Полагаю, что пришла пора обсудить газопоршневую установку для распределённой электрогенерации в условиях угрозы ударов БПЛА противника. Здесь вполне уместна аналогия с советским танком Т-72, который неофициально считался «танком военного времени», то есть изначально разрабатывался как более простой и дешёвый в производстве и эксплуатации по сравнению с навороченным «танком предельных параметров» Т-64 (и Т-80 в последующем).
Есть у меня такое ощущение, что если мы хотим обеспечить надёжное энергоснабжение ответственных объектов, то через некоторое время нам может понадобиться большое количество простых и дешёвых ГПУ военного времени.
1. Необходима распределённая электрогенерация
1.1. Собственные ГПЭС для всех ответственных объектов
На сегодня стало вполне очевидным, что в перспективе 20-25 лет все западные российские регионы должны рассматриваться как прифронтовые. Впрочем, Урал и Западную Сибирь тоже уже нельзя считать глубоким тылом.
Также вполне понятно (и ситуация в Крыму это подтверждает на 100%), что система постоянного энергоснабжения всех ответственных инфраструктурных, производственных и социальных объектов в прифронтовых регионах должна выстраиваться в комбинированном формате, то есть как некое разумное сочетание централизованных электрических сетей и распределённой электрогенерации на базе газопоршневых электростанций (плюс аварийные ДГУ).
В соответствии с этой концепцией, на некой условной канализационной насосной станции (КНС) в Белгородской области, в настоящее время запитанной от централизованной сети, должны быть установлены ГПУ, работающие параллельно с внешней сетью, а также аварийные ДГУ (в идеале). При этом газопоршневая электростанция будет выступать в качестве основного источника электроэнергии, а внешняя сеть – в качестве дублирующего. ДГУ предназначены на тот крайний случай, когда будут повреждены и внешние электрические сети, и газопровод.
1.2. ГПУ как основной источник электроэнергии
Здесь необходимо обратить внимание на то, что ГПУ должны стать именно основным источником электроэнергии для ответственных объектов, поскольку это позволяет:
1) Снизить стоимость электроэнергии, то есть в целом экономика проекта будет положительной (хотя и с довольно длительным расчётным сроком окупаемости).
2) Снизить нагрузку на централизованную электрическую сеть, что очень важно в ситуации возможного поражения противником её отдельных элементов.
1.3. Устойчивость газораспределительной системы
Конечно, сейчас практически все наземные элементы газораспределительной системы столь же уязвимы для ударов БПЛА противника, как и объекты электросетевого хозяйства. Однако в целом газораспределительные сети представляются гораздо более устойчивыми с точки зрения функционирования в условиях боевых действий, чем электрические сети, поскольку:
1) Многие газопроводы закольцованы. Если прекратилась подача газа по одной ветке, то для обеспечения потребителей очень быстро может быть задействована другая ветка. Кроме того, в перспективе наземные элементы газораспределительной системы гораздо проще размещать в защитных сооружениях, чем объекты электросетевого хозяйства.
2) Одновременное выведение из строя нескольких крупных ГРС приведёт к прекращению подачи газа только к тем потребителям, которые сидят на соответствующей «трубе». В то время, как одновременное поражение противником нескольких крупных подстанций 220 и 110 кВ (плюс региональные ТЭЦ) с очень большой вероятностью может привести к срабатыванию защиты от перегрузки на действующих подстанциях и, как следствие, к каскадному отключению электроэнергии сразу в нескольких российских регионах. Что мы неоднократно видели на Украине в результате ударов российских БПЛА.
2. Основные требования к ГПУ в новой реальности
Итак, какой должна быть газопоршневая установка, предназначенная для локального энергоснабжения ответственных объектов при угрозе ударов БПЛА противника?
Пожалуй, основные требования к газопоршневым электроагрегатам для использования в зоне боевых действий будут практически такими же, как и к любой массовой боевой технике советской разработки:
- невысокая цена;
- надёжность;
- простота в эксплуатации;
- ремонтопригодность;
- компактность.
Все эти требования одинаково значимы, поэтому рассмотрим их просто в порядке перечисления, а не ранжирования по степени важности.
2.1. Невысокая цена
Очевидно, что ГПУ для распределённой электрогенерации на ответственных объектах нам потребуется очень много. Сотни, если не тысячи. Поэтому эти газопоршневые установки должны быть относительно недорогими, причём не только в производстве, но и в эксплуатации.
И здесь мы сразу приходим к тому, что недорого могут стоить только те газовые двигатели, которые разработаны на базе самых массовых дизелей, поскольку имеют с ними до 80% одинаковых деталей и узлов. То есть никакой экзотики.
Безусловно, с точки зрения массовости вне конкуренции всегда будут автомобильные дизели мощностью 200 – 300 кВт, так как они выпускаются десятками и даже сотнями тысяч штук в год. Соответственно, комплектующие для этих дизелей (а значит и для газовых двигателей, созданных на их базе) тоже производятся в огромных объёмах, что делает их относительно недорогими в силу эффекта масштаба.
Если в качестве альтернативы рассматривать индустриальные двигатели мощностью от 300 кВт и выше (например, Камминзы серии К, все Вейчаи Бедуины), то даже в Китае они выпускаются в относительно ограниченных количествах (несколько сотен, в лучшем случае несколько тысяч штук в год). Поэтому такие двигатели и комплектующие к ним всегда будут заметно дороже (конечно, с поправкой на мощность), чем автомобильные двигатели 200 – 300 кВт с объёмом выпуска несколько десятков тысяч штук в год. Просто за счёт разницы в масштабах производства.
Можем ли мы рассчитывать на российские двигатели для ГПУ военного времени?
Очевидно, что нет.
Российская промышленность в её нынешнем состоянии адекватного газового двигателя нам предложить не может. И совершенно точно не сможет в ближайшие 5 – 10 лет. Просто потому, что для разработки и начала производства полностью отечественного современного двигателя необходима всеобъемлющая реиндустриализация всей страны. Что само по себе является чисто политическим вопросом, который в рамках существующей системы не может быть даже поставлен.
Итак, что мы имеем на сегодня из российских двигателей?
В основном то, что доставалось от СССР.
а) КАМАЗ
КАМАЗовскому двигателю уже более 50 лет. И качество его в газовой версии, как говорят некоторые злые языки, настолько далеко от идеала, что по слухам даже КАМА-Энергетика вынуждена отказаться от использования этих движков для сборки своих ГПУ.
б) ЯМЗ-238
Этому старичку уже почти 70 лет. Сам завод данный двигатель в газовой версии не выпускает. Конечно, есть люди, которые научились «конвертировать» дизель ЯМЗ под газ, причём добились довольно неплохих результатов. Но всё равно это не более, чем кустарная переделка (причём у каждой компании – своя). Что означает очень скромные объёмы выпуска, отсутствие стандартных решений и зависимость от знаний и опыта конкретных специалистов. Поэтому массового выпуска ГПУ на базе газового двигателя на базе ЯМЗ-238 не будет никогда.
Это просто тупик.
в) ЯМЗ-855
Единственный перспективный российский газовый двигатель – это ЯМЗ-855 (500 кВт). Но и с ним пока нет полной ясности. Прежде всего, у широкой публики нет открытой информации о результатах опытно-промышленной эксплуатации тех немногих ГПУ на базе данного двигателя, которые уже работают. Кроме того, не совсем понятны возможные объёмы производства газовой версии двигателя. Если речь идёт даже о 50 двигателях в год, то в масштабах всей России это вообще ни о чём. Но и эти 50 штук в год пока вызывают большие сомнения.
ВЫВОД:
В результате мы приходим к тому, что по всей видимости, единственный недорогой вариант для российской ГПУ военного времени – это китайский газовый двигатель мощностью 200 – 300 кВт на базе автомобильного дизеля. Все варианты на базе китайских индустриальных двигателей (300 кВт и выше), скорее всего, будут заметно дороже в производстве и особенно в эксплуатации.
2.2. Надёжность
Очевидно, что если за основу для ГПУ военного времени взять китайский газовый двигатель, то это должна быть модель, уже хорошо зарекомендовавшая себя при эксплуатации в российских условиях.
Причём, исходя из уже имеющегося опыта, одним из основных вопросов с точки зрения повышения надёжности практически любых китайских движков малой мощности, является отвод тепла от двигателя. Таким образом, нами совершенно точно не могут рассматриваться агрегаты в стандартной (убогой) китайской комплектации, характерным признаком которой является вертикальный радиатор, установленный на одной раме с двигателем.
Нет никаких сомнений, что конструкция ГПУ военного времени должна быть существенно улучшена по сравнению со стандартной китайской комплектацией (о содержании таких работ я уже неоднократно писал). Очевидно, что все эти доработки надо делать уже в нашей стране, причём с максимальным использованием отечественных комплектующих.
Поэтому, по всей видимости, сборку ГПУ лучше всего сразу организовать в России, закупая в Китае только двигатели, генераторы и системы управления (плюс некоторую мелочовку). Это позволит полностью контролировать качество сборки и повысить надёжность оборудования.
В идеале и сами двигатели надо собирать в России с использованием китайских комплектующих, сразу внося при этом в конструкцию существенные изменения, повышающие эксплуатационные характеристики и надёжность. Например, сразу устанавливая интеркуллеры "газ/вода" и электрические водяные насосы вместо механической помпы с приводом от коленвала. А также вносить многие другие улучшения.
2.3. Простота в эксплуатации и ремонтопригодность
Здесь нет ничего нового. ГПУ военного времени должна быть настолько простой, чтобы её мог обслуживать и ремонтировать (включая проведение капремонта двигателя с заменой коленвала) обычный российский механик, имеющий опыт ТО и Р двигателей КАМАЗ и ЯМЗ. Причём даже без предварительного специального обучения, а только на основании имеющихся инструкций по эксплуатации и ремонту.
Хотя бы потому, что когда таких двигателей в эксплуатации будут сотни и даже тысячи, то никаких специалистов из официальных сервисных центров на них не напасёшься. Всё должны будут делать люди на местах, причём обладающие средней квалификацией.
Кстати, это одна из причин, почему ГПУ военного времени нецелесообразно разрабатывать на базе больших (свыше 300 кВт) индустриальных двигателей. Именно потому, что такие серьёзные двигали потребуют более высокой квалификации специалистов для проведения даже плановых ремонтов.
Нам же нужен газовый движок на базе автомобильного дизеля, который в меру пьющий механик в одиночку полностью переберёт за три-пять дней. Максимум за неделю. А в случае индустриального двигателя только приезда сервисных инженеров из официального сервисного центра в лучшем случае придётся ждать 7 - 10 дней. Особенно если будут наблюдаться «некоторые проблемы» с топливом на АЗС.
Что касается ремонтопригодности ГПУ военного времени, то в пределе я бы поставил вопрос таким образом: должна быть возможность при необходимости за несколько дней из нескольких разбитых ГПУ собрать одну рабочую. Причём силами одного механика с парой помощников. Просто потому, что в критической ситуации возможность собственной электрогенерации для кого-то может оказаться условием выживания.
2.4. Компактность
Вполне очевидно, что некоторую часть газопоршневых электроагрегатов, обеспечивающих энергоснабжение ответственных объектов, которые могут подвергнуться ударам БПЛА противника, придётся размещать в защитных сооружениях.
Например, это могут быть укрытия арочного типа из железобетона толщиной 20-30 см, по факту заменяющие контейнеры. Например, в одном таком сооружении могут быть смонтированы 5 ГПУ по 200 кВт (плюс 1 - 2 резервные ГПУ), РУ 0,4 кВ и повышающий трансформатор 0,4/10 кВ, если необходимо синхронизироваться с внешней сети по высокой стороне. Вот мы и получили 1 МВт мощности в защищённом от беспилотников исполнении. Да ещё и с уровнем резервирования N+1 или даже N+2. Десять таких укрытий – это уже полноценные 10 МВт располагаемой мощности. Которые одним беспилотником точно не уничтожить.
Конечно, удар крылатой ракеты с БЧ 500 кг или даже беспилотника самолётного типа, несущего 100 – 200 кг ВВ такое защитное сооружение не выдержит. Но от небольших беспилотников, от осколков, а также от возможных пожаров подобное укрытие может обеспечить надёжную защиту. Особенно если поверх защитного сооружения насыпать полуметровый слой земли и посадить травку. В любом случае, конструкцию и технологию сборки таких укрытий должны разрабатывать соответствующие специалисты, на стадии проектирования закладывая необходимые прочностные характеристики исходя из потенциальных угроз (кстати, от многих нормативов проектирования мирного времени однозначно скоро придётся отказываться, иначе все сроки будут уходить в бесконечность).
Мы же должны учитывать, что подобные защитные сооружения желательно делать невысокими, так как это существенно упрощает доставку и монтаж элементов сборной железобетонной конструкции или заливку монолитного железобетона. А также уменьшает объём (и стоимость) этого самого железобетона, необходимого для строительства защитного сооружения.
В идеале высота такого укрытия для газопоршневых установок не должна превышать 2,5 м. Поэтому и сами электроагрегаты, предназначенные для размещения в подобном укрытии, должны быть невысокими. И здесь мы опять приходим к тому, что оптимальным вариантом являются компактные ГПУ на базе автомобильных дизелей, поскольку их высота обычно не превышает 1,5 м. Почти все ГПУ на базе китайских индустриальных двигателей мощностью 300 кВт заметно выше, особенно те, которые на 1000 об./мин. (за исключением ComeRiver).
Кстати, необходимость обеспечить возможность размещения ГПУ военного времени в укрытиях сразу исключает любые электроагрегаты с вертикальным радиатором на одной раме с двигателем. Поскольку в этом случае в стене защитного сооружения придётся предусмотреть огромный вентиляционный проём, что сразу делает строительство такого сооружения абсолютно бессмысленным. То есть радиатор однозначно должен быть только выносным и размещаться снаружи на уровне грунта рядом с укрытием или наверху самого укрытия.
3. Заключение
Таким образом, оптимальной базой для российской ГПУ военного времени, безусловно, является китайский газовый двигатель мощностью 200 – 300 кВт, разработанный на основе массового автомобильного дизеля.
Хотя, конечно, могут быть ситуации, когда для локального энергоснабжения отвественных объектов придётся использовать индустриальные двигатели большей мощности (до 2 МВт). Особенно в случае крупных объектов с нагрузкой свыше 10 МВт. Но и на таких мощностях может оказаться, что с учётом размеров защитных сооружений, доработанные китайские «малыши» будут более оптимальны, чем ГПУ средней мощности (500 – 2000 кВт).
Теперь о том, что касается денег.
Очевидно, что распределённая генерация на ГПУ военного времени для ответственных объектов в прифронтовых регионах, да ещё и с размещением в защитных сооружениях, потребует существенных затрат.
Но это вопрос безопасности, которая всегда стоит дорого.
Конечно, персонажи в высоких кабинетах, неспособные учиться даже на собственных ошибках, могут и дальше игнорировать новую реальность, делая вид, что ничего особенного не происходит. Они и дальше могут не заморачиваться распределённой генерацией под предлогом отсутствия денег в бюджете. Но тот, кто от жадности полностью утратил чувство самосохранения и экономит на безопасности, в конечном итоге очень быстро оказываются на кладбище (если найдётся, что хоронить).
А покойникам, как известно, деньги не нужны.
P.S. Всё вышесказанное касается и аварийных ДГУ для любых ответственных объектов в прифронтовых регионах.
Комментировать данный материал и задавать вопросы вы можете в моём телеграм-канале под соответствующим постом: https://t.me/MeteoEnergetic/798
Если вы продолжаете пользоваться Телеграмом - значит вы и есть сопротивление!