Trung tâm nhiệt điện mini

Cũng từ thời kỳ đó ở các nước đã tập trung mọi nỗ lực để xây dựng các Trung tâm nhiệt điện tuabin hơi công suất lớn, kết hợp sản xuất cả điện năng và nhiệt năng.

Thực tế nhiều năm sử dụng các sơ đồ cung cấp nhiệt tập trung đã chỉ ra rằng trình độ kỹ thuật của các tuyến ống dẫn nhiệt rấp thấp, đến mức độ tổn thất nhiệt trên các tuyến đó lên tới 15 - 30% (trong khi tiêu chuẩn chỉ ≤ 5%). Ngoài ra, chi phí đầu tư cho các tuyến ống (đặc biệt đặt trong các rãnh ở các thành phố) rất cao.

Còn một nhược điểm quan trọng của việc cung cấp nhiệt tập trung là khi tiến hành các công tác sửa chữa hoặc xử lý sự cố cần phải đồng thời ngừng cung cấp nhiệt cho nhiều hộ tiêu thụ.

Tất cả các điều nêu trên dẫn tới sự tất yếu của việc nghiên cứu giải pháp tối ưu trong nhiều phương án, đó là việc cần bố trí các nguồn năng lượng trực tiếp tại các địa điểm tiêu thụ. Đối với các xí nghiệp công nghiệp, các tổ hợp mậu dịch - giải trí, các trung tâm y tế và trong một số trường học, các công trình công cộng ngày càng thấy Trung tâm nhiệt điện mini này không chỉ nâng cao độ tin cậy gấp nhiều lần trong việc cung cấp điện mà còn tránh được tổn thất điện năng trên lưới, tránh được ăn cấp điện và nhiệt, tránh được cả những ưu đãi giành cho một nhóm dân cư...

Trung tâm nhiệt điện mini khác biệt cơ bản với nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) là nó thuộc sở hữu của chính hộ tiêu thụ. Trong trường hợp đó nâng cao được độ tin cậy cung cấp điện, giảm thiểu tổn thất điện truyền tải, giảm giá thành sản xuất điện và nhiệt năng. Việc sử dụng khí hoặc nhiên liệu lỏng nhẹ cho các NMNĐ mini cho phép đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn khắt khe về các khí thải độc hại vào khí quyển. Vì vậy việc xây dựng các Trung tâm nhiệt điện mini ở các nước phát triển đang được khuyến khích trên cơ sở pháp luật. Ví dụ, Chính phủ Anh đã giảm các loại thuế cho chủ sở hữu Trung tâm nhiệt điện mini nếu mức thải các chất khí ô nhiễm môi trường thấp nhất. Chính phủ Đức đã thông qua đạo luật trong đó ấn định các đền bù và ưu đãi cho các chủ sở hữu Trung tâm nhiệt điện mini. Ngoài ra các lưới điện tập trung có nghĩa vụ mua lượng điện năng thừa của các Trung tâm nhiệt điện mini với giá rất sát với giá thương phẩm của các lưới điện bán cho các hộ tiêu thụ.

Ở một số bang của Mỹ đã thông qua các đạo luật theo đó các chủ sở hữu các nguồn năng lượng độc lập được miễn thuế và được hỗ trợ từ ngân sách một phần chi phí đầu tư.

Những ưu đãi tài chính đối với các chủ sở hữu Trung tâm nhiệt điện mini đó cũng có phần là do giá khí thiên nhiên (để đốt ở Trung tâm nhiệt điện mini) đắt hơn đáng kể so với giá than để đốt ở các NMNĐ lớn kể cả ở Mỹ cũng như ở Tây Âu. Theo các số liệu năm 2005, các xí nghiệp công nghiệp ở Mỹ phải mua khí thiên nhiên với giá 8 - 9 USD cho 1 triệu BTU, tức là 266 - 281 USD/nghìn m ³. Ở Tây Âu, các hộ tiêu thụ cá thể phải mua khí thiên nhiên với giá 0,25 euro/m ³, tức là gần 300 USD/nghìn m ³, trong khi đó giá than đá chất lượng cao ở Mỹ và Tây Âu dao dộng từ 30 đến 45 USD/tấn nhiên liệu tiêu chuẩn.

Trung tâm nhiệt điện mini thông thường được tổ hợp từ một số môđun, sản xuất đồng thời cả điện và nhiệt năng. Mỗi thiết bị thông thường gồm động cơ diesel, locomotiv (piston chạy bằng hơi nước), hoặc tuabin khí và máy phát điện cùng với các thiết bị trao đổi nhiệt, các hệ thống dẫn hơi, công suất thay đổi từ vài kW đến vài chục kW.

Nhiên liệu cho những thiết bị nói trên không chỉ là khí thiên nhiên, mà cả khí đồng hành, khí sinh khối, khí hóa lỏng, dầu diesel... Có cả kinh nghiệm sử dụng khí sinh khối tách ra từ nước thải (nước cống).

Tính ưu viện quan trọng của Trung tâm nhiệt điện mini là các đặc tính sinh thái tuyệt vời của chúng: khi đốt không có những khí thải độc hại như SO ₂, bụi; còn NO _xthì thỏa mãn các tiêu chuẩn của nhiều nước trên thế giới.

Nhưng ưu việt chính của các Trung tâm nhiệt điện mini là các đặc tính kinh tế - kỹ thuật. Kinh nghiệm xây dựng và vận hành đã cho thấy chúng có độ tin cậy cao, điều khiển đơn giản, giá thành điện và nhiệt năng hợp lý; thiết bị có kích thước nhỏ; việc lắp ráp đơn giản, tốn ít nhân công và chi phí. Trong đa số trường hợp thiết bị được điều khiển từ xa hoặc được vận hành theo các phương thức đã được lập trình cho bất kỳ giai đoạn nào trong năm.

Việc sử dụng các Trung tâm nhiệt điện mini độc lập có thể thay cho việc xây dựng các tuyến ống dẫn nước nóng đắt tiền và tránh được tổn thất khi vận chuyển nước nóng. Ví dụ, ở thành phố Heidenhee (Đức) đã xây dựng Trung tâm nhiệt điện mini công suất điện 540kW (6 môđun gọn, công suất mỗi môđun 90kW) và công suất nhiệt 900kW (6 x 150kW). Ngay những năm đầu sau khi đưa vào vận hành, sản lượng điện đã đạt được 5,58 - 6,14GWh (4.800 - 5.280Gcal). Hiệu suất về điện năng là 30,8 - 31,2%, về nhiệt năng là 53 - 55,9%.

Ở bang Washington (Mỹ), tại một Trung tâm y tế đã xây dựng một Trung tâm nhiệt điện mini riêng nhằm giảm các chi phí do tổn thất điện năng và nhiệt năng. Trung tâm này đã đưa vào vận hành từ năm 1997 với công suất của mỗi tổ ( có 4 tổ) là 898kW. Ngoài ra mỗi môđun sản xuất ra 31,6m ³/h nước nóng với nhiệt độ 85°C và 0,82 tấn/giờ hơi áp suất 0,7MPa.

Nhà chế tạo lớn nhất châu Âu về các động cơ chạy bằng khí cho các Trung tâm nhiệt điện mini là hãng GE Jenbacher của Áo. Có thể nêu một số động cơ đã được lắp ở các Trung tâm nhiệt điện mini sau đây:

- Đông cơ đốt khí than củi, kiểu JMS620GS-S.L công suất điện 1.964kW tại Trung tâm nhiệt điện Gessing (Áo);

- Động cơ đốt khí cốc – 12 tổ máy kiểu JG8316GS-S.L tại nhà máy hóa cốc (Bibao - Tây Ban Nha);

- Động cơ đốt khí sinh khối kiểu JMS208GS-B.L công suất điện 330kW (Chilmayor, Đức);

- Động cơ đốt khí sinh khối từ các nguồn nước thải - JMS208GS-B.L công suất điện 315kW (khu an dưỡng Isillertal, Áo) và JMS212GS-B.L công suất điện 469kW (Veil, Đan Mạch) tại các trạm xử lý nước thải.

Ở Mỹ và Canada phần lớn thị trường các động cơ sử dụng cho các Trung tâm nhiệt điện mini do hãng Coterpillor cung cấp. Hãng này đang chào các tổ máy công suất từ 83 – 3.504kW đối với các thiết bị đặt cố định cũng như đặt trên các container (các Trung tâm nhiệt điện mini lưu động). Thực tế vận hành các Trung tâm nhiệt điện mini loại này đã khẳng định rằng chúng có thể hoạt động không cần nhân viên vận hành thường xuyên (chỉ cần kiểm tra 3 – 4 ngày 1 lần).