Энергоснабжение на «курином ресурсе»

Glenhead of Aldouran — ферма в Странраере (Stranraer), красивом отдаленном месте в Шотландии, где на свободном выгуле содержится более 128 тысяч кур. Поддержание функционирования фермы требует большого количества электроэнергии и ее бесперебойной подачи. Столкнувшись с проблемой регулярного отключения электричества, владелец фермы Джеймс Бакстер разработал инновационный способ энергоснабжения на основе системы ORC (Organic Rankine Cycle — органического цикла Ренкина), работающий на теплоносителе c использованием охлаждающей жидкости 3M™ Novec™ и нестандартного энергоресурса.

Продуктивная птица

Куры на ферме очень заняты. Помимо производства тысяч яиц, они также производят достаточно куриного помета, чтобы обеспечить биомассой котел с кипящим слоем, снабжающим энергией систему E-RATIONAL ORC UHT 111/90 кВт. При этом вырабатывается и электроэнергия, и тепло, которое возвращается обратно на ферму. Принцип работы системы таков: котел нагревает воду до температуры 150 °C, давая 750 кВт тепла, которое подаётся на ORC-систему. Из конденсаторной части выходит вода со средней температурой 65 °C, которая используется для обогрева клеток с курами и других систем курятников. Таким образом, 100% тепла, вырабатываемого котлом, используется как для получения электроэнергии, так и обогрева фермы.

Самодостаточное энергоснабжение

В среднем ферма потребляет 65 кВт электроэнергии для собственных нужд. Поскольку в этом районе происходят частые перебои в подаче электричества, система ORC оснащена автоматикой отключения от сети и может работать в автономном режиме в случае отсутствия электроэнергии. В качестве аварийного устройства в помощь ORC используется дизельный генератор, также в получении электроэнергии участвует ветряной генератор. Джеймс Бакстер поясняет:

«Проект с биомассой является беспроигрышным. Куриный помет полностью утилизируется, а зола может быть повторно использована в качестве удобрения благодаря остающимся полезным веществам. Выработанное электричество позволяет сэкономить на коммунальных расходах. Клетки обогреваются теплом конденсата от инновационного решения ORC 3M™ Novec™, поэтому для их отопления не нужен отдельный котел на древесной стружке. Дополнительным преимуществом является то, что наша ферма полностью независима в случае сбоев электросети».

Как это работает

Компания E-RATIONAL — эксперт по преобразованию низкотемпературного тепла в «чистую энергию» без выбросов в атмосферу. Специалисты разработали современную технологию ORC для фермы Glenhead на основе охлаждающей жидкости 3M™ Novec™ 7100 в качестве теплоносителя, используемого для поглощения тепла от куриного помета. Жидкость Novec превращается в пар, который конденсируется и приводит в движение турбину, затем снова направляется к источнику тепла.

Система E-RATIONAL ORC была разработана для максимального увеличения времени безотказной работы и эффективности при минимальных затратах на эксплуатацию и обслуживание. Модульная машина, собранная в контейнере, соответствует требованиям CE с подключениями plug-and-play для лёгкой установки на ферме. Машины ORC могут преобразовывать тепло от различных источников, таких как любые промышленные процессы или неиспользованное избыточное тепло от сетей централизованного теплоснабжения. Что касается фермы, то это собственные отходы жизнедеятельности кур, которые превращаются в возможность сохранения собственного тепла — мудрый подход «экономического круговорота», который наверняка вдохновит другие фермы на использование собственной системы использования отходов.

Важность теплообмена

Многие из величайших современных технологических достижений имеют одну общую черту — необходимость управлять теплом. Независимо от того, требуется ли контролировать температуру процесса в производстве полупроводниковых пластин или избавляться от избыточного тепла, генерируемого центрами обработки данных, силовой электроникой или авионикой, передача тепла имеет решающее значение для многих задач. Инженерные жидкости 3M™ Novec™ обеспечивают интеллектуальный, безопасный и экологичный способ управления теплом в различных областях применения и отраслях промышленности.

В качестве оптимального охлаждающего решения на ферме выбрали Novec по нескольким причинам:

1. Стабильность характеристик. Жидкости Novec обеспечивают долговременную термостабильность при максимальных температурах цикла и не вызывают коррозию, обеспечивая целостность труб радиаторов охлаждения, уплотнений и других компонентов системы.
2. Безопасность. Жидкости Novec негорючие и нетоксичные.
3. Экологичность. Жидкости Novec обладают низким потенциалом глобального потепления и нулевым потенциалом истощения озонового слоя и не попадают под международные ограничения использования, в отличие от фреонов, которые также используются в ORC-системах.

Инженерные жидкости Novec разработаны не только для обеспечения превосходной производительности во многих процессах теплопередачи, но и чтобы не ставить под угрозу безопасность работников и экологию. Жидкости Novec являются диэлектрическими и негорючими, имеют широкий диапазон рабочих температур и представляют собой альтернативу традиционным охлаждающим жидкостям, таким как вода, гликоль или масла. С низким потенциалом глобального потепления и нулевым потенциалом истощения озонового слоя жидкости Novec не попадают под поэтапное сокращение из употребления. Они используются во многих процессах: от охлаждения пластин для полупроводников до погружного охлаждения для центров обработки данных и от систем с органическим циклом Ренкина до распылительного охлаждения для авионики.

Автор: Олег Юнязов, руководитель проектов 3М в регионе Россия и СНГ