Энергетика Арктики: преимущество использования газовых турбин для энергоснабжения Северной инфраструктуры.

Перспективы производства СПГ в России связаны с решением проблем освоения шельфовых месторождений, а также с использованием сжиженного природного газа в качестве моторного топлива на транспорте и строительства электростанций в Арктике. В связи с развитием арктической зоны, которая носит немаловажный характер для предотвращения возможных угроз безопасности России, Верховным главнокомандующим принято решение по восстановлению военной инфраструктуры в высоких широтах. Ведётся расширение военного присутствия в арктическом регионе, и, как следствие, возрастает нагрузка в социальноэкономическом, экологическом плане. В Арктике для получения энергии часто отдают предпочтение дизельным электрическим станциям (ДЭС). Но крупным недостатком ДЭС, является опять-таки высокая себестоимость вырабатываемой энергии, что является следствием дороговизны специального арктического дизельного топлива, а также сравнительно низкое КПД дизельных электростанций. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой ДЭС, составляет от 35 до 150 руб/кВтч (в зависимости от трудности доставки топлива). Техническое решение проблемы энергетики в изолированных территориях это использование газотурбинных энергетических установках и газовых турбин механического привода компрессорного и насосного оборудования для СПГ заводов, мощностью от 1 МВт для энергетических целей, до 5 МВт, и мощные 25-50 МВт газовые турбины работающие на СПГ в качестве топлива. Универсальная многотопливная газотурбинная установка (ГТУ) мощностью до 2,5 МВт представляет собой высокоэффективную модульную энергетическую установку на базе газотурбинного привода, использующую в качестве топлива как магистральный природный газ, так и СПГ, для энергообеспечения (выработки электрической энергии) промышленных и социальных объектов, на удаленных от централизованного энергоснабжения территориях и в локальных энергосистемах. Газовые турбины малой мощности в блочно-модульном мобильном придвижном исполнении (колёсное шасси полуприцепа, гусеничное самоходное шасси носитель или санный ход) позволяют использовать газотурбинный привод электростанции мощностью типовой 5 МВт, и до 25 МВт. Основные потребители газовых турбин в Арктике это: посёлки (50-100 домов); больничные комплексы; мини-заводы (основные и/или резервные источники электроэнергии); объекты военного назначения (аэродромы, воинские части, хранилища). Преимуществ газовых турбин для Арктики: простота поддержания эксплуатации за счет высокого уровня автоматизации управления и современных конструктивных решений; высокая топливная эффективность и КПД в комбинированном цикле до 60%; многотопливность (магистральный газ, СПГ, керосин, попутный нефтяной газ, угольный синтез-газ); модульность и мобильность, высокие экологические характеристики.

Повышение экономичности и экологичности преобразователей тепла в механическую и электрическую энергию всегда была и остается актуальной задачей в условиях Арктики. Растущая потребность в топливно-энергетических ресурсах наряду с их ограниченностью и тенденцией к удорожанию побуждает к необходимости их рационального использования топлива. Энергетической стратегией России на период до 2030 г., утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации предусмотрено максимально эффективное использование природных энергетических ресурсов, а также последовательное снижение теплового и экологического воздействия на климат окружающей среды. В настоящее время основным источником получения электрической энергии во всем мире является органическое топливо (природный газ, уголь, нефть, биотопливо), при сжигании которого получают тепловую энергию, а тепловая энергия затем с существенными потерями преобразуется в электрическую. Тепловые потери зависят от термодинамического цикла, степень совершенства которого в основном определяется термическим КПД цикла. Арктика – это наиболее требовательное место для эксплуатации энергетического генерирующего оборудования и механически приводов динамического оборудования. Критические низкие температуры, отдалённость, изолирования зона, все это требует применения наиболее эффективных решений для электрической и тепловой генерации. Поэтому КПД энергоустановок на основе наиболее перспективных и наиболее используемых в настоящее время в энергетике газотурбинных двигателей является приоритетным. Применительно к газотурбинным установкам эффективное использование низких температур для повышения их КПД и удельной мощности особенно актуально. Газовые турбины в Арктике не имеют альтернативных решений в части применения для технологии сжижения природного газа. Газотурбинные механические приводы и электростанции эффективны на заводах по производству сжиженного природного газа (СПГ), за счет мобильности, высокой габаритной и удельной мощности при эксплуатации на сжижающих заводах, расположенных на суше, газовые турбины получили распространение на плавучих основаниях или плавающих заводах по производству сжиженного метана. Решающие преимущества ГТУ — отсутствие необходимости в больших земельных ресурсах и возможность строительства в заводских условиях на судостроительных предприятиях сразу на плавучий мобильных буровых платформах и заводов по сжижению газа. Среди возможных вариантов различного углеводородного сырья для энергетического обеспечения, химической и иной промышленности Арктики все большее распространение получает сжиженный природный газ (СПГ). Сжижение природного газа увеличивает его плотность в 600 раз, что сокращает объем газа при транспортировке и хранении. Кроме того, значимыми преимуществами СПГ являются высокая энергоемкость, а также возможность хранения и удобство транспортировки.