Утилизация тепла на производстве: как посчитать окупаемость холода

Утилизация тепла на производстве окупается, когда бросовое тепло совпадает по времени с потребностью в холоде. Абсорбционная холодильная машина (АБХМ) превращает пар, горячую воду или дымовые газы в охлаждённую воду и потребляет 5–10 кВт электричества на 1 МВт холода, тогда как чиллеру с воздушным конденсатором на тот же мегаватт нужно около 333 кВт. Ориентир окупаемости, который мы видим на объектах, — 3–5 лет; точный срок зависит от тарифа, часов работы и того, что придётся достроить.

Какое тепло на заводе можно превратить в холод?

Бросовое тепло — это вторичные энергоресурсы предприятия: энергия, за которую уже заплатили, но которая уходит в атмосферу через градирни, радиаторы или дымовую трубу. Для выработки холода подходят:

На заводе чипсов холод получают из горячей воды утилизатора на печи для обжарки, на заводе «Таркетт-Соммер» — из воды, нагретой в котлах на опилках, отходах производства. Общий обзор технологии — на странице «Утилизация тепла», а здесь разберём экономику проекта.

Сколько холода даст ваше тепло?

Сколько холода получится из тепла, показывает холодильный коэффициент машины. Он зависит от привода, а не от бренда.

Отсюда первое правило: в коммерческом предложении сравнивают коэффициенты для одного привода. Машина на горячей воде даёт вдвое меньше холода на единицу тепла, чем машина на паре высокого давления, и это не недостаток модели, а физика цикла.

Сколько электричества экономит АБХМ на бросовом тепле?

Пример: технологическая нагрузка 1000 кВт, 4000 часов работы на полной мощности в год, тариф 10 ₽/кВт·ч — такую ставку мы берём в своих расчётах. Для АБХМ берём с запасом 46 кВт на мегаватт: столько по нашему расчёту станции на 5000 кВт держит вся система вместе с градирнями, насосами и горелкой. На бросовом тепле горелки нет, поэтому реальная цифра ниже.

Против воздушного чиллера АБХМ экономит около 1,15 млн кВт·ч, или 11,5 млн ₽ в год. Против чиллера с градирней — около 0,48 млн кВт·ч, или 4,8 млн ₽. Есть и второй выигрыш: пиковая электрическая мощность падает почти на 300 кВт на каждый мегаватт холода. Там, где сеть не даёт новой мощности, это часто важнее годового счёта.

Какие затраты появляются взамен?

Честный расчёт учитывает и то, что АБХМ добавляет.

• Вода на подпитку градирни. АБХМ отводит в градирню и тепло потребителя, и тепло привода: на 1000 кВт холода одноступенчатая машина сбрасывает около 2300 кВт, вдвое больше, чем чиллер с градирней. По максимальному коэффициенту испарения это около 3,6 м³/ч, с продувкой при четырёх циклах концентрирования — около 4,8 м³/ч. За 4000 часов — до 19 тыс. м³; при цене воды и стока 60 ₽/м³ около 1,2 млн ₽ в год. Годовое испарение по профилю нагрузки обычно ниже летнего максимума.
• Водоподготовка. Оборотный контур градирни без химводоподготовки зарастает солями, и машина теряет мощность. Мы комплектуем системы NCT W2C с дозированием ингибиторов и биоцидов.
• Само тепло. Если его действительно некуда деть летом — оно бесплатное. Если ради холода котельную придётся топить сильнее, в расчёт идёт цена газа, и это уже не утилизация, а газовая АБХМ со своей экономикой.

С учётом воды выигрыш против воздушного чиллера в нашем примере остаётся около 10 млн ₽ в год, против чиллера с градирней — около 4 млн ₽.

Как посчитать окупаемость проекта?

Мы считаем в пять шагов и делаем это бесплатно на этапе инженерной концепции.

1. Баланс тепла по часам. Сколько тепла и какой температуры есть в каждом месяце. Тепло ГПУ зимой уходит на отопление, летом — в холод.
2. Баланс холода по часам. Сколько холода нужно в те же часы. Совпадение двух графиков и определяет экономику.
3. Годовая экономия. Электроэнергия альтернативной схемы минус электроэнергия АБХМ с градирнями и насосами, минус вода и водоподготовка.
4. Разница капитальных затрат. Стоимость АБХМ, градирни, насосов, обвязки и автоматики минус стоимость альтернативы — чиллера, который вы купили бы вместо неё. Плюс сэкономленная плата за техприсоединение, если мощность нужна новая.
5. Срок окупаемости — разница капитальных затрат, делённая на годовую экономию.

Учитываем и срок службы: трубы генератора у машин Thermax из нержавеющей стали, и мы закладываем 25 лет работы без капитального ремонта.

Где утилизация тепла уже работает на наших объектах?

Это лишь несколько примеров. Многие другие наши проекты — в разделе «Проекты».

Машины Thermax на этих объектах поставили мы: где-то вместе с проектом системы, градирнями NCT нашего производства в Сертолово и пусконаладкой, где-то — машину с шеф-монтажом.

Когда утилизация тепла не окупается?

• Тепло и холод не совпадают по времени: тепло есть зимой, а холод нужен летом, и наоборот.
• Температура источника ниже рабочего диапазона машины, и тепло придётся догревать.
• Холода нужно мало, а обвязка, градирня и автоматика стоят почти как для большой машины.
• Электричество на площадке дешёвое, и разница эксплуатационных затрат не перекрывает капитальные.

В таких случаях мы так и пишем в расчёте и предлагаем другую схему — например, чиллер с градирней и снижение его электропотребления или фрикулинг зимой.

Частые вопросы