Размисли за газовите електроцентрали

Анализ на професор Д-р Георги Касчиев за 3eNews

В този кратък анализ са представени факти и тенденции за развитието на модерните електроцентрали с гориво природен газ.

Характеристиките на централите, изгарящи природен газ, претърпяха много положително развитие през последните две десетилетия. След 2010 г. болшинството изградени нови проекти са на базата на комбиниран паро-газов цикъл (CCGT). В него освен класическа парна турбина е включена и газова турбина (турбини), в която се оползотворява енергията на горещите газове. По този начин енергийната ефективност на централата се повишава до немислимите доскоро 60 % и повече. (За сравнение обикновените газови централи са с е фективност до около 40 %). На по-долната фигура е показана използуваемостта и енергийната ефективност различните поколения газови централи по данни на Агенцията за Енергийно Информиране на САЩ (EIA). Както се вижда централите, пуснати след 2010 г., са с много по-висока енергийна ефективност и с по-висока използуваемост от по-старите.

При тази висока енергийна ефективност емисиите на СО2 са около и под 350 г СО2 екв./кВтч, което е около 3,5 пъти по-малко от емисиите на ТЕЦ на лигнитни въглища. В процеса на изгаряне практически не се генерират азотни и серни окиси.

Ако централата се използва и за битово отопление ефективността може да нарасне над 80 %. Например централата Fortuna, пусната през 2016 г. в Дюселдорф, Германия, е с максимална ел. мощност до 603 МВт. В режим на когенерация дава 520 МВт и  гореща вода с температура 95 оС за топлоснабдяване. В този режим общата ефективност на централата нараства до близо 85 %, а генерацията на СО2 е около 230 г СО2 екв./кВч.

Газовите централи имат отлични маневрени качества и са идеални за съвместна работа с ВЕИ, за регулиране и балансиране на електроенергийните системи. Времето за достигане на номинална мощност от „горещо състояние“ като правило е по-малко от 25 минути, като има и проекти, в които това става за 12-13 минути. Изграждането им не изисква голяма площ и след уреждане на административните процедури отнема около 30 месеца. Има и примери за двойно по-кратък срок. Поради високата си ефективност се нуждаят от по-малки количества вода за отвеждане на нискотемпературната топлина, отколкото АЕЦ и ТЕЦ на въглища. Реализирани са и проекти, които работят с въздушно охлаждане.

Значително достойнство са много ниските собствени разходи на електроенергия. Например пуснатата през 2013 г. газова централа Denizli в Турция (RWE и Turcas) с комбиниран паро-газов цикъл е с ел. мощност 797 МВт бруто и 775 МВт нето.  

            Според EIA началните разходи на новите проекти са до 1200 USD/инсталиран ел. кВт (при изграждане на нова площадка). Има информация за реализирани проекти в САЩ и в други страни при далеч по-ниски начални разходи. Например инсталирането три нови блока с обща мощност 750 МВт в съществуваща централа Colbert Combustion Turbine Plant в северна Алабама е изисквало под 670 USD/кВт ел. Някои реализирани проекти в Европа са с начални разходи около и под 500 Евро/кВт ел.

Себестойността на произвежданата електроенергия се определя преди всичко (близо 80%) от цената на газа. След нормализиране на веригите на доставка, цената на природния газ падна дори под ценовите равнища отпреди 2022 г. При тези ценови нива на газа себестойността на електроенергията от централите с CCGT е около и под 60 Евро/квтч. В света се предлагат огромни количества природен газ и рисковете за доставките са ниски.

Има четири големи производители на централи с комбиниран паро-газов цикъл - Alstom Power, General Electric, Siemens и Mitsubishi Heavy Industries.

Газовите централи са най-използвани в САЩ, главно поради евтиния шистов газ. В края на 2022 г. общата им мощност е била 450,5 ГВт, осигурявайки около 43 % от производството на електроенергия. Почти всички централи са маневрени и се използват както в базов режим, така и за регулиране и балансиране на енергосистемите. През 2023 г. там са въведени нови газови централи с обща мощност 9,3 ГВт, като мощността на централите тип CCGT вече е 58 % от всички газови ТЕЦ.

Поради тези безспорни предимства, макар природният газ да се счита за „преходно“ гориво, в много страни изграждането на модерни CCGT централи е реалистична и широко изпозване опция за подмяна на въглищните ТЕЦ. Според Международната Агенция по Енергетика през 2023 г. генерацията на електроенергия от газовите централи в света е нараснала с близо 1 %. Агенцията прогнозира ежегоден ръст на тяхното производство с около 1 % до 2026 г. Нарастването ще е главно в Азия, Африка и близкия изток, докато в Европа се прогнозира тенденция за слаб спад.

Поглед към съседите

Съседните държави отдавна използват природния газ като гориво за ТЕЦ. През последното десетилетие повечето от тях са изградили редица съвременни газови централи, като доставките за тях на тръбопроводен и втечнен газ са осигурени.

Гърция

За да декарбонизира енергетиката си Гърция планира към 2028 г. да изведе от работа старите ТЕЦ на въглища.

В следващите десетилетия нуждите на страната от електроенергия ще се задоволяват с комбинация от ВЕИ, газови централи и акумулиращи инсталации. За тази цел в допълнение към съществуващите газови централи, през последните години е започнато изграждане на три модерни ТЕЦ с CCGT. Първата от тях край Viotia (826 МВт) е пусната през 2021 г.  Втората е край Komotini (887 МВт) и ще влезе в работа през тази година. Изграждането на третата централа край Александропулос (870 МВт) е започнато в началото на 2023 г. и ще бъде пусната през 2026 г. При старта на строителството премиерът Мицотакис заявява, че тя ще стабилизира гръцката система и ще позволи да се изнася електроенергия към България.

По този начин през 2026 г. Гърция ще има инсталирани 2583 МВт нови газови мощности. Съгласно достъпната информация в СМИ, началните разходи за тях възлизат на около 1,2 млрд Евро.

Плановете включват изграждане на още три модерни газови централи до 2030 г.

Румъния

В страната има над 1900 МВт сравнително стари централи (единична мощност 100 МВт или повече), работещи с газ, или с комбинация от газ и друго гориво.  

През 2009 - 2011 г. е изградена и пусната модерната газова централа на OMV Petrom's Brazi. Мощността й е 860 МВт (две групи по 430 МВт), начални разходи около 530 млн Евро (близо 620 Евро/кВт ел.). Това е изцяло частна инвестиция, изградена на зелена поляна. Енергийната й ефективност е около 57%, емисии ~ 0,350 t CO2 / MWh, производството й задоволява около 10 % от потреблението в Румъния.

Само през миналата година са потвърдени планове за изграждане на няколко модерни газови централи, които ще заменят съществуващи въглищни ТЕЦ (Fantanele, 500 МВт, с възможности за изгаряне на водород; централа в южна Румъния 295 МВт, за електроенергия и гореща вода; ТЕЦ Turcent, 475 МВт).

Във фаза на планиране са нови газови централи с обща мощност около 3160 МВт.

Турция

Страната внася над 99 % от използвания природен газ през няколко газопровода и терминали за втечнен газ. През периода 2000 – 2022 г. количеството използван природен газ е нараснало с 233 %, като през 2022 г. 27,3 % от потреблението на енергия е покрито от него. Генерацията на електроенергия от природен газ нараства устойчиво в периода 2000-2014 г., след което следват периоди на намаляване и нарастване. През кризисната 2022 г. газовите централи са произвели 74,6 ГВч, което е почти 23 % от генерираната в страната електроенергия. Количеството на използвания газ през 2023 г. е нараснало с 13 %.

Сърбия

В Сърбия работи една газова централа Panonske TE-TO край Нови сад с мощност 336 МВт. Започнато е изграждане на модерна централа край Панчево с мощност 200 МВт.

България

През нашата страна минава т.н. Турски поток (Балкански поток, бел. ред.), имаме договор с Боташ за огромен внос на газ, електроенергийната система изпитва нарастваща нужда от балансиращи и регулиращи мощности. Поради многогодишното бездействие на управляващите съществуващите ТЕЦ на лигнитни въглища изглеждат обречени и няма реални планове за замяната им. Независимо от това, за разлика от съседните страни, у нас не се изграждат и не се планира изграждане на съвременни газови централи. Дали нашите управляващи са много по-прости, или са много по-умни от тези в съседните страни е въпрос с понижена трудност.