Отраслевой журнал "Energie & Management" регулярно представляет теплоэлектростанцию (ТЭЦ) месяца. В октябре эта награда досталась компании MIT.BIO Biogasanlage Großen-Buseck GmbH, 51 процент акций которой принадлежит компании Stadtwerke Gießen (SWG). SWG также управляет двумя когенерационными установками на территории сельскохозяйственного предприятия Klos, являющегося сопартнером и поставщиком кукурузы и травы для производства биогаза.
"Эффективность, устойчивость и защита климата" - таковы характеристики станции, пишет "Energie & Management" в октябрьском номере. Матиас Функ, руководитель отдела централизованного теплоснабжения компании SWG, также считает это ключевыми терминами: "Наша концепция основана на использовании сырья из региона для производства тепла и электроэнергии непосредственно на месте. Мы также придавали большое значение достижению максимально возможной эффективности, что нам удалось сделать". Штефан Зайбель, руководитель проекта в отделе централизованного теплоснабжения, добавляет: "С точки зрения экологии и рентабельности сравнительно небольшая установка является одной из лучших в Германии".
Преимущество тепловой сети
Обе когенерационные установки имеют электрическую мощность 185 киловатт (кВт) каждая и тепловую мощность 275-300 кВт каждая. Двигатели работают эффективно и особенно благоприятны для климата, в том числе потому, что оснащены дополнительным теплообменником, который также использует тепло отработанных газов и направляет его в систему отопления. Только эта технология позволяет достичь мощности 275 кВт и даже 300 кВт при соответствующей температуре обратного потока. Это повышает тепловой КПД с 51 до 61 % по сравнению с когенерационной установкой без теплообменника отработанных газов, а общий КПД - до 97 %. Маттиас Функ объясняет: "Полное использование тепла от генераторных установок имеет приоритет перед подачей как можно большего количества электроэнергии в сеть в соответствии с законом о возобновляемых источниках энергии. Поэтому летом мы одновременно эксплуатируем только одну из двух ТЭЦ".
Максимально полное использование тепла", по словам Маттиаса Функа, возможно, прежде всего, благодаря близлежащей тепловой сети в Гросен-Бусеке протяженностью около 1,5 км, которая эксплуатируется компанией SWG в муниципалитете с 1995 года. Изначально тепловую энергию для подключенных объектов поставляли когенерационная установка и газовый котел, использующие в качестве топлива природный газ. Около 100 домов, местная школа, плавательный бассейн и спортивный зал снабжаются через тепловую сеть. Поскольку двигатели биогазовой установки взяли на себя производство тепла, газовый котел работает только в периоды пиковой нагрузки. К ним относятся, например, утренние и вечерние часы в зимние месяцы.
Система управления, разработанная компанией Bosch, регулирует использование двух когенерационных установок биогазовой станции - всегда в соответствии с потребностью в тепле. Специалисты также могут в любой момент вручную вмешаться в процесс из центра управления SWG. "В нашем распоряжении было множество рычагов для повышения эффективности и, соответственно, защиты климата. Наш успех основан на том, что мы все внесли некоторые коррективы, даже если в некоторых случаях это потребовало больше усилий, чем обычно. Но это того стоило. Ведь с помощью экономичного модельного завода в Гросен-Бусеке мы можем показать, что возможно, если ставить перед собой высокие цели", - подчеркивает Штефан Зайбель.
Сотрудничество с наукой и исследованиями
Биогазовая установка помогает сократить выбросы CO2 в муниципалитете примерно на 4 000 тонн в год. Это стало возможным благодаря сотрудничеству с Техническим университетом Центральной Гессены (THM) и Университетом Юстуса Либига (JLU). Ученые из THM и JLU совместно с коммунальными службами оптимизировали процессы ферментации в биогазовой установке - другими словами, увеличили выход топлива из имеющегося навоза, кукурузы и травы. Только этот шаг позволил производить достаточно биогаза для двух блоков ТЭЦ с помощью относительно небольшой установки.
"Конечно, можно было бы установить более крупный реактор, - говорит Штефан Зайбель. Однако это означало бы упустить из виду одно из ключевых требований. В конце концов, цель состояла в том, чтобы закупать все сырье в местном регионе, избегая монокультур.
Важные выводы
SWG намерена использовать опыт, полученный в ходе строительства и эксплуатации биогазовой установки в Гросен-Бусеке, для дальнейшего продвижения энергетического перехода в регионе. Стратегия заключается в использовании существующих местных ресурсов вместо того, чтобы полагаться исключительно на топливо из стран Ближнего Востока или России. Поэтому в Хойхельхайме коммунальные службы построили в этом году вторую биогазовую установку, для которой действуют те же стандарты, что и в Гросен-Бусеке.
В настоящее время ведется опытная эксплуатация. Для производства биогаза используются навоз и навозная жижа с фермы местных фермеров Торстена и Ханса Клуга, а также трава и кукурузный силос - в соотношении 60 к 40. Это относится и к новой установке: чтобы покрыть потребность в кукурузе и траве для ферментации, достаточно лишь немного расширить соответствующие посевные площади. Решающую роль в планировании сыграли подъездные пути и маршруты доставки, а также оптимальное сочетание биомассы. Кроме того, SWG вновь сотрудничала с Техническим университетом Центрального Гессена, чтобы оптимизировать процессы ферментации.
С помощью биогаза ТЭЦ на территории предприятия в будущем будет вырабатывать более 2 миллионов киловатт-часов (кВт/ч) электроэнергии в год - этого достаточно для удовлетворения потребностей около 600 домохозяйств. ТЭЦ также производит более 3 миллионов кВт/ч тепла в год. Этого достаточно, чтобы обеспечить около 160 одноквартирных домов в районе возобновляемой энергией из региона. Планируется подключить станцию к сети централизованного теплоснабжения компании Rinn & Cloos и к тепловой сети строительной площадки рядом с бассейном.
Следуя примеру Гросен-Бузека и Хойхельхайма, коммунальные службы хотят в будущем реализовать и другие проекты - но всегда с учетом максимы, которую Маттиас Функ считает важной: "Биогаз - это часть энергетического баланса SWG. В том масштабе, в котором мы используем его сегодня и в будущем, он имеет идеальный смысл - экономический, экологический и в интересах населения".