به گزارش تیتربرتر؛ در فناوری های تولید همزمان برق و حرارت (CHP)، حرارت اضافی حاصل از تولید برق و یا توان مکانیکی، برای استفاده مجدد از انرژی در مصارف مختلف بازیافت می شود. استفاده از این فناوری ها به دلیل وجود مقدار زیادی تلفات در هنگام تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی یا الکتریکی شکل گرفته است.
این تلفات معمولاً به صورت حرارت وارد دودکش شده، دمای آن کنترل شده و در اتمسفر آزاد می شود. با بازیافت مقداری از حرارت در مبدل های حرارتی، بازدهی کل سیستم به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش می یابد و در عین حال که برق تولید می شود، حرارت مورد نیاز مراکز تجاری، صنعتی و عمومی نیز تأمین می گردد.
سیستم های تولید همزمان گرما، سرما والکتریسیته (CCHP) نیز، با کمک بازیافت حرارت تلف شده علاوه بر تولید توان الکتریکی، بارهای حرارتی و برودتی مورد نیاز را تأمین می کنند. گسترش روز افزون توربین های گاز و موتورهای احتراق داخلی گاز سوز، استفاده از سیستم های تولید همزمان با محرک اولیه توربین گازی و نیز موتورهای احتراقی را بسیار متداول کرده است.
در این سیستم ها با استفاده از چیلر جذبی و نیز مولد بخار بازیاب حرارت (HRSG)، حرارت اضافی خارج شده از توربین (یا موتور احتراقی) می تواند بار حرارتی و برودتی محل مورد نظر را بدون مصرف جداگانه سوخت، علاوه بر الکتریسیته مصرفی، تأمین نماید. این عمل موجب کاهش مصرف سوخت و نیز کاهش انتشار مواد آلاینده می شود.
شرایط دریافت زمین به تولید کنندگان برق
رسولیان گفت: اعلام آمادگی کردیم برای احداث واحدهای chp در شهرک‌ها، برای هر مگاوات ۱۰۰ متر زمین رایگان ارائه خواهیم کرد و این مورد را به تمام بخش‌ها و ارگان‌ها اعلام کرده‌ایم.
علی رسولیان رئیس هیأت مدیره و مدیرعامل سازمان صنایع کوچک و شهرکهای صنعتی، درباره قطعی برق واحدهای صنعتی و مشکلات تامین برق آن‌ها، اظهار کرد: آنچه که مهم است ما باید زیر ساخت‌های لازم برای فعالیت بنگاه‌های تولیدی را فراهم کنیم. در طول یک سال گذشته تولید رشد بسیار مناسبی را تجربه کرده است و بنگاه‌های زیادی یا افتتاح شدند یا به چرخه تولید بازگشتند. رشد تولید و صنعت به میزان بوده است که بتوانیم آن را در مسیر تحقق فرمایشات مقام معظم رهبری بدانیم.
رسولیان بیان کرد: تامین برق امروز به مشکل ما در شهرکهای صنعتی تبدیل شده است ما در سازمان صنایع کوچک و شهرکهای صنعتی برای شروع فعالیت هر متر از زمین و ایجاد زیرساخت در آن، ۳۱۳ هزار تومان هزینه پرداخت می‌کنیم، اما اعلام آمادگی کردیم برای احداث واحدهای chp در شهرک‌ها، برای هر مگاوات ۱۰۰ متر زمین رایگان ارائه خواهیم کرد و این مورد را به تمام بخش‌ها و ارگان‌ها اعلام کرده‌ایم.
رئیس سازمان صنایع کوچک و شهرکهای صنعتی افزود: برای احداث واحدهای تولید برق با انرژی خورشیدی هم بخشی از زمین‌ها شناسایی شده و بنا داریم تا یا با حداقل قیمت یا بهرصورت رایگان در اختیار بنگاه‌ها قرار بگیرد. بیش از ۵ هزار هکتار سقف در شهرکهای صنعتی داریم که پیشنهاد بهره گیری از آن برای تولید برق را به وزارت نیرو اعلام کردیم.
او تصریح کرد: ما در شهرک‌ها و نواحی صنعتی کمبودی در تامین زیر ساخت‌های انتقال برق نداریم بلکه کمبود برقی که در سطح کشور ایجاد می‌شود باعث بروز مشکلاتی برای واحدهای صنعتی می‌شود. باید فشار کمبود برق از واحدهای تولیدی برداشته شده و روی صرفه جویی در همه بخش‌ها متمرکز شود. قطعی برق باید مطابق برنامه ریزی و با اطلاع قبلی انجام شود تا ضرر و آسیبی به واحدهای تولیدی تحمیل نشود.
رئیس سازمان صنایع کوچک و شهرکهای صنعتی بیان کرد: با افزایش گرما تعداد دفعات قطع برق افزایش پیدا می‌کند درحالی که شرایط و زیرساخت‌ها برای تامین برق واحدها تامین شده است.
رسولیان درباره مشکلات تامین سوخت برای واحدهای فعال در شهرکهای صنعتی بیان کرد: گاهی واحدهای مجهز به ژنراتورهای گازوئیل سوز با مشکلاتی مواجه می‌شوند اما برای استفاده از ژنراتورهای گازسوز در شهرک‌ها و نواحی صنعتی تامین گاز انجام شده و ما آمادگی تامین سوخت آن‌ها را داریم.
ویژگی ها و اجزای نیروگاه CHP (سیستم های تولید همزمان)
در مقابل سیستم های متمرکز تولید برق (نیروگاه های حرارتی سنتی)، نیروگاه CHP یک روش تولید غیر متمرکز و محلی (District) به حساب می آید. به این معنا که می توان برای هر منطقه و محله ای، یک نیروگاه تولید برق مستقل پیش بینی نمود. این چنین به علت نزدیکی محل تولید برق به محل مصرف، تلفات ناشی از انتقال جریان الکتریسیته بسیار ناچیز خواهد بود.
در حالی که میزان اتلاف در مسیرهای انتقال شبکه های سراسری در حدود 20 درصد می باشد (البته در بعضی از شهرهای ایران نظیر شهر اهواز، اتلاف برق در شبکه توزیع تا 30 درصد نیز گزارش شده است). بعلاوه انرژی گرمایی ناشی از بازیافت تلفات حرارتی در مولدهای محرک ژنراتور و همچنین در سیستم های خنک کاری نیروگاه های CHP (برج های خنک کننده و کندانسورهای تبخیری) را می توان در دو حوزه پرمصرف و کاربردی، مورد بهره برداری قرار داد:
HVAC: به منظور تأمین انرژی لازم جهت تولید آب گرم مورد نیاز برای گرمایش ساختمان های مسکونی، اداری، تجاری و …
صنعت: جهت برآورده کردن نیاز بسیاری از فرایندهای صنعتی به انرژی گرمایی، در صنایع مختلفی همچون پتروشیمی ها، کارخانجات کاغذسازی و …
لذا در نیروگاه های CHP با توجه به تولید الکتریسیته به صورت محلی و مستقل (غیر متمرکز) و استفاده همزمان از گرمای تلف شده، کارایی مولدهای تولید برق به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. چنانکه راندمان تولید برق در نیروگاه های گازی، حدود 30 درصد می باشد که با افزایش هزینه های سرمایه گذاری و مجهز شدن به تجهیزات سیکل ترکیبی، راندمان آن نهایتاً تا 55 درصد قابل افزایش است.
این در حالی است که با بهره گیری از فناوری تولید همزمان برق و حرارت، آن هم بصورت مستقل، بازدهی انرژی این مولدها به حدود 75 تا 95 درصد نیز خواهد رسید که این راندمان بالا در مقایسه با توربین های گازی و سیکل ترکیبی، شانس زیادی در بهینه سازی مصرف سوخت ایجاد می کند.
ضمن آنکه در سیستم های CHP میزان تولید CO2 به ازای واحد تولید برق (kW) بسیار پایین تر از روش های مرسوم دیگر بوده که از منظر کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و مالیات بر CO2 بسیار جالب توجه خواهد بود. تا آنجا که بسیاری از دولت های اروپائی، آمریکا و حتی در بعضی از کشورهای آسیایی نظیر ژاپن، سیاست ها و قوانینی را برای ترغیب به استفاده از نیروگاه های CHP وضع نموده اند و این نشان از اهمیت CHP در کاهش مصرف انرژی می باشد.
مطالب مرتبط:
نیروگاه تولید همزمان برق و حرارت در فرانسه
یک نیروگاه CHP در کشور فرانسه با بویلر 45000 کیلوواتی که قادر است گرمایش و برق مورد نیاز 30000 واحد مسکونی را تأمین کند.
سیستم های تولید همزمان فقط از یک فرآیند برای تولید الکتریسیته، گرما و یا سرما استفاده می کنند؛ بنابراین ظرفیت های گرمایش/ سرمایش و برق مورد نیاز، باید به خوبی تخمین زده شوند و بر اساس آن تجهیزات سیستم به نحو مناسبی انتخاب گردند.
می بایست این انتخاب با دقت فراوان همراه باشد. بطوری که ممکن است در یک منطقه و محدوده مشخص، تنها بتوان بخشی از توان حرارتی و یا توان الکتریکی مورد نیاز را از طریق نیروگاه CHP احداث شده تأمین نمود؛ در شرایطی که این امکان وجود دارد که در منطقه ای دیگر، گرما و برق بیشتر از نیاز، تولید شده باشند. به هر ترتیب یک سیستم تولید همزمان دارای چهار عنصر و مؤلفه اساسی خواهد بود:
- مولد نیروی محرکه: مکانیزم تولید کننده نیروی مکانیکی
- ژنراتور الکتریکی: مکانیزم تولید کننده الکتریسیته
- سیستم بازیافت حرارت: مکانیزم بازیابی گرمای تلف شده
- سیستم کنترلی مناسب: مکانیزم مدیریت و کنترل کلیه سنسورها و عملگرها
در مجموع با توجه به همزمانی تولید و مصرف برق در سیستمهای تولید همزمان، نیاز است تا چنین سیستم هایی در محل هایی با خصوصیات ویژه زیر راه اندازی شوند:
- تقاضای مصرف انرژی (برق و گرما) دائمی باشد.
- تقاضای مصرف انرژی گرمایی، بالا باشد.
حتی الامکان، نسبت تقاضای برق و گرمایش متعادل باشد. به عبارت دیگر شرایط برای بهره برداری از سیستم در طی شبانه روز و در طول سال، به گونه ای باشد که بتوان بهره برداری پیوسته ای (دائم کار) را از سیستم محقق ساخت.
با توجه به وابستگی ظرفیت سیستم های CHP به نیاز گرمایشی هر مجموعه و در نتیجه ظرفیت پایین آن ها، می توان CHP را در دسته سیستم های تولید پراکنده برق قرار داد. در شرایط کنونی و با وجود پتانسیل های آتی تا سال 2030 میلادی، انواع تکنولوژی های CHP در تولید پراکنده برق با در نظر گرفتن گاز طبیعی به عنوان منبع تولید انرژی اولیه، به شرح ذیل می باشند:
- موتورهای رفت و برگشتی (Reciprocating engines)
- توربین های گازی (Gas turbines)
- میکرو توربین ها (Micro turbines)
- توربین های بخار (Steam turbines)
- پیل های سوختی (Fuel cells)
اهمیت CHP در کاهش مصرف انرژی
با توجه به اهمیت مباحث صرفه جویی انرژی و سهم بالای مصرف انرژی در صنایع، بکارگیری روش های مؤثر در این راستا تأثیرات قابل توجهی در پیشرفت و توسعه هر کشوری به دنبال خواهد داشت. تولید همزمان برق و حرارت (CHP) به عنوان یک روش کارامد برای کاهش مصرف انرژی، در حال حاضر در دستور کار بسیاری از کشورهای پیشرفته قرار گرفته و سهم قابل توجهی از تولید برق و حرارت مورد نیاز در این کشورها، با استفاده از این روش تأمین می گردد.
در کشور ایران به علت ارزان بودن انرژی و پایین بودن سهم هزینه های انرژی نسبت به سایر هزینه ها در سبد هزینه خانوار، تا کنون در خصوص چگونگی مصرف انرژی و راه های کاهش مصرف آن اقدامات اساسی انجام نشده است.
اما به تدریج که قیمت انرژی مصرفی با توجه به جهانی شدن اقتصاد و تجارت، خود را به سمت قیمت های بین المللی می رساند و نسبت بالاتری را در هزینه خانواده پیدا می کند، مصرف و اتلاف بی رویه آن به سرمایه های ملی و چرخه اقتصادی کشور لطمه زده و محیط زیست را در معرض خطر قرار می دهد. لذا یافتن راهکارهایی برای بهینه سازی مصرف انرژی در نیروگاه ها که یکی از پر مصرف ترین صنایع کشور می باشند، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
آنچه دیگران می خوانند:
گردآورنده: علی اکبر رضایی
