Каковы недостатки использования генераторов на природном газе?

Газовые генераторы могут обеспечивать надежное электроснабжение, однако их пригодность во многом зависит от наличия газа, инфраструктуры объекта, графика эксплуатации и требований к выбросам. Самый существенный недостаток заключается в том, что генератор, подключенный к газопроводу, не обязательно имеет независимый источник топлива: перебои в подаче или недостаточное давление газа могут помешать запуску или не позволить генератору выдавать номинальную мощность.

К другим недостаткам относятся потенциально значительные затраты на установку, плановое техническое обслуживание двигателя и выбросы выхлопных газов. Соотношение преимуществ и недостатков зависит от области применения. Для установки, работающей непрерывно, существенные затраты на подключение газа могут быть оправданнее, чем для установки, используемой всего несколько часов в год. При этом при проектировании критически важной резервной системы необходимо учитывать события, которые могут одновременно нарушить электроснабжение из сети и подачу газа.

Доступность газа и давление могут ограничивать надежность

В отличие от дизельного генератора, топливо для которого хранится в резервуаре на объекте, газовый генератор, подключенный к трубопроводу, зависит от газовой сети и оборудования между магистралью и двигателем. Повреждение газопровода, ограничения со стороны поставщика или недостаточное давление в периоды высокого спроса могут повлиять на работу установки. Если на объекте уже есть подключение к газовой сети, не следует считать, что оно способно обеспечить генератор газом при полной нагрузке, особенно если в это же время газ потребляет другое оборудование.

Необходимо оценить расход и давление газа при ожидаемых условиях работы генератора. Важны требования к запуску, потери давления в трубопроводе и расстояние до точки подачи газа. Генератор, который показывает удовлетворительные результаты при испытании в период низкого спроса, может работать в иных условиях при включенном другом оборудовании объекта.

Если давление поступающего газа не подходит для прямого использования, систему необходимо дополнить регулятором давления и соответствующим оборудованием безопасности. Такие компоненты, как предохранительный клапан сброса давления, в зависимости от схемы подачи топлива могут входить в состав блока редуцирования давления или газификации. Это оборудование должно быть спроектировано с учетом характеристик газа на объекте и требуемых условий эксплуатации; его наличие не отменяет необходимости проверять надежность подачи газа из вышестоящей сети.

Затраты на установку могут превышать стоимость самого генераторного агрегата

Покупная цена генераторного агрегата — лишь часть общих инвестиций. Проекту также могут потребоваться модернизация газового подключения, регулирование давления, трубопроводы, вентиляция, очистка выхлопных газов, электрическое распределительное оборудование, системы управления и строительные работы. Получение разрешений, согласование с поставщиком коммунальных услуг и пусконаладка могут увеличить сроки и затраты до момента ввода генератора в эксплуатацию.

Эти расходы особенно важны для резервных систем. Генератор, который используется редко, может потреблять мало топлива, но ему все равно понадобятся газовое подключение и вспомогательная инфраструктура, рассчитанные на максимальный расход. Сравнение цен на оборудование без учета этих постоянных затрат может создать впечатление, что газовый вариант выгоднее, чем он окажется после завершения установки.

Для удаленных объектов без подключения к газопроводу альтернативой может стать поставка сжатого или сжиженного природного газа. Однако в этом случае необходимы хранение топлива, организация поставок и оборудование для снижения давления или газификации. Пригодность такого решения зависит от надежности поставок, наличия места на объекте, требований безопасности и полной стоимости доставленного топлива.

Эксплуатационные расходы зависят не только от цены газа

Природный газ может быть экономичным топливом, однако низкая заявленная цена не означает автоматически низкую стоимость киловатт-часа. На результат влияют КПД двигателя, нагрузка генератора, расходы на доставку топлива, техническое обслуживание и простои. Генератор избыточной мощности, работающий на малой доле своей производительности, может расходовать топливо менее эффективно, чем ожидалось, и сталкиваться с проблемами, характер которых зависит от конструкции двигателя.

Сравнивать затраты следует на основе предполагаемого профиля нагрузки, а не только номинальной мощности. У объекта с относительно стабильным спросом на электроэнергию структура затрат будет отличаться от объекта с короткими пиками и длительной работой при низкой нагрузке. Следует также внимательно изучить условия договора на поставку газа: плата за подключение, сборы, связанные с объемом потребления, и условия поставки могут существенно изменить экономическую целесообразность проекта.

Некоторые газовые двигатели позволяют утилизировать полезное тепло выхлопных газов или систем охлаждения. Это может повысить общее использование энергии, но только при наличии подходящей и стабильной потребности в тепле и экономической оправданности дополнительного оборудования. В расчетах затрат только на электроэнергию не следует автоматически учитывать такую утилизацию.

Техническое обслуживание и качество топлива влияют на доступность оборудования

Газовым двигателям требуется плановое обслуживание, включая проверку или замену масла, фильтров, свечей зажигания и других компонентов в соответствии с графиком производителя. При непрерывной работе наработка быстро увеличивается, поэтому интервалы технического обслуживания и доступность запасных частей могут влиять на объем электроэнергии, который установка способна выработать за год.

Еще одним ограничивающим фактором является качество топлива. Состав трубопроводного газа различается в зависимости от источника поставки, а попутный и другой промысловый газ могут иметь менее стабильный состав и содержать загрязняющие примеси. Соединения серы, влага и другие примеси могут повреждать компоненты, загрязнять масло или нарушать работу оборудования для снижения выбросов, если топливо не соответствует требованиям двигателя. Поэтому может потребоваться очистка и контроль качества газа, особенно при использовании на нефтегазовых объектах.

Покупателям следует сопоставить требования производителя двигателя к топливу с ожидаемым диапазоном состава газа, а не только с результатами анализа одного образца, и выяснить, что произойдет, если характеристики топлива выйдут за установленные пределы. Недорогой источник газа может обойтись дорого, если для его использования требуется сложная подготовка или возникают незапланированные остановки оборудования.

Требования к выбросам и безопасности остаются существенными

При сгорании природного газа образуется углекислый газ, а также могут выделяться оксиды азота, угарный газ и другие загрязняющие вещества. В зависимости от двигателя и местных требований может понадобиться дополнительная очистка выхлопных газов, испытания на выбросы или соблюдение ограничений на эксплуатацию. Условия выдачи разрешений могут различаться для аварийного резервного и штатного режимов работы, поэтому не следует считать, что установка, одобренная для резервного использования, подходит для регулярного сглаживания пиковых нагрузок.

Отдельно следует учитывать утечки метана. Природный газ состоит преимущественно из метана — мощного парникового газа, — и утечки в топливной системе могут снизить климатические преимущества перехода с другого вида топлива. Утечки также создают опасность пожара и взрыва. Поэтому важными элементами установки являются надлежащая вентиляция, обнаружение газа, средства отключения подачи и техническое обслуживание с учетом применимых местных требований.

Характеристики работы отличаются от дизельных генераторов

Газовые генераторы могут иначе реагировать на резкие изменения нагрузки, особенно при запуске крупных электродвигателей или одновременном переключении нескольких нагрузок. Характеристики зависят от двигателя, альтернатора, систем управления и условий на объекте; их следует проверять с учетом фактических пусковых и переходных нагрузок, а не определять только по номинальной мощности, указанной на табличке генератора.

На доступную мощность также могут влиять высота над уровнем моря, температура окружающего воздуха и качество газа. Практический выбор следует делать, сравнивая варианты на основе данных о производительности для конкретного объекта, стоимости установленной системы, схемы подачи топлива и требуемой готовности к работе. Если критически важна бесперебойная работа, решающим может стать вопрос о том, сохранится ли доступность топлива во время события, которое приведет к отключению электроэнергии.