17) Приложение 7: Транспортировка тепла автомашинами:
Мы можем делать эту транспортировку автомашинами с грузоподъемностью 10-20 т. Эти машины перемещаются между «терминалом станции» (где они берут горячую воду с температурой 80-200 град) и «терминалом потребителя» (где они передают эту горячую воду и берут использованную воду с температурой 30-60 град для ее возвращения на СЭС). Таким образом, один круг транспортировки 20 т воды переносит 3 740 кВт-час тепла (если температура горячей воды есть 200 град, а вода возвращения имеет температуру 40 град), и это есть эквивалентное 400 куб. м европейского природного газа, который сжигается с КПД 90 %
Этот метод транспортировки есть дорогой, но очень часто он оказывается дешевле, чем традиционная транспортировка тепла через тепловые трассы или паропроводы (Стоимость традиционной транспортировки – это есть норма прибыли на инвестиции в трубопроводы и насосы, их амортизация, их обслуживание, расходы электроэнергии насосов, стоимость утечек тепла). Например, транспортировка автомашинами может оказаться дешевле (чем традиционные методы) в следующих случаях:
— Отдельные здания или небольшие поселения. Традиционная тепловая трасса может иметь очень высокую цену транспортировки тепла в этих случаях: 1-3 цент / кВт-час и больше
— Районы индивидуальных домов: стоимость распределения тепла (через традиционный метод тепловых трасс) между домами этих районов может достигнуть 1-2 цент / кВт-час и больше. Эта стоимость увеличивается, если установка тепловой трассы по воздуху есть запрещенная, и поэтому мы должны использовать дорогую установку трассы под землей (и это усложняется дефицитом места для трассы, большим количеством газонов, асфальтовых покрытий и иных коммуникаций под землей). Кроме того, отказ части потребителей (от тепла из трассы) увеличивает стоимость транспортировки тепла тоже
— Отопление в южных странах, где отопительный сезон есть 2-5 месяцев только, и зима есть теплая. Поэтому стоимость транспортировки 1 кВт-час тепла оказывается в несколько раз больше, чем в северных странах
Кроме этого, транспортировка тепла автомашинами имеет следующие преимущества перед традиционными методами:
— Метод тепловых трасс имеет очень большую инерционность: новые районы подключаются постепенно, это требует подготовки инфраструктуры (насосы, системы подготовки воды и др.), решения о расширении принимаются, проектируются и реализовываются долго (несколько месяцев или годов). В то же время, метод транспортировки автомашинами позволяет принимать нового потребителя через несколько дней (после установки «терминала потребителя» и изменения маршрута автомашины) и место его расположения влияет на цену доставки тепла только
— Обычно инвестиции в подключение новых потребителей для транспортировки автомашинами есть меньше, чем инвестиции в тепловые трассы. Кроме того, отказ потребителя от получения тепла из автомашин не дает больших убытков (это только расходы переноса «терминала потребителя» на иное место). Кроме этого, постепенное подключение нерешительных потребителей к тепловой трассе увеличивает срок ее окупаемости. Эти причины (и несколько других) делают инвестиции в «транспортировку автомашинами» менее рискованными, чем в тепловые трассы
— Строительство тепловой трассы требует большого количества договоренностей с местными властями и с владельцами земли под трассой. В то же время транспортировка автомашинами требует договоренности с потребителями тепла только
— Метод транспортировки автомашинами есть интересный как предшественник строительства тепловой трассы: он собирает потребителей и дает маркетинговую информацию, которая уменьшает риски инвестиций в тепловую трассу. Он делает это на протяжении нескольких лет, когда мы собираем договоренности (о строительстве трассы), проектируем ее, готовим инфраструктуру и строим. После этого «терминалы потребителей» переносятся на новые места
Пример снабжения теплом крупного потребителя, который требует 9 МВт-час тепла в зимний день; это есть 1800 МВт-час тепла в год (это есть эквивалент 190 тыс. куб. м природного газа в год). Это может быть большой дом (или район с несколько домов) с 150-400 квартир. Доставка тепла делается цистерной с 15 т (для грязной воды СЭС), температура горячей воды – 180 град, температура воды возвращения – 50 град. Это тепло используется квартирами для их зимнего отопления и нагрева холодной воды (для их горячего водоснабжения). Поэтому потребитель получает 60 т воды во время морозов: 30 т воды в 6.00, плюс 30 т воды в 19.00 (90 т воды во время сильного мороза: 30 т воды в 5.00, плюс 30 т воды в 12.00, плюс 30 т воды в 22.00). Летом потребитель получает тепло для горячего водоснабжения только (2,2 МВт-час тепла в день через 15 т воды)
Этот пример имеет стоимость 0,7 цент за перемещение 1 кВт-час тепла через 3 км между СЭС и «терминалом потребителя»:
— 0,10 цент / кВт-час – это стоимость топлива (без НДС) для пути 2 х 3 км (это 1,2 л для перемещения 2,25 МВт-час тепла)
— 0,27 цент / кВт-час – это зарплата водителя (по ставке 12 USD / час) за 30 мин работы по перемещению 15 т воды. Он расходует 8 мин для пути 2 х 3 км. Плюс, 10 мин на стоянку около «терминала станции», где он соединяет «шланг автомашины» с «терминалом» и затем ждет, когда «насосы автомашины» (с производительностью 3 т / мин) двигают 15 т воды возврата в «терминал», и затем «насосы терминала» (с производительностью 5 т / мин) двигают 15 т воды в цистерну автомашины. Плюс, 12 мин на стоянку около «терминала потребителя», где он соединяет «шланг» и «терминал», и затем ждет, когда «насос автомашины» (с производительностью 3 т / мин) двигает 15 т воды в «терминал» и затем 15 т воды в автомашину
— 0,11 цент / кВт-час – это норма прибыли автомашины, ее амортизация и ее обслуживание (ремонты, аренда гаража и др.). База расходов – это 100 тысяч USD стоимости автомашины (без НДС): тягач, полуприцеп с цистерной 15 т (она держит давление 16 бар, имеет тепловую изоляцию и есть безопасная при автомобильных авариях), насос (с реверсом) с бензиновым приводом 10 кВт. Ставка расходов – 12 % в год. Эти расходы распределяются между 5 тыс. перевозок в год (11 250 МВт-час тепла в год для 5-8 крупных потребителей)
— 0,22 цент / кВт-час – это норма прибыли «терминала потребителя», его амортизация и его обслуживание. База расходов – это 50 тысяч USD стоимости «терминала» (без НДС): это 3 шт. напорных (до 16 бар) тепловых аккумуляторов по 15 т воды (один аккумулятор есть свободный, и он принимает горячую воду из автомашины), их фундамент (для установки на улице или в подвале), теплообменники с скоростью 30 кВт / град (для передачи тепла от грязной воды аккумуляторов в чистую воду отопления и горячего водоснабжения), насосы с производительностью до 1 т / мин (для движения воды аккумуляторов через эти теплообменники), автоматика, штуцер для соединения с «шлангом автомашины», несколько электромагнитных клапанов и задвижек с электроприводами. Ставка расходов – 8 % в год. Эти расходы распределяются между 800 шт. перевозок в год (1 800 МВт-час тепла в год)
— 0,02 цент / кВт-час – это норма прибыли «терминала станции», его амортизация и его обслуживание. База расходов – это 50 тысяч USD стоимости «терминала» без НДС: это асфальтированная стоянка для нашей автомашины (около «терминала») в удобном месте около удобной дороги, тепловая трасса соединения «терминала» с трубопроводом 39 или с аккумуляторами в центре блока, «насосы терминала» (с производительностью 5 т / мин, они двигают воду из подающей трубы трассы в автомашину), штуцер для соединения с «шлангом автомашины», две задвижки с электроприводами, автоматика. Ставка расходов – 10 % в год. Если СЭС имеет две автомашины, эти расходы распределяются между 22 500 МВт-час тепла в год
Пример снабжения теплом индивидуальных домов для их горячего водоснабжения (по 15 кВт-час в день на дом) и зимнего отопления (по 150 кВт-час в зимний день на дом; это есть эквивалент 2,5 тыс. куб. м природного газа в год). Доставка тепла делается автомашиной с 10 т горячей воды (это есть грязная вода СЭС), температура горячей воды – 180 град, температура воды возвращения – 50 град. Эта машина делает 3 тыс. перевозок в год (4 500 МВт-час тепла в год) для обслуживания 150 шт. домов
Этот пример имеет стоимость 1,7 цент за перемещение 1 кВт-час тепла через 3 км между СЭС и местом расположения потребителей (это будет 9 домов в среднем с потребностью по 1,1 т воды в среднем):
— 0,15 цент / кВт-час – это стоимость топлива (без НДС) для пути 7 км (это 1,2 л для перемещения 1,5 МВт-час тепла)
— 0,21 цент / кВт-час – это зарплата водителя (по ставке 12 USD / час) за 16 мин работы по перемещению 10 т воды между СЭС и «местом потребителей». Водитель расходует 8 мин для пути 6 км. Плюс, 10 мин на стоянку около «терминала станции», где он соединяет «шланг автомашины» с «терминалом» и затем ждет, когда «насосы терминала» возьмут (с производительностью 3 т / мин) 10 т воды из автомашины, и затем направят (с производительностью 4 т / мин) 10 т воды в автомашину
— 0,48 цент / кВт-час – это зарплата водителя (по ставке 12 USD / час) за 36 мин работы по обмену водой с 9 шт. потребителей. Один потребитель требует 4 минуты: автомашина переезжает к нему через 50-150 м, останавливается около его «терминала». Затем водитель выходит из кабины, соединяет «шланг автомашины» с «терминалом» и включает насосы автомашины (которые берут 1,1 т воды из терминала с производительностью 1 т / мин, и затем дают 1,1 т воды терминалу с производительностью 2 т / мин). Затем он возвращает «шланг» в автомашину и идет в кабину
— 0,21 цент / кВт-час – это норма прибыли автомашины, ее амортизация и ее обслуживание (ремонты, аренда гаража и др.). База расходов – это 80 тысяч USD стоимости автомашины (без НДС): автомобильная платформа, 3 шт. тепловых аккумуляторов по 5 т (они держат давление 16 бар и имеет тепловую изоляцию; один аккумулятор есть свободный и используется для приема «воды возвращения»), насос (с реверсом) с бензиновым приводом 7 кВт. Ставка расходов – 12 % в год. Эти расходы распределяются между 3 тыс. перевозок в год
— 0,61 цент / кВт-час – это норма прибыли «терминала потребителя», его амортизация и его обслуживание. База расходов – это 1 800 USD стоимости «терминала» (без НДС): это напорный (до 16 бар) тепловой аккумулятор для 1,2 т воды, его фундамент (для установки на улице или в подвале), теплообменники (в верхней части аккумулятора) с скоростью 0,5 кВт / град (для передачи тепла от грязной воды аккумулятора в чистую воду отопления и горячего водоснабжения), автоматика, штуцер для соединения с «шлангом автомашины», задвижка с электроприводом (она соединяет аккумулятор с «штуцером шланга» только во время его соединения с автомашиной). Ставка расходов – 10 % в год. Эти расходы распределяются между 180 шт. получений по 1,1 т воды от автомашины (29,5 МВт-час тепла в год): одно получение в морозный день, 1,5-2 шт. получений в день сильных морозов, одно получение за 2-3 дня во время холодов, одно получение за 10-12 дней летом (это тепло для горячего водоснабжения дома только)
— 0,04 цент / кВт-час – это норма прибыли «терминала станции», его амортизация и его обслуживание. База расходов – это 50 тысяч USD стоимости «терминала» без НДС: это асфальтированная стоянка для нашей автомашины (около «терминала») в удобном месте около удобной дороги, тепловая трасса соединения «терминала» с трубопроводом 39 или с аккумуляторами в центре блока, «насосы терминала» (с реверсом, они двигают воду из подающей трубы трассы в автомашину с производительностью 4 т / мин или двигают воду из автомашины в обратную трубу трассы с производительностью 3 т / мин), штуцер для соединения с «шлангом автомашины», две задвижки с электроприводами, автоматика. Ставка расходов – 10 % в год. Если СЭС имеет три автомашины, эти расходы распределяются между 13 500 МВт-час тепла в год
Стоимость доставки тепла уменьшается, если мы используем следующие идеи:
— «Терминалы» соседних домов располагаются рядом. Поэтому автомашина делает одну остановку для обслуживания нескольких «терминалов»
— Несколько соседних домов имеют один «терминал». Его стоимость оказывается в 1,2-1,5 раз меньше, чем сумма стоимостей отдельных «терминалов»
— Водитель может не выходить из кабины для обслуживания «терминала». Это может делаться через механическое перемещение «шланга автомашины» по изображению видеокамеры или через автоматический поиск соединения
— Использование этих идей дает смысл уменьшению объема «терминала» в 2 раз (это уменьшает его стоимость в 1,5-1,8 раз) с переходом на его обслуживание 2 раз в сутки
— Существует несколько традиционных методов уменьшения стоимости доставки тепла: увеличение объема перевозки воды, увеличение ее температуры, уменьшение расстояния между потребителями и СЭС (или выходом тепловой трассы, которая уменьшает это расстояние), увеличение производительности «насосов автомашины» и др.
— Возможно, существует смысл уменьшения температуры воды до 90-100 град. Это уменьшает стоимость «терминалов потребителей» (в несколько раз) из-за перехода на безнапорные аккумуляторы (аналогично его дешевой конструкции из Доклада 9) и из-за отсутствия задвижки с электроприводом. Кроме того, это тепло есть дешевле для СЭС (чем тепло 150-200 град), и его перевозка есть безопаснее во время аварий на дороге
«Система учета продажи тепла и сбора платежей» базируется на измерении объема и температуры вод (эти измерения регистрируются компьютером на автомашине), которая уходит из автомашины в «терминал потребителя» и которая приходит из «терминала» в автомашину. Компьютер фиксирует каждую передачу тепла в бумажный счет
Объем передачи воды (в «терминал») не обязанный быть равный объему аккумулятора «терминала». Уменьшение «объема воды передачи» – это метод гибкого управления передачей тепла со стороны автомашины. Уменьшение отбора тепла потребителем автоматически увеличивает температуру «воды возвращения»
(THE END)