Analiza techniczno-ekonomiczna wyboru jednofazowego zespołu prądotwórczego małej mocy w zależności od wykorzystywanego paliwa
Wybór rodzaju paliwa jest istotnym elementem przy doborze zespołu prądotwórczego. Preferowany z uwagi na kryteria techniczne oraz ekonomiczne typ silnika i rodzaj paliwa (benzyna, olej napędowy, gaz płynny LPG, gaz ziemny NG) dla zespołu prądotwórczego może być różny w zależności od celu stosowania zespołu prądotwórczego (szacowany czas i częstotliwość pracy).
Zobacz także
dr inż. Karol Kuczyński Tandem zespół prądotwórczy i zasilacz UPS
Obiekty wymagające zwiększonej niezawodności dostarczanego zasilania to: banki, centra przetwarzania danych, szpitale, metro, obiekty telekomunikacyjne oraz kompleksy biurowe w pełni sterowane przez układy...
Obiekty wymagające zwiększonej niezawodności dostarczanego zasilania to: banki, centra przetwarzania danych, szpitale, metro, obiekty telekomunikacyjne oraz kompleksy biurowe w pełni sterowane przez układy inteligentnego budynku. Niejednokrotnie zastosowanie zasilania dwustronnego z sieci elektroenergetycznej jest niewystarczające i należy instalować dodatkowe źródło energii w postaci zespołu prądotwórczego.
Impakt SA Nowa rodzina zasilaczy PowerWalker UPS VFI EVS 5 kVA z magazynami energii
Seria PowerWalker VFI EVS to nowa generacja zasilaczy UPS, oferująca długi czas podtrzymania dzięki zastosowaniu baterii LiFePO4 o 40% mniejszej masie i wymiarach w odniesieniu do klasycznych baterii kwasowo-ołowiowych....
Seria PowerWalker VFI EVS to nowa generacja zasilaczy UPS, oferująca długi czas podtrzymania dzięki zastosowaniu baterii LiFePO4 o 40% mniejszej masie i wymiarach w odniesieniu do klasycznych baterii kwasowo-ołowiowych. Zastosowana topologia podwójnej konwersji (VFI-SS-311) gwarantuje najwyższy poziom bezpieczeństwa, a wyspecjalizowane układy utrzymują współczynnik mocy PF na poziomie > 0.99. Oczywiście zależy on od podłączonych urządzeń odbiorczych. Wszelkie informacje o stanie UPS widoczne są na...
Riello Delta Power Sp. z o.o. Projekt przygotowania zespołów prądotwórczych na potrzeby funkcjonowania nowych bloków gazowo-parowych w elektrowni
Firma Riello Delta Power Sp. z o.o. na przełomie lat 2022 i 2023 zrealizowała projekt zabudowy, produkcji, dostarczenia i instalacji dwóch zespołów prądotwórczych na potrzeby funkcjonowania nowych bloków...
Firma Riello Delta Power Sp. z o.o. na przełomie lat 2022 i 2023 zrealizowała projekt zabudowy, produkcji, dostarczenia i instalacji dwóch zespołów prądotwórczych na potrzeby funkcjonowania nowych bloków gazowo-parowych w jednej z kluczowych dla polskiego systemu energetycznego elektrowni w Polsce północno-zachodniej.
StreszczenieW artykule przedstawiono analizę techniczno-ekonomiczną wyboru 1-fazowego zespołu prądotwórczego małej mocy w zależności od zastosowanego paliwa. Obliczono m.in. koszty eksploatacji zespołu prądotwórczego w zależności od zastosowanego paliwa oraz okres zwrotu kosztów poniesionych na zakup droższych zespołów prądotwórczych, ale wykorzystujących tańsze paliwa niż benzyna. Przedstawiono ponadto uwagi i wnioski.AbstractTechnical and economical analysis for selection of small power 1-phase engine-generator depending on engine fuelThe paper presents technical and economical analysis for selection of small power 1-phase engine-generator depending on engine fuel. Engine-generator operation costs were calculated depending on engine fuel. Return period of borne costs for purchase more expensive type of engine-generators but utilizing cheaper fuels than petrol were also calculated. Conclusions and remarks have been formulated. |
Przerwy w zasilaniu, a także brak możliwości podłączenia się do sieci dystrybucyjnej, to dwa główne powody, dla których wykorzystuje się rezerwowe źródła zasilania w energię elektryczną. Jednym z rozwiązań, szczególnie zalecanym, gdy czas wykorzystywania zasilania rezerwowego przekracza kilka minut, jest zastosowanie zespołu prądotwórczego. Zespoły prądotwórcze wykorzystywane są więc w praktyce do zasilania stałych urządzeń przenośnych oraz w przypadku awarii jako rezerwowe źródło zasilania. Wyróżnić możemy zatem dwa sposoby eksploatacji zespołów prądotwórczych [3]:
- eksploatacja ciągła, zespół prądotwórczy pracuje bezustannie, a przerwy są przyczyną wykonania niezbędnej obsługi serwisowej oraz napraw,
- eksploatacja czasowa, zespół prądotwórczy pracuje w sprecyzowanym okresie,
- awaryjne źródło zasilania – zespół prądotwórczy pracuje w przypadku braku zasilania z sieci przemysłowej. Czas pracy jest uzależniony od czasu usunięcia przyczyny braku zasilania podstawowego.
Praca zespołu prądotwórczego może być autonomiczna lub w układzie równoległym w przypadku współpracy kilku zespołów prądotwórczych [3]. Prawidłowy dobór zespołu prądotwórczego jest procesem złożonym i uwzględniać może różne kryteria. Nieprawidłowy dobór może doprowadzić do awarii odbiorników, spadku wydajności urządzenia, a w ostateczności do uszkodzenia prądnicy. Kluczowymi elementami doboru zespołu jest prawidłowe wyznaczenie maksymalnego prądu zapotrzebowania oraz uwzględnienie nadwyżki mocy [4, 5, 6].
Proces ten należy rozpocząć od określenia rodzaju odbiorników wykorzystujących zasilanie awaryjne. Następnie należy ustalić moce znamionowe odbiorników (ważne, aby uwzględnić wartość mocy pobieranej przez urządzenie podczas rozruchu), zsumować je (uwzględnić współczynnik jednoczesności), a następnie wybrać model zespołu prądotwórczego, którego moc znamionowa przewyższa wyliczoną wartość. Zazwyczaj moc załączanych odbiorników powinna stanowić około 60–70% mocy znamionowej zespołu prądotwórczego. Zalecane przewymiarowania mocy dla zespołu jednofazowego w zależności od rodzaju odbiorników są następujące [4, 5, 6]:
- dla odbiorników rezystancyjnych (m.in. oświetlenie żarowe, ogrzewanie elektryczne) 1,2 razy większe od wartości mocy znamionowej odbiorników,
- dla odbiorników indukcyjnych (m.in. silniki elektryczne, silniki zintegrowane w urządzeniach gospodarstwa domowego, elektronarzędzia) 3 razy większe niż moc znamionowa odbiornika,
- dla odbiorników nieliniowych (m.in. energooszczędne odbiorniki oświetleniowe, zasilacze UPS, sprzęt elektroniczny) 1,2 razy większe od wartości mocy znamionowej odbiorników.
Przy podłączeniu niektórych silników indukcyjnych jednofazowych (np. do napędu pomp cieczy brudnych, hydroforów i lodówek) należy pamiętać, że posiadają one prąd rozruchu pięciokrotnie lub więcej razy większy od znamionowego [7].
Do najczęściej spotykanych wymagań eksploatacyjnych stawianym zespołom prądotwórczym należą [1]: niezawodność i bezpieczeństwo (długi czas pracy podzespołów, zdolność rozruchu silnika przy niskich temperaturach, mała podatność na zmiany obciążenia, dostęp do części zamiennych), efektywność (właściwa moc silnika w stosunku do zapotrzebowania mocy), wysoka sprawność, dyspozycyjność (sprawny i szybki rozruch, mobilność), ekologia (niska emisja zanieczyszczeń).
Natomiast możliwość współpracy z innymi zespołami prądotwórczymi w przypadku agregatów jednofazowych małej mocy jest rzeczą dyskusyjną. Jest to drogie rozwiązanie nieprzynoszące większych korzyści w przypadku pracy agregatów w celu zwiększenia całkowitej dostarczanej mocy [7]. Jedynie firma Honda opracowała taką możliwość przy zastosowaniu prądnic inwertorowych. Inne firmy produkujące małe agregaty nie poszły za tym przykładem. Wydaje się, że w takich przypadkach korzystniej jest kupić po prostu agregat o większej mocy.
Rodzaj zastosowanego urządzenia ma wpływ na prawidłową pracę zasilanych odbiorników (np. w przypadku zasilania odbiorników nieliniowych należy zastosować agregat posiadający stabilizator napięcia ze względu na wrażliwość na prąd zasilający), koszty związane z jego działaniem oraz na niezawodność zasilania rezerwowego (np. moduł samoczynnego załączania rezerwy). Producenci oferują urządzenia o różnych konfiguracjach. Produkowane zespoły prądotwórcze różnią się parametrami zasilania oraz rodzajem wykorzystywanego paliwa.
Produkowane zespoły mają bardzo szeroki zakres mocy od kilku kW do kilku MW. Większość produkowanych urządzeń to zespoły 3-fazowe, ale produkowane są również 1-fazowe o niewielkich mocach. Przedstawiona analiza techniczno-ekonomiczna została poświęcona zespołom 1-fazowym. Podstawową zaletą zespołów jednofazowych jest to, że podczas zasilania odbiorników nie występuje asymetria, z którą mamy w przypadku zasilaniu odbiorników jednofazowych z zespołów trójfazowych, kiedy musimy zadbać o prawie równomierne obciążenie poszczególnych faz [7].
Stosowane w zespołach prądotwórczych silniki spalinowe mogą być zasilane różnym paliwem. Najpopularniejsze są silniki benzynowe oraz silniki wysokoprężne wykorzystujące jako paliwo olej napędowy. Spotkać można również silniki spalinowe wykorzystujące do spalania gaz płynny (LPG) lub gaz ziemny (NG) [1]. Silniki benzynowe charakteryzują się cichszą pracą. Z kolei silniki wysokoprężne wykorzystujące olej napędowy charakteryzuje większa oszczędność paliwa, a także dłuższa żywotność.
Najczęściej są znacznie cięższe niż pozostałe typy silników. W silnikach małej mocy stosuje się system chłodzenia powietrzem lub ciecz chłodzącą pracującą w układzie zamkniętym. W zależności od zastosowania agregatu producenci oferują powiększone zbiorniki paliwa. Przeważnie występują zbiorniki o pojemności od 10 do 35 litrów. Miejsce, w którym będzie zamontowany generator, powinno uzyskać pozytywną opinię służb przeciwpożarowych oraz być zaprojektowane zgodnie z normami przepisów BHP.
Analiza techniczna trzech zespołów prądotwórczych jednofazowych o mocy 10 kW
Do analizy wybrano trzy zespoły prądotwórcze jednofazowe o takiej samej mocy znamionowej 10 kW oraz czterech rodzajach wykorzystywanego paliwa.
W zespołach prądotwórczych wykorzystujących do spalania benzynę (model AP1-10000H) oraz olej napędowy (model AP1-10000L) producent w standardzie zastosował prądnice synchroniczne wyposażone w kondensatorowy układ stabilizacji napięcia [7]. Opcjonalnie prądnice tych zespołów mogą być wyposażone w elektroniczne regulatory napięcia (AVR).
Do stabilizacji napięcia w zespole zasilanym gazem (model PBF 10GF) jest zastosowana jest prądnica synchroniczna z AVR. Wszystkie oferowane zespoły prądotwórcze wytwarzają napięcie znamionowe 230 V o częstotliwości 50 Hz, co odpowiada prędkości obrotowej silnika 3000 obr./min. Zmiany wartości napięcia zależą od obciążenia, które działa na silnik spalinowy. W przypadku prądnicy z kondensatorowym układem regulacji napięcia wyjściowego zapewniona jest stabilizacja na poziomie ±5%. Elektroniczny układ stabilizacji zastosowany w zespołach zasilanych benzyną i olejem napędowym pozwala na uzyskanie stabilizacji na poziomie ±2,5%.
Najlepszą stabilizację napięcia opartą na układzie elektronicznym AVR zastosowano w zespole gazowym. Układ zapewnia utrzymanie napięcia wyjściowego na poziomie ±1%. W pierwszych dwóch przypadkach silniki posiadają mechaniczne regulatory prędkości obrotowej silnika, natomiast w trzecim przypadku zastosowany został elektroniczne regulator prędkości obrotowej silnika. Kolejnym ważnym parametrem jakości zasilania jest częstotliwość. Na częstotliwość napięcia generowanego przez prądnice istotny wpływ mają zmiany prędkości obrotowej silnika w funkcji obciążenia prądnicy. W przypadku analizowanych zespołów prądotwórczych najlepszym utrzymaniem stałego poziomu częstotliwości przy zmianie obciążenia charakteryzował się zespół z silnikiem benzynowym, dla którego zakres stabilizacji częstotliwości wynosi ±1,5% przy stałym obciążeniu, dla zespołu z silnikiem wysokoprężnym ±2%, również przy stałym obciążeniu.
Zespół gazowy charakteryzuje się stabilnością częstotliwości na poziomie ±3%, w tym przypadku podany jest również czas stabilizacji częstotliwości, który mieści się w granicy trzech sekund. Dotyczy to stabilizacji częstotliwości przy dynamicznej zmianie obciążenia. Według informacji otrzymanych od producenta, zespoły prądotwórcze napędzanie silnikami spalinowymi z mechanicznymi regulatorami prędkości obrotowej, zgodnie z normą PN-ISO 8528 część 9 klasy G2 na biegu jałowym osiągają częstotliwość nie większą niż 52,5 Hz, a pod obciążeniem znamionowym nie mniej niż 49 Hz. Zakres napięć nie przekracza podanych tolerancji. Zespół gazowy napędzany jest natomiast silnikiem wyposażonym w elektroniczny regulator prędkości obrotowej, który zapewnia praktycznie stałą częstotliwość 50 Hz podczas całego zakresu obciążeń, tj. od 0 do 100% obciążenia. Do 3% mogą wystąpić wahania częstotliwości podczas dynamicznego obciążenia [7].
Dla zespołu AP1-10000H oraz AP1-10000L wartość współczynnika odkształcenia harmonicznych THD nie przekracza 4%. W przypadku zespołu gazowego PBF 10GF wartość współczynnika THD nie przekracza 5%. Producent zaznacza, że wartości mocy ciągłej pozwalającej na pracę bez ograniczeń są mniejsze o około 10% od mocy znamionowej podanej w parametrach technicznych. W zespole benzynowym oraz na olej napędowy istnieje możliwość zakupienia większego zbiornika paliwa (60 l) pozwalającego na dłuższą pracę. Atutem zespołu prądotwórczego PBF 10GF jest zastosowanie obudowy dźwiękochłonnej pozwalającej na zmniejszenie emisji hałasu powstałego podczas pracy zespołu. Wszystkie analizowane zespoły mogą być wyposażone w układy automatycznego rozruchu, pozwala to na współpracę z układem SZR.
Wykonano zestawienie oraz ocenę poszczególnych parametrów odpowiedzialnych za jakość napięcia wyjściowego generowanego przez badane zespoły prądotwórcze. Poszczególne parametry oceniano w skali od 1 do 3 punków [2]. Wynikiem oceny jest suma punktów poszczególnych kryteriów. Dodatkowo, oceniono zespoły prądotwórcze pod względem kryterium ekonomicznego (cena zakupu) oraz poziomu hałasu stosując taką samą punktację. Podsumowaniem przeprowadzonej oceny zespołów jest całościowa ocena. Wartość punktowa oceny końcowej zależała od wszystkich kryteriów umieszczonych w tabeli. Kolorem czerwonym oznaczono punkty za parametry odpowiedzialne za jakość zasilania, kolor zielony oznacza pozostałe parametry techniczne brane pod uwagę w końcowej ocenie. Kolorem czarnym oznaczono parametr ekonomiczny (cena zakupu).
Najlepszym zespołem wydaje się zespół gazowy, ponieważ zarówno pod względem jakości energii elektrycznej, jak i parametrów technicznych uzyskał najwięcej punktów (21). W porównaniu wykorzystano jego wersję z obudową wyciszoną. Gdyby zespół gazowy był bez obudowy, to jego koszt były wyższy od benzynowego o 1200 zł (cena zakupu 12 000 zł). W przypadku podania ceny dla zespołu gazowego dla wersji tańszej z obudową otwartą, byłby on znacznie bardziej konkurencyjny w stosunku do pozostałych dwóch zespołów prądotwórczych. Najmniej korzystnie wypadał zespół z silnikiem diesla – tylko 12 punktów. Ciekawą alternatywą, głównie z uwagi na najmniejszą cenę, jest zespół z silnikiem benzynowym (17 punktów).
Warto ponadto zwrócić uwagę na aspekt ekologiczny. Z porównywanych zespołów zdecydowanie najbardziej ekologiczny jest zespół gazowy. Oczywiście ocena jest z natury subiektywna. Wagi dla poszczególnych parametrów można ustalić różnie, w zależności od priorytetu. Dla części użytkowników najważniejszy może być czynnik ekonomiczny (cena zakupu), a dla innych parametry jakości zasilania. Dla innych użytkowników priorytety mogą być odwrotne.
Istotnym czynnikiem jest również przeprowadzona w dalszej części artykułu analiza kosztów eksploatacji, stanowiąca istotny element ekonomiczny wyboru typu silnika zasilającego zespół prądotwórczy. Analiza ta bierze pod uwagę oprócz kosztu paliwa również różnice w kosztach zakupu poszczególnych agregatów.
Analiza ekonomiczna kosztów eksploatacji
W silnikach spalinowych stosowanych w jednofazowych zespołach prądotwórczych wykorzystywane są cztery rodzaje paliw: benzyna, olej napędowy, gaz płynny LPG i gaz ziemny NG. Na wybór rodzaju paliwa zastosowanego w agregacie wpływa kilka czynników.
Pod uwagę brany jest najczęściej: koszt paliwa, dostępność paliwa, łatwość transportu paliwa oraz możliwość jego składowania [8]. W przypadku wykorzystania zespołu do celów zasilania awaryjnego preferowany jest olej napędowy. Właściwości oleju napędowego pozwalają na przechowywanie go przez okres około dwóch lat. Rzadkie i nieregularne wykorzystywanie zespołu prądotwórczego, a także wysoki poziom wilgotności sprzyjają rozwojowi bakterii paliwowych (ważne jest zapewnienie prawidłowego obrotu paliwem). Coraz częściej stosowany jest gaz ziemny jako paliwo zasilające zespół prądotwórczy z uwagi na niski koszt paliwa.
Rozwiązanie te sprawdza się w miejscach o dobrze rozwiniętej infrastrukturze gazowej, spełniającej odpowiednie parametry przepływu oraz ciśnienia gazu. W zastosowaniach terenowych potrzebne są odpowiednie zapasy gazu zgromadzonego w zbiorniku, co generuje najczęściej dodatkowe koszty. Alternatywą jest wykorzystanie do zasilania gazu płynnego LPG. Ze względu na stosowanie tego paliwa do zasilania pojazdów, sieć dystrybucyjna dla tego paliwa jest bardzo rozwinięta. Dodatkową zaletą zastosowania gazu skroplonego jest brak terminu przydatności. Gaz ten może być magazynowany przez nieograniczony okres. Ostatnim z rozważanych do zasilania silnika paliw jest benzyna. Lotne właściwości tego paliwa przysparzają problemów z jej przechowywaniem, szczególnie uwidacznia się to przy zastosowaniach stacjonarnych zespołów. W przypadku pracy zespołu prądotwórczego w niskich temperaturach, silniki iskrowe zasilane benzyną wykazują się łatwiejszym rozruchem.
Koszty eksploatacyjne dla zespołu prądotwórczego stanowią: koszt paliwa oraz koszt przeglądów, ewentualnych napraw i konserwacji urządzenia (np. wymiana filtrów paliwa). Producenci stosują dwie metody ustalania częstotliwości wymiany elementów eksploatacyjnych. Pierwsza metoda opiera się na liczbie godzin przepracowanych przez urządzenie. Druga jest stosowana w przypadku rzadkiego wykorzystania i opiera się na zdefiniowanych przez producenta zależności wymiany elementów od czasu (jednostką czasu jest miesiąc).
W przypadku zastosowania urządzenia do ciągłej pracy pod dużym obciążeniem lub w warunkach niesprzyjających prawidłowej eksploatacji należy zastosować indywidualny harmonogram przeglądów i konserwacji zalecanych przez producenta. Żywotność silnika ulega zmniejszeniu przy dużym obciążeniu podczas ciągłej pracy (konieczne jest więc wykonywanie napraw i przeglądów konserwacyjnych w celu zwiększenia żywotności silnika oraz podzespołów).
Do celów analizy przyjęto ceny paliw zawarte w tabeli 5. Koszt przeglądu i konserwacji urządzenia przyjęto na podstawie danych uzyskanych od przedstawiciela firmy ELMECO (tab. 6.). Ze względu na zależność ceny przeglądu od zawansowania prac konserwacyjnych oraz różnych stopni zużycia elementów do analizy przyjęty pełen zakres prac konserwacyjnych. W skład kosztów serwisu wliczono ceny elementów eksploatacyjnych, badanie prądnicy oraz cenę wykonania usługi serwisowej przez sprzedawcę lub producenta.
Wyznaczono koszty spalania paliwa dla jednej godziny pracy agregatu przy 100% oraz 75% obciążeniu (tab. 7.) dla każdego z 4 typów paliwa na podstawie danych o spalaniu przy danym obciążeniu oraz kosztach paliwa z tabeli 5. Warto zwrócić uwagę na fakt, że realne zużycia paliwa zależy od warunków zewnętrznych, takich jak: temperatura otoczenia, wysokość nad poziomem morza, wilgotność oraz warunków eksploatacyjnych (jakość paliwa, oleju, czy stopień zanieczyszczenia filtra powietrza) [7]. W obliczeniach przyjęto, że 1 litr gazu LPG waży 0,54 kg. Obliczono następnie koszt godziny pracy zespołu prądotwórczego dla różnych rocznych czasów pracy (tab. 8.). Przyjęto założenie, że serwisowanie odbywa się co 200 godzin (agregaty pracować będą powyżej 200 godzin rocznie).
Z tabeli 8. wynika, że obniżenie kosztów eksploatacji zespołów prądotwórczych innych niż zasilane benzyną w stosunku do zespołu prądotwórczego zasilanego benzyną wynoszą odpowiednio: 25% w przypadku oleju napędowego, 24% w przypadku gazu płynnego LPG oraz 59% w przypadku gazu ziemnego NG. W sytuacji, gdyby analizować koszty w ujęciu rocznym, to w przypadku bardzo małej liczby godzin dominującym składnikiem kosztu eksploatacji jest oczywiście koszt serwisowania. Przy bardzo dużej liczbie godzin (powyżej kilkuset rocznie), koszt serwisowania stanowić będzie bardzo niewielki element kosztów eksploatacji.
Wyznaczone wartości kosztów eksploatacji analizowanych zespołów prądotwórczych dają możliwość określenia, po jakim okresie pracy zespołu różnica kosztów zakupu zespołów ulegnie zwróceniu.
Dla przypadku 75% (rys. 2.) oraz 100% (rys. 3.) wykorzystania mocy generowanej przez zespół prądotwórczy wykonano obliczenia porównujące wykorzystanie oleju napędowego, gazu płynnego LPG oraz gazu ziemnego NG do zastosowania benzyny.
Różnica kosztów zakupu dla zespołów benzynowego i z silnikiem diesla wynosi: 16 800–10800=6000 zł. Różnica kosztów eksploatacji dla 1 godziny pracy dla przypadku 75% wykorzystania mocy wynosi: 21,22–15,89=5,33 zł/h. Czas pracy, po którym dojdzie do zwrócenia różnicy kosztów zakupu, wynosi: Tdiesel=6000 zł/5,33 zł/h=1125,7 h. Różnica kosztów zakupu dla agregatu benzynowego i gazowego zasilanego gazem płynnym LPG wynosi: 14800–10800=4000 zł. Różnica kosztów eksploatacji dla 1 godziny pracy dla przypadku 75% wykorzystania mocy wynosi: 21,22–16,18=5,04 zł/h. Czas pracy, po którym dojdzie do zwrócenia różnicy kosztów zakupu wynosi: TLPG=4000 zł/5,04 zł/h=793,6 h. Różnica kosztów zakupu dla zespołu benzynowego i gazowego zasilanego gazem ziemny NG wynosi: 14800–10800=4000 zł. Różnica kosztów eksploatacji dla 1 godziny dla przypadku 75% wykorzystania mocy wynosi: 21,22–8,71=12,51 zł/h. Czas pracy, po którym dojdzie do zwrócenia różnicy kosztów zakupu: TNG=4000 zł/12,51 zł/h=319,7 h.
Identyczne obliczenia wykonano dla przypadku 100% wykorzystania mocy zespołów. Czasy pracy, po których dojdzie do zwrócenia różnicy kosztów, wynoszą odpowiednio: Tdiesel=767 h, TLPG=523 h, TNG=227 h.
Zestawienia w tabeli 9. oraz tabeli 10. przedstawiają czas, po jakim nastąpi zwrot kosztów zakupu zespołu dla przykładowych trybów działania odpowiednio dla przypadku obciążenia 75% oraz 100%. Punktem odniesienia jest zespół zasilany silnikiem benzynowym.
Podsumowanie
Najniższą cenę miał zespół zasilany silnikiem benzynowym, najwyższą – zasilany silnikiem wysokoprężnym [2]. Zespół zasilany silnikiem gazowym jest natomiast droższy o 40 procent od zespołu benzynowego (model z zamkniętą obudową). W przypadku zespołu gazowego z obudową otwartą koszt ten jest tylko o 11% większy co sprawia, że jest on konkurencyjny dla zespołu z silnikiem benzynowym.
Dla przypadku 100% obciążenia, koszt eksploatacji był najwyższy dla zespołu zasilanego silnikiem benzynowym i wyniósł 28,02 zł. Wartość kosztów eksploatacji zespołu zasilanego olejem napędowym oraz gazem płynnym była mniejsza o około 24% od kosztów eksploatacji zespołu z silnikiem benzynowym. Najmniejsze koszty eksploatacji miał zespół zasilany gazem ziemnym NG – były one o 59% procent niższe niż dla zespołu z silnikiem benzynowym. Podobnie wyglądała sytuacja w przypadku 75% obciążenia. Na zwrot kosztów zakupu zespołu prądotwórczego wpływa kilka czynników. Najważniejszy z nich to czas pracy zespołu.
Inne czynniki to wahania cen paliwa spalanego przez silnik oraz trwałość urządzenia. W przypadku 75% obciążenia, okres, po jakim nastąpi zwrot ulega wydłużeniu w stosunku do przypadku 100% obciążenia. koszt eksploatacji zespołu z silnikiem benzynowym we wszystkich analizowanych przypadkach, jest znacznie większy od kosztów eksploatacji zespołów zasilanych pozostałymi rodzajami paliwa. Zaletą zespołu benzynowego jest niższa cena w stosunku do pozostałych zespołów prądotwórczych.
W przypadku bardzo sporadycznego użytkowania zespołu bardziej opłacalne wydaje się zakupienie zespołu prądotwórczego zasilanego benzyną bezołowiową, ponieważ zwrot kosztów zakupu pozostałych zespołów prądotwórczych nastąpi może dopiero po okresie kilkunastu lat. Dlatego bardzo ważne jest określenie częstotliwości wykorzystania zespołu prądotwórczego podczas zakupu urządzenia. W przypadku wykorzystywania go przez kilka godzin dziennie, zwrot różnicy kosztów związanych z zakupem zespołu zasilanego gazem ziemnym może nastąpić już po kilku miesiącach użytkowania zespołu. Przy bardzo sporadycznym wykorzystywaniu zespołu (np. zasilanie rezerwowe) najkorzystniejszy wydaje się zespół z silnikiem benzynowym. W przypadku natomiast codziennego wykorzystywania zespołu dobrym wyborem jest zespół z silnikiem na gaz ziemny NG.
Warto jednak uwzględnić przy wyborze również dostępność danego rodzaju paliwa w miejscu użytkowania zespołu prądotwórczego. Gaz płynny LPG jest znacznie dostępniejszy niż gaz ziemny NG, a okres zwrotu różnicy kosztów pomiędzy silnikiem zasilanym benzyną a gazem płynnym LPG w przypadku codziennego wykorzystywania zespołu jest również krótki czas (około roku). Opisany w artykule model zespołu prądotwórczego na gaz może wykorzystywać zarówno gaz płynny, jak i gaz ziemny. Jego atutem jest również najmniejsza ilość emisji szkodliwych substancji – jest najbardziej ekologiczny. Najmniej korzystnie wypadł zespół z silnikiem diesla. Ten rodzaj paliwa wydaje się w chwili obecnej najmniej korzystny ekonomicznie.
***
Autorzy artykułu składają gorące podziękowania za cenne rady i uwagi uzyskane od inż. Tadeusza Januszewskiego z firmy Elmeco.
Literatura
- Łosiewicz Z.: Silniki stosowane w zespołach prądotwórczych, Elektro.info nr. 6/2008
- Suchecki P.: „Techniczne i ekonomiczne aspekty wyboru jednofazowego agregatu prądotwórczego małej mocy w zależności od zastosowanego paliwa”, praca dyplomowa inżynierska, Wydział Elektryczny Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2013.
- Wiatr J.: „Zastosowanie zespołów prądotwórczych do awaryjnego zasilania sieci elektroenergetycznej nn”, Elektro.info 6/2010
- http://agregatpradotworczy.pl/
- http://www.phoenixpower.eu
- http://www.agregaty-pradotworcze.org/pl
- http://www.agregaty-elmeco.pl
- http://www.cummins.pl/
- http://www.autocentrum.pl
- http://www.pgnig.pl
- Sutkowski T.: „Rezerwowe i bezprzerwowe zasilanie w energię elektryczną - Urządzenia i układy”, Wydawnictwo SEP COSIW, Warszawa 2007