Ученые ЛЭТИ разработали устройство для снижения расхода топлива дизельных электростанций

Дизель-генераторные установки получили широкое распространение на территории Российской Федерации: от установок такого типа в России получают электрическую энергию до 20-25% потребителей. Для труднодоступных территорий особенно остро стоит проблема стоимости дизельного топлива с учетом транспортных издержек. В связи с этим, в мире ведутся поиски решения, которое, с одной стороны, поможет снизить потребление углеводородного топлива, а с другой – облегчит переход на возобновляемые источники электроэнергии.
В обычной дизель-генераторной установке для поддержания напряжения, удовлетворяющего показателям качества электросети, дизельный двигатель вращается со стабилизированной частотой, обеспечивающей частоту сети 50 Гц. При долевых уровнях нагрузки на дизель-генераторную установку понижается КПД электростанции. Это означает, что двигатель внутреннего сгорания тратит топливо не на полезную работу, а на поддержание частоты вращения вала синхронного генератора. В связи с этим, рассматривается возможность снижения частоты вращения дизельного двигателя при долевых уровнях нагрузки для снижения удельного расхода топлива.
При этом возникает другая проблема: снижение частоты вращения дизельного двигателя влечет за собой уменьшение частоты вращения синхронной машины, вследствие чего падают действующее напряжение и частота сети. Решение данной проблемы осуществляется за счет введения в состав электростанции статического преобразователя энергии, обеспечивающего заданные показатели качества электроэнергии. Он также позволяет подключать возобновляемые источники электроэнергии для совместной работы с дизель-генераторной установкой.
«Разработка ориентирована на автономное питание поселков, рудников, станций нефте- и газодобычи, расположенных на значительном удалении от централизованной энергосистемы. Большую заинтересованность со стороны рынка мы видим в организации систем автономного электропитания отдаленных вышек сотовой связи. Экономия топлива до 10% позволяет окупить технологии, заложенные в разработку, уже на третий год», – рассказал инженер кафедры систем автоматического управления (САУ) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Данил Михайлов.
Над проектом «Автономная система электроснабжения на основе генератора с переменной частотой вращения с возможностью использования возобновляемых источников энергии» работает команда ученых кафедры САУ в составе доцентов Никиты Александровича Доброскока и Дениса Михайловича Филатова, старшего преподавателя Андрея Николаевича Лукичева, инженера Данила Михайлова и студента 4 курса Артема Викторова.
На данный момент исследования дизель-генераторных установок переменной частоты вращения ведутся как зарубежными компаниями Hyundai, Honda, Kypor, так и отечественными компаниями ОАО «Сигма» (Ковров), АО «Звезда». Интерес к теме со стороны именитых производителей подтверждает актуальность проводимых исследований.
Разработка поддержана грантом конкурса научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических проектов СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Проект получил финансирование на реализацию в размере 800 тысяч рублей. Вектор деятельности исследователей направлен на повышение степени технологической готовности разработки до уровня, позволяющего демонстрировать работоспособность технологии для дальнейшего внедрения в конкретные продукты.