Для сохранения производства электроэнергии в настоящее время на существующем уровне необходимо вводить ежегодно около 7 млн кВт установленных мощностей, что требует ежегодных инвестиций в размере 5 млрд долл. США в год. При государственном регулировании тарифа для изыскания этой суммы достаточно внести опережающую инвестиционную составляющую, дифференцированную по разным категориям потребителей, изымаемую в виде налога в специальный фонд, в размере в среднем 0,6 цента за 1 кВт•ч при производстве в России более 800 млрд кВт•ч в год.
В условиях свободного рынка стоимость генерируемой энергии будет одинаковой как на новых, так и на действующих электростанциях, что приведет к дополнительному изъятию у потребителей более 25 млрд долл. США в год (3–3,5 цента за 1 кВт•ч х 840 млрд кВт•ч/год). Очевидно, что экономика России такого эксперимента вынести не сможет.
Децентрализованные источники тепло, электроснабжения на базе дизель-генераторов или газотурбинных установок (ГТУ) относительно небольшой мощности достаточно широко использовались в различных странах, в тех районах, где их применение было безальтернативным. С крупными энергетическими установками централизованного энергоснабжения конкурировать они не могли.
Однако в начале 80-х годов группа ученых предложила надстраивать существующие крупные водогрейные котлы городских отопительных котельных ГТУ.
Выполненный предварительный анализ показал, что эти установки могли генерировать электроэнергию по значительно меньшей цене, чем крупные ГРЭС.
В конце 90-х годов авторы снова выступили с этим предложением. Следует отметить, что с этим предложением выступили и представители организаций, ранее занимавшие крайне негативную позицию.
Основные возражения оппонентов данного предложения оказались следующие:
- невозможность реализации,
- невозможность работы ГТУ в режимах отопительных котельных, в то время, когда летняя нагрузка в 5 раз меньше зимней.
- ТЭЦ будет вытеснять ГТ-надстройки.
Технической проблемы организации процесса сжигания дополнительного топлива практически не существует. Реальным препятствием реализации предложения может быть отсутствие места для размещения ГТУ на площадке котельной. Однако обследование ряда московских котельных показывает, что по крайней мере у 50 из 100 водогрейных котлов тепловой производительностью 100 Гкал/ч и выше такая возможность имеется. Как правило, ГТУ удобно размещать снаружи котельной, со стороны дымовой трубы, при этом продукты сгорания сбрасываются в воздухозаборное устройство.
Имеет смысл иметь общий коллектор, объединяющий все котлы с несколькими ГТУ, что повышает надежность энергообеспечения и облегчает возможность вывода котлов для текущего ремонта в летний период.
Специалистами были выполнены тепловые расчеты работы поверхностей нагрева водогрейных котлов на различных режимах. В таблице приведены основные результаты расчетов работы водогрейного котла КВГМ-100 с газотурбинной надстройкой мощностью 16 МВт для 2 режимов: при сохранении расхода продуктов сгорания через котел и сбросом избытка через байпасный котел-утилизатор и форсированном режиме с возможной установкой дополнительного дымососа.
Сезонные изменения в режимах работы отопительных котельных весьма велики от 100% в зимний период до 20% в летний. Выполненные расчеты показывают, что ГТ-надстройка весьма удачно вписывается в эти условия работы при сохранении заданной электрической нагрузки.
Минимальная тепловая нагрузка котла в летний период обеспечивается за счет утилизации тепла продуктов сгорания ГТУ. Максимальная в зимний – за счет выжигания остаточного кислорода до 2%, как и при обычном сжигании топлива в котле на воздушном дутье. При этом расход продуктов сгорания на всех режимах работы котла остается практически неизменным.