Когенерація і як нас дурять.

 Когенераційні установки "Світловодськпобуту"

1. Когенераційної газопоршневої установки ДвГ1А-630, зав. № 22-385, свідоцтво № 41, ДвГ1А-630, зав. № 7-385, свідоцтво № 43,  працює 2 шт. з 2013 року.

Потужність та продуктивність:

Потужність електрична: ≈ 630 кВт, теплоутилізаційна: суміжно зі споживанням підприємства. Електричний ККД: 40–44%, тепловий ККД: 43–45%, сумарний ККД до 90%. Може працювати на часткових навантаженнях від 50% до 100% без втрати ресурсу.

Когенераційна установка ДвГ1А-630 є надійним і економічним рішенням для локального виробництва електроенергії и тепла, що забезпечує енергетичну незалежність підприємств і дозволяє оптимізувати витрати на паливо. В умовах сучасних нормативних змін в Україні її монтаж та введення в експлуатацію особливо зручно і швидко, що робить її привабливою для промислових і комунальних об’єктів.

2. Когенераційна газопоршнева установка TEDOM QUANTO C500, зав. № 01934, свідоцтво № 42, працює з 2013 року.

3. У рамках реалізації Проєкту енергетичної безпеки, підтриманого Агентством США з міжнародного розвитку (USAID) ТОВ «Світловодськпобут» отримало нову когенераційну установку KE-MNG 500-AS з електричною потужністю 530 кВт. від Світловодської громади, Громада отримала установку безоплатно. Введення в експлуатацію планувалось в 2023р. Монтувалась в 2024р. Чи працює невідомо? 

Що таке когенерація.

Як бачимо по схемі, пальне поступає в двигун, який крутить генератор, що виробляє електроенергію. Це приблизно 42% енергії, що є в пальному. Але при цьому виділяється ще 47% теплової енергії, яку використовують для опалення. Разом теплова і електроенергія 89%, це корисна енергія, а втрати складають 11%. В нашому випадку пальне, це газ.

Когенерація для бюджетних організацій.

На обігрів бюджетних установ за п'ять сезонів військового часу буде витрачено з бюджету міста 206 251 439,26 Грн. То це 100 установок можна було купити.

1. Оцінимо навантаження школи на 500 учнів

Для типової школи:

Електрика: орієнтовно 80–150 кВт у піку (світло, вентиляція, кухня, циркуляційні насоси, ІТ). 

Тепло: кілька сотень кВт (опалення + гаряча вода); пік покривається котлами, а когенерація має працювати по базовому навантаженню.

У практиці когенерацію підбирають так, щоб вона покривала 10–30% максимальної теплової потужності будівлі, тоді установка більшу частину року працює в базі, а піки покриває існуюча котельня.

2. Оптимальний діапазон потужності когенерації для такої школи

Для школи на ≈500 учнів у кліматі Центральної України  практично виходить:

Електрична потужність когенерації:  100–200 кВт 

Теплова потужність установки:  приблизно 160–300 кВт тепла (залежно від ККД і співвідношення електрика/тепло).

Це дозволяє: закрити значну частину постійного теплового навантаження (основна частина опалення у міжсезоння, ГВП),

суттєво зменшити споживання електрики з мережі в робочий час школи,

не «перерозмірити» установку, щоб вона не стояла вимкненою через мале навантаження.

3. Який тип установки підійде

Рекомендований тип: Газовий когенераційний модуль 100–200 кВт електричних у контейнерному виконанні.

Чому саме так:

Газ: для Світловодська й більшості міст це реально доступне паливо в школах.

Контейнер: простіше монтаж, менше шуму в будівлі, легше ставити на шкільній території.

Паралельна робота з мережею: школа продовжує мати мережу як резерв і покриття піків.

4. Орієнтовна вартість

За ринковими цінами на газові когенераційні установки: 100–200 кВт газова когенерація — орієнтовно від 700 тис. до 2–3 млн. грн  

Супутні витрати (проєкт, підключення до газу, інтеграція в систему теплопостачання, автоматика, узгодження) можуть дати ще +30–60% до вартості самої установки.

За 5 сезонів воєнного часу місто витратить 206 млн грн лише на оплату тепла бюджетних установ. Це сума, зіставна з повною модернізацією системи опалення ключових об’єктів за рахунок газових когенераційних установок. Іншими словами, замість того, щоб спалити 206 млн грн у котлах, місто могло б за ці ж гроші створити власні джерела енергії, що працювали б ще 10–15 років і зменшували б витрати щороку.

Собівартість тепла при когенерації.

Собівартість 1 Гкал тепла на газовій когенераційній установці при раціональному використанні електроенергії може бути в 1,5–6 рази нижчою, ніж у традиційній газовій котельні. Це прямо випливає з того, що електроенергія, яка одночасно виробляється, частково або повністю компенсує витрати на газ.

1. Вихідні дані

• Ціна газу для бюджетних установ: $C_{\text{газ}}=\mathrm{16,39}{\text{грн/м}}^3$

• Тариф на електроенергію для юросіб: $C_{\text{ел}}\approx 5\text{грн/кВт}\text{.}\text{год}$

• Теплота згоряння газу:

• $q\approx 10{\text{кВт}\text{.}\text{год/м}}^3$

• 1 Гкал тепла: $Q_{\text{Гкал}}=1\mathrm{162,8}\text{кВт}\text{.}\text{год}$

Для когенераційної установки приймемо реалістичні ККД:

• Повний ККД (тепло + електрика): ${\eta }_{\text{заг}}=\mathrm{0,9}$ (90 %)

• Частка тепла: ${\eta }_{\text{тепл}}=\mathrm{0,5}$ (50 % у теплі)

• Частка електроенергії: ${\eta }_{\text{ел}}=\mathrm{0,4}$ (40 % у електриці)

(0,5 + 0,4 = 0,9 — це типові цифри для газових двигунів/когенерацій).

2. Скільки газу потрібно на 1 Гкал тепла

1 Гкал тепла = 1 162,8 кВт·год корисного тепла.

Тепловий ККД 50 % означає, що тепло — це половина енергії палива:

$$E_{\text{паливо}}=\frac{Q_{\text{Гкал}}}{{\eta }_{\text{тепл}}}=\frac{\mathrm{1162,8}}{\mathrm{0,5}}=\mathrm{2325,6}\text{кВт}\text{<span style="color: \#cc0000;">.год</span>}$$

Переводимо це в газ:

$$V_{\text{газу}}=\frac{E_{\text{паливо}}}{q}=\frac{\mathrm{2325,6}}{10}\approx \mathrm{232,6}{\text{м}}^3$$

Отже, на 1 Гкал тепла когенерація спалює ≈ 233 м³ газу.

3. Вартість газу на 1 Гкал

$$C_{\text{газ,Гкал}}=V_{\text{газу}}\cdot C_{\text{газ}}=\mathrm{232,6}\cdot \mathrm{16,39}\approx 3814\text{ грн/Гкал}$$

Тобто якщо забути про електрику, тепло з когенерації коштує ≈3 800 грн/Гкал тільки по газу.

4. Скільки електроенергії виробляється «попутно» на 1 Гкал тепла

Ми вже порахували енергію палива:

$$E_{\text{паливо}}=\mathrm{2325,6}\text{кВт}\text{.}\text{год}$$

Електричний ККД 40 %:

$$E_{\text{ел}}=E_{\text{паливо}}\cdot {\eta }_{\text{ел}}=\mathrm{2325,6}\cdot \mathrm{0,4}\approx 930\text{кВт}\text{<span style="color: \#cc0000;">.год</span>}$$

Отже, на 1 Гкал тепла когенерація дає ≈ 930 кВт·год електроенергії.

5. «Цінність» цієї електроенергії

Якщо школа, лікарня чи інша установа сама купувала б цю електрику з мережі по 5 грн/кВт·год, то:

$$\text{Економія на електриці}=E_{\text{ел}}\cdot C_{\text{ел}}=930\cdot 5=4650\text{ грн}$$

Це гроші, які не потрібно платити обленерго, бо електрика вироблена на когенерації.

6. Ефективна собівартість 1 Гкал тепла з урахуванням електрики

Ідея проста: газ ми заплатили, але частину цієї суми «повернули» економією на електриці.

$$C_{\text{еф}}=C_{\text{газ,Гкал}}-\text{Економія на електриці}$$

Підставляємо:

$$C_{\text{еф}}=3814-4650\approx -836\text{ грн/Гкал}$$

Мінусова цифра тут означає не те, що нам ще доплачують за тепло, а те, що вартість електрики, яку ми замінюємо, більша за вартість газу, спаленого на 1 Гкал тепла.

По-простому:

Якщо електрика дорога, а газ для бюджетників — фіксований і відносно дешевий, то тепло з когенерації виходить «майже безкоштовним», а всі витрати сидять в електриці, яку ми й так мали б купувати.

7. Реалістичний сценарій з урахуванням додаткових витрат

Звичайно, в житті є ще:

• обслуговування установки,

• амортизація / окупність комплексу,

• персонал, ремонти,

• простої й неідеальні режими.

Якщо грубо «покарати» когенерацію і закласти, наприклад, +1 500 грн/Гкал на всі ці витрати, отримаємо:

$$C_{\text{еф.реал}}\approx 0+1500=1500\text{ грн/Гкал}$$

Тобто реалістичний порядок:

• Ефективна ціна 1 Гкал тепла на когенерації ≈ 0–1500 грн/Гкал (залежно від того, як рахувати амортизацію, ремонт, завантаження).

Це в рази нижче за типові тарифи тепломережі для бюджетників (які 7002 грн/Гкал).

При чинній ціні газу для бюджетних установ (16,39 грн/м³) і діючих тарифах на електроенергію (~5 грн/кВт·год), собівартість 1 Гкал тепла на газовій когенераційній установці для школи чи лікарні може бути в діапазоні 0–1500 грн/Гкал, тобто в 2–5 рази нижчою, ніж тариф тепломережі. Причина проста: електроенергія, яку ми одночасно виробляємо, по вартості компенсує (або майже компенсує) витрати на газ.

На сезон опалювальний 2025/2026 роки закладено виробити 6216 Гкал по ціні 7002,50 Грн. для бюджетних установ, це 43 527 540 грн.

«На сезон 2025/2026 рр. для бюджетних установ закладено виробництво 6 216 Гкал тепла за ціною 7 002,50 грн/Гкал, що становить близько 43,5 млн грн з міського бюджету.»

«За наявних цін на газ для бюджетних установ (16,39 грн/м³) та тарифів на електроенергію, собівартість тепла на газових когенераційних установках при раціональному використанні електрики може становити 1 000–2 000 грн/Гкал.»

«Навіть у найконсервативнішому сценарії (2 000 грн/Гкал) економія бюджету складає понад 30 млн грн за один опалювальний сезон. За 5 сезонів це вже >150 млн грн. Це співмірно з повною модернізацією системи опалення ключових бюджетних об’єктів міста.»

Висновки.

1. Співвідношення витрат: Поточна модель централізованого теплопостачання для бюджетних установ за тарифом 7 002,5 грн/Гкал призводить до витрат ~43,5 млн грн за сезон при обсязі 6 216 Гкал.

2. Потенціал когенерації: З урахуванням фіксованої ціни газу для бюджетних установ та високої вартості електроенергії для юросіб, тепло, вироблене на когенераційних установках, є побічним продуктом процесу, де основну цінність становить електроенергія. Це радикально знижує ефективну собівартість 1 Гкал тепла.

3. Потенційна економія: Навіть при обережних оцінках (2 000 грн/Гкал) економія бюджету на опаленні бюджетної сфери може складати 70–75 % від поточних витрат на теплопостачання для цього ж обсягу тепла.

4. Стратегічний висновок: Обсяги коштів, які планується витратити на оплату тепла за діючою моделлю (десятки мільйонів гривень на сезон, сотні мільйонів за кілька років), співмірні або перевищують необхідні інвестиції в створення власних когенераційних джерел теплопостачання для ключових бюджетних об’єктів (школи, лікарні, адмінбудівлі).

Далі буде цікаво.