Путь развития дизельных генераторов

Дизельные генераторы по праву завоевали достойное место на рынке устройств бесперебойной подачи электроэнергии. Надежность, неприхотливость, возможность длительной эксплуатации, как единовременно, так и в понимании общего моторесурса – все это сделало мобильные и стационарные дизельные генераторы непременным атрибутом объектов, которые нуждаются в автономном энергообеспечении, будь то удаленные строительные или производственные площадки, или же учреждения, где электроэнергия – жизненно важный ресурс: больницы, банки, военные объекты.

Как все начиналось

Рудольф Дизель - изобретатель первого в истории теплового двигателя, послужившего прообразом дизельных генераторов.

История появления дизельного генератора восходит к началу двадцатого века, когда на фоне обще индустриализации и электрификации экономики идея объединить популярный тогда дизельный двигатель и электрогенератор витала в воздухе. Первыми начала выпускать дизель-генераторы английская фирма Perkins, следом за ней – американская Caterpillar. Последняя уже на протяжении ста лет является лидером в этой отрасли.

Поначалу, при отсутствии общей электросети, дизель-генераторы использовались в качестве основного источника электроэнергии для промышленности и общественных зданий, поскольку применение электричества было ограничено приводами механизмов и освещением, и мощность дизельного генератора была достаточной для обеспечения этой потребности. В дальнейшем, с развитием электротехники, появлением больших электростанций и глобальной прокладкой линий электропередач, локальные генераторы утратили свою роль – стало гораздо дешевле и удобнее использовать электросеть, чем шумные и прожорливые «динамо-машины».

До второй половины прошлого века дизель-генераторы сохранились в основном в сельском хозяйстве и в армии. В первом случае – из-за удаленности потребителей от общей сети, во втором – из-за необходимости обеспечения энергией в любых, самых экстремальных условиях, даже в случае краха национальной системы электроснабжения. Промышленность, бизнес, жилищно-коммунальное хозяйство, медицина и торговля – все предпочли локальным источникам глобальные. Линии электропередач опутали земной шар, и, казалось бы, не осталось на нем мест, где на протяжении длины провода нельзя было бы найти розетку для подключения.

Но широкое распространение электроприборов и, как следствие такого распространения – зависимость от бесперебойной подачи электричества сыграли злую шутку. Теперь при поломке близлежащего трансформатора, перегрузке сети, или более значительной аварии – наступала настоящая техногенная катастрофа: останавливалось все – от транспорта до связи, от банков до операционных в больницах. Встал вопрос в резервных источниках питания, способных на время перерыва в снабжении обеспечить объект электроэнергией. К тому же, работа дизельного генератора значительно улучшилась за время его «забвения» - они стали более мощными, более экономичными, компактными, менее шумными и менее загрязняющими окружающую среду.

Второе рождение дизель-генератора

Современные дизель-генераторы – высокотехнологичные, мощные и надежные устройства. С архаичным «тепловым мотором» Рудольфа Дизеля, работавшим на угольной пыли и масле, их объединяет разве что физический принцип действия: воспламенение топлива под высоким давлением. На рост интереса к дизельным генераторам производители отвечают дальнейшим совершенствованием агрегатов с применением новейших технологий и материалов.

Всемирный рынок дизель-генераторов неуклонно растет. В 2015 году его объем составил около 14 миллиардов долларов, а к 2020 году прогнозируется до 17-18 миллиардов. Лидерство по-прежнему остается за США, к которым добавился Китай, и вместе эти две страны обеспечивают около 40% потребности мирового рынка.

Фирма Caterpillar, более ста лет производящая дизель-генераторы, все также является законодателем тенденций в отрасли. Большую роль здесь играет то, что параллельно Caterpillar – крупнейший производитель автомобильной и тракторной техники с использованием дизельных двигателей. Таким образом, новые технологии, внедряемые в автомобилестроении – тут же переносятся в конструкцию дизель-генераторов.

Что день грядущий нам готовит? Будущее дизель-генераторов

Рассмотрим основные тенденции в развитии дизельных генераторов, и разберемся, что именно делает их настолько востребованными и популярными в настоящее время, и, судя по всему, в ближайшем будущем тоже.

Новые двигатели

Дизельные двигатели, как в области генераторостроения, так и в автомобильной – постоянно совершенствуются, становясь все более мощными, более экологичными, компактными и экономичными.

Основных направлений развития здесь два: увеличение давления подаваемого топлива и применение присадок, увеличивающих мощность, одновременно снижая топливный расход дизельного генератора.

• Технология Common Rail.
  

  Разработанная совсем недавно фирмой Bosch система форсунок позволяет увеличивать давление подачи топлива, что уменьшает объем импульса и увеличивает распыленность смеси. Это дает более полное сгорание, а значит – повышение мощности с одновременным снижением загрязнения. Напомним, что именно неэкологичность дизеля вызывает большую часть нареканий и сдерживает его применение. Чем более полно сгорает топливо в двигателе – тем чище его выхлоп.

  Bosch работает над повышением давления в топливной системе. И если сейчас это значение составляет 1820 кг/см2, то в ближайшее время разработчики собираются достичь 2000-2100 кг/см2. Такое увеличение даст пропорциональный рост мощности и такое же снижение расхода и загрязненности.

• Катализаторы.
  

  Дизельное топливо в своем составе содержит большое количество серы. Именно ее сгорание и является причиной неприятного запаха выхлопа дизельных моторов. При этом сера участвует в смазке движущихся частей двигателя, поэтому отказаться от ее применения вообще пока не представляется возможным, но вполне реально уменьшить ее объемное содержание с нынешних трехсот частиц на миллион до требуемых современными стандартами пятнадцати.

  Это становится возможным благодаря применению катализаторов с использованием мочевины – соединения на основе аммиака. Такая технология называется SCR (Selective Catalytic Reduction – избирательное каталитическое уменьшение выхлопа вредных веществ). В сочетании с особой конструкцией выхлопной системы образующиеся азотные соединения разлагаются на азот и воду, что делает выхлоп значительно чище и практически без запаха.

  Кроме того, такое каталитическое разложение снижает расход топлива, которое ранее расходовалось на сгорание выхлопных соединений, и тем самым увеличивает мощность двигателя.

  Использование мочевины требует периодической дозаправки ею агрегата, но по сравнению с автомобильными двигателями для стационарно используемых генераторов это не представляет особой сложности – можно постоянно хранить ее запас.

Холодный запуск

Особенности применения дизелей в холодную погоду всегда составляли определенную сложность – топливо требовало предварительного подогрева. Для генераторов, которые призваны обеспечить бесперебойность и мгновенный запуск при обрыве энергоснабжения – такая пауза, которая могла составлять до нескольких минут – недопустима.

Современные свечи подогрева от фирмы Bosch создают температуру накаливания до 1200 градусов, что способствует нагреванию дизельного топлива буквально за 2 секунды, и это снимает вопрос холодного запуска дизеля практически в любых погодных условиях.

Компактность и модульность генераторов

Конструктивные находки позволяют делать современные дизель-генераторы компактнее предшественников. Таким образом даже трехфазный дизельный генератор, ранее – достаточно крупный агрегат – становится возможным применять в условиях ограниченного пространства.

А модульность генераторов позволяет легко наращивать их мощность и функциональность, а также значительно упрощает ремонт дизельных генераторов – при поломке достаточно заменить один или два модуля, не нарушая работу генератора в целом.

Шумопоглощение

Одна из основных проблем использования дизельных генераторов – высокий уровень издаваемого ими шума. Это связано с физической природой процесса, и, несмотря на новые разработки – трудно поддается уменьшению. Новые материалы, используемые при изготовлении корпусов, снижают уровень шума до 70 дБ на расстоянии 7 метров. Для сравнения – это санитарная норма для торгового зала супермаркета или зала аэропорта.

Таким образом, развитие технологий, рост потребности в бесперебойном и автономном энергоснабжении, а также тенденция к мобильности и модульности – дает основание надеяться, что применение дизельных генераторов современных конструкций будет развиваться и в дальнейшем, даря электроэнергию именно там и именно тем, кому она необходима.