arrow_backEmergency WASH

S.12 Енергетична система на основі дизелю та бензину

Енергетична система на основі дизелю використовує дизельні двигуни безпосередньо на місці для генерування енергії, необхідної для живлення викачування, транспортування чи очищення води. Це джерело енергії більше підходить для гострих надзвичайних ситуацій, коли мережева електроенергія може не бути доступною відразу ж, проте воно є менш доречним у довгостроковій перспективі через екологічні та фінансові витрати, які постійно накопичуються.

Дизельні двигуни можуть використовуватися для або безпосередньо живлення насосу через механічні з’єднання (наприклад, через клиновий ремінь, прикріплений до шпинделя або обертанням робочого колеса всмоктувально-піднімного насоса), або для вироблення електроенергії для живлення насосів. Це відрізняється від електроенергії, яка виробляється з використанням дизелю, що надсилається в мережу, у тому, що вироблення енергії у цьому випадку залишається місцевим без передачі електроенергії на великі відстані, хоча це пов’язано з вищими вимогами щодо експлуатації та обслуговування. 

Проєктні міркування

У випадку водопостачання дизель є поширеним джерелом енергії як для викачування води насосом, так і для постачання енергії для інших процесів очищення (наприклад, дозуючі насоси). Ключовим моментом при проєктуванні систем на основі дизелю є те, чи необхідне постачання має бути або прямим струмом, або змінним струмом. У випадку першого знадобиться конвертер, а у випадку останнього має бути чітко зрозуміло, чи потрібна одна фаза чи три фази. Усі ці варіанти можуть використовуватися для мереж водопостачання, та вибір залежить від умов і вимог щодо постачання енергії (див. детальнішу інформацію у S.11 ).

Інше важливе проєктне міркування від самого початку є те, як довго буде потрібне постачання енергії на основі дизелю. Дизельна енергія на місці може допомогти на більш гострих етапах надзвичайної ситуації, проте її потрібно вивести з експлуатації для середньо- і довгострокового водопостачання, коли це можливо. Дизельний генератор для відкачування води насосами потрібно правильно виміряти за розміром, щоб можна було постачати достатньо енергії для живлення насосу та для його запуску (коли потрібно більше енергії). Це передбачає розуміння того, яке загальне обладнання буде отримувати енергію з генератора зараз та в майбутньому, а тоді вимірювання його розміру з огляду на необхідні кВт. У випадку насосів звичним правилом для необхідних кВА є помножити кВт двигуна на два. До того ж вихідна потужність із дизельних генераторів зменшується зі збільшенням температури та висоти. Для врахування цього 1,3% віднімаються за кожні 100 метрів над стандартною висотою (100 метрів за замовчуванням), та 2% віднімаються за кожні 5ºС вище стандартної температури (25ºС за замовчуванням). Хоча генератор має бути достатньо великим для того, щоб впоратися з початковим обладнанням, варто уникати надмірного розміру для попередження значного споживання палива та нафти. Навантаження потрібно спроєктувати так, щоб воно було щонайменше на рівні 40% від номінальної потужності генератора, оскільки постійна робота з низьким навантаженням спричиняє ризик забиття форсунків вуглецевими відкладеннями із часом від незгорілого палива, що потребуватиме капітального обслуговування для декарбонізації. Із метою збільшення строку експлуатації паливних фільтрів та захисту паливних форсунків, коли дизельне паливо використовується безпосередньо з металевих бочок, металеві каністри мають постояти протягом дванадцяти годин, перш ніж їх можна використовувати, щоб осів осад та відвідна трубка знаходилася подалі від нього.

Матеріали

Окрім дизельного генератора необхідні матеріали залежатимуть від того, який вид обладнання, яке потребує енергопостачання на основі дизелю, буде використовуватися (наприклад, насоси) та як вода буде зберігатися і постачатися.

Придатність

Дизельні генератори підходять для гострих надзвичайних ситуацій, коли електропостачання потрібне вже, а мережеве електропостачання може бути недоступним або можуть спостерігатися перебої в роботі мережі. У довгостроковій перспективі потрібно використовувати інші джерела енергії через кумулятивні екологічні та фінансові витрати, пов’язані з використанням дизелю.

Експлуатація та обслуговування

Дизельні генератори потребують значного обслуговування, включаючи заміну масла та масляних фільтрів кожні 250 годин (або вдвічі швидше, якщо температура повітря становить понад 35ºС), заміну повітряного та паливного фільтру кожні 500 годин (або частіше залежно від місцевих умов щодо пилу та якщо паливо забруднене), капітальне обслуговування кожні 1 000 годин, ретельний огляд кожні 10 000 годин та заміну після 35 000 годин роботи. Для надання цих послуг потрібен кваліфікований персонал, проте часто на це не зважають, особливо в умовах надзвичайної ситуації. Гарною практикою є найняти одного фахівця, який буде виконувати ці роботи для всіх генераторів у локації. Наявність кваліфікованого персоналу також означає, що можна виявляти потенційні проблеми у ході того, як вони виникають. Генератори можуть мати цілий ряд проблем або із системою запалювання, або з двигуном, та для пошуку рішень з огляду на симптоми потрібен досвід. Інакше замість аналізу та після цього ремонту поломки некваліфіковані електрики чи механіки схильні «фіксити» проблему, щоб генератор запрацював у короткостроковій перспективі (наприклад, обійшовши контрольні заходи безпеки чи перемикачі), що згодом може призвести до нещасних випадків.

Машина, яка використовує пальне (наприклад, дизель) для конвертування механічної енергії в електроенергію.

Здоров’я та безпека

Лише кваліфікованому персоналу варто дозволяти працювати з генераторами та дизельними насосами. Район, де працює обладнання, має бути недоступним для загальної громадськості, та має бути екранування для клиноподібних приводних ременів, які швидко рухаються, у насосах із приводом від двигуна. Якщо паливо не зберігається і не зціджується належним чином, воно може спричиняти загрозу забруднення підземних вод. Це можна мінімізувати шляхом зберігання на захищених від протікання бетонних платформах, і потрібен належний дренаж для збору будь-яких протікань чи витоків. Генератори також випромінюють значний шум та дисперсне забруднення, що може бути загрозою для здоров’я осіб, які проживають неподалік.

Машина, яка використовує пальне (наприклад, дизель) для конвертування механічної енергії в електроенергію.

Витрати

Витрати на обслуговування дизельних систем є як мінімум на 25% вищими ніж витрати на сонячні чи електричні системи (до 2,8 доларів США на особу на рік) через споживання палива та необхідне обслуговування, і це не є економічно обґрунтованим використовувати такі системи довше ніж кілька років. Наприклад, у випадку системи, яка працює на сонячній енергії, зазвичай початкові інвестиції повертаються протягом менше ніж п’яти років порівняно з системою, яка працює на дизелі, що продовжуватиме споживати фінансові ресурси. Екологічні витрати у вигляді викидів вуглекислого газу є також високими у випадку дизеля. Наприклад, досвід табору біженців у Південному Судані продемонстрував, що відкачування води насосами у розмірі 1 000 м³ на день із використанням 10 свердловин із водного горизонту глибиною 40 метрів споживало понад 58 000 літрів дизелю (на рік, еквівалентно до того, щоб об’їхати навколо світу 26 разів дизельним автомобілем). 

Соціальні та екологічні аспекти

Дизель як джерело енергії є дуже поширеним та добре сприймається людьми. Проте, якщо користувачі платять за експлуатацію, тоді вищі ціни на пальне можуть призвести до вибору відновлюваних джерел енергії, особливо, в довгостроковій перспективі. Дизельні генератори також можуть спричиняти незручності через високий рівень шуму.

Ключові критерії прийняття рішень

Рівень застосування / масштаб

Побутовий +
Околиці + +
Громадський +

Рівень управління

Побутовий +
Спільний доступ + +
Місто + +

Технічна складність

Середній

High

High

Екстрена фаза

Гостра реакція + +
Стабілізація + +
Відновлення +

Цілі та основні функції

Видобуток, транспортування та очищення води із використанням енергії з викопного палива

Сила і слабкість

  • Корисно, коли електропостачання є ненадійним
  • Високопродуктивна
  • Високі витрати на охорону навколишнього середовища
  • Високі поточні фінансові витрати
  • Необхідні суттєві експлуатація та обслуговування, для чого потрібен кваліфікований персонал
  • Шум та дисперсне забруднення, плюс ризик забруднення ґрунту та води
arrow_upward