. Zietsman [et al.]. // Journal of the Air and Waste Management Association. – 2008. – Vol. 58. – No. 5. – P. 613–619 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://doi.org/10.3155/1047-3289.58.5.613. – (Дата обращения: 19.03.2019).

4. Почему Московская область задыхается [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.vedomosti.ru. – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 23.03.2019).

5. Нохов, Л.Г. Энергия из отходов как источник возобновляемой энергии – возможности в России / Л.Г. Нохов // Доклад на III Российском Международном энергетическом форуме 19–22 мая 2015 г.

6. Current Developments in Biotechnology and Bioengineering. Waste Treatment Processes for Energy Generation. 2019, Elsevier. – P. 93–117.

7. Разложение ТБО в местах захоронения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ztbo.ru. – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 23.03.2019).

8. Вайсман, Я.И. Управление отходами. Сточные воды и биогаз полигонов захоронения твердых бытовых отходов / Я.И. Вайсман [и др.]. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 258 с.

9. Рекомендации по расчету образования биогаза и выбору систем дегазации на полигонах захоронений твердых бытовых отходов. – Москва, 2003. – 19 с.

10. Методические указания по расчету выбросов парниковых газов в атмосферу от полигонов твердых бытовых отходов. – Алматы, 2010. – 10 с.

11. Мусорный полигон «Ядрово» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://tass.ru. – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 23.03.2019).

12. Аналитическая записка. Энергетический потенциал свалочного газа на полигонах ТБО [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://fecsrfec.ru/upload/iblock/488/488126c7a984fc266 ebb2400c8257acb.pdf. – (Дата обращения: 17.03.2019).

13. Электронная библиотека. Список полигонов ТБО в Москве и Московской области [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Список_полигонов_ТБО_в_Москве_и_Московской_обла сти. – (Дата обращения 16.03.2019).

14. Pawananont, K. Feasibility analysis of power generation from landfill gas by using internal combustion engine, organic Rankine cycle and Stirling engine of pilot experiments in Thailand / Pawanarot K., Leephakpreeda T. // Energy Procedia. – 2017. – Vol. 128. – P. 575–579.

15. О ставках платы за негативное воздействие на окружающую среду и дополнительных коэффициентах: постановление Правительства РФ от 13.09.2016. – № 913.

16. Basrawi, F. Unit sizing of biogas-fuelled Micro Gas Turbine cogeneration systems in a sewage treatment plant / Basrawi F., Ibrahim H., Yamada T. // Energy Procedia. – 2015. – Vol. 75. – P. 1052–1058.

17. Микротурбины Capstone [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://powerquality.ru/oborudovanie/mikroturbiny/mikr oturbiny-capstone/. – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 18.03.2019).

18. Цены на микротурбины Capstone без иллюзий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://meteoenergetic.ru/ceny-na-mikroturbinycapstone/. – Заглавие с экрана – (Дата обращения: 12.03.2019).

19. Breeze, P. Chapter 5 – Piston Engine – Based Power Plants / P. Breeze. – Power Generation Technologies (Third Edition). – 2019. – P. 99–119

20. Buffi, M. Combustion of fast pyrolysis bio-oil and blends in a micro gas turbine / M. Buffi [et al.] // Biomass and Bioenergy. – 2018. – Vol. 115. – P. 174–185.

21. Мишланова, М.Ю. Интегральный эффект внедрения альтернативного энергоносителя – биогаза / М.Ю. Мишланова. – 2007. – С. 125.

22. Техобслуживание газопоршневой электростанции [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://meteoenergetic.ru/tehnicheskoe-obsluzhivaniegazoporshnevoj-elektrostancii/. – Заглавие с экрана. – (Дата обращения: 14.03.2019).

23. Мутугуллина, И.А. Сравнительный анализ газопоршневой и газотурбинной установок в контексте решения проблем энергосбережения / И.А Мутугуллина // Вестник Казанского технологического университета. – 2014. – № 23. – С. 375.

24. Неприглядная сторона Владивостока: как и где утилизируется городской мусор [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://smitsmitty.livejournal.com/119157.html. – (Дата обращения: 27.03.2019).


Для цитирования:


Федотов А.А., Каранова Д.А., Тарасенко А.Б., Киселѐва С.В. Использование свалочного газа в газотурбинных и газопоршневых установках: энергетические и экономические оценки. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2019;(19-21):17-28. https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.19-21.017-028

For citation:


Fedotov A.A., Karanova D.A., Tarasenko A.B., Kiseleva S.V. Use of Landfill Gas in Gas Turbine and Gas Piston Installations: Energy and Economic Assessments. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2019;(19-21):17-28. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2019.19-21.017-028

Просмотров: 264


ISSN 1608-8298 (Print)