نیروگاه تولید همزمان برق و حرارت (CHP )

نیروگاه تولید همزمان برق و حرارت (CHP )

 

 

 

تعریف تولید همزمان

 

استفاده مناسب از منابع انرژی و کاهش هزینه از موارد قابل توجهی است كه با گذشت زمان نه تنها از اهمیت آن کاسته نشده بلکه با توجه به بحران انرژی و افزايش قيمت حامل­ های سوخت، اهمیت فزاینده­ای يافته است. در اكثر نیروگاه­ها به دلیل تلفات بسیار بالا متوسط راندمان  37 % بوده و حدود 15 % از الکتریسیته تولید شده نیز صرف تلفات شبکه انتقال و توزیع و مصرف خود واحد می­شود، در مقابل سیستم­ های CHP با طراحی مناسب و به روز توانایی رسیدن به بازده بیش از 90 % را دارند. بنابراین با بهره ­گيری از این سیستم ­ها، ضمن بالا بردن بازدهی تا بیش از دو برابر سیستم­ های مرسوم به دلیل تولید انرژی در محل، تلفات مربوط به شبکه انتقال و توزیع نیز حذف شده و قابلیت اطمینان افزایش می­یابد.

در روش معمول نیاز الکتریکی واحد­های صنعتی، ساختمان­های تجاری، اداری و مسکونی از شبکه و نیاز حرارتی آن ­ها در همان محل به روش ­های مرسوم از جمله استفاده از دیگ ­های حرارتی تامین می­گردد، اما با استفاده از سیستم تولید همزمان می­توان هر دو شکل انرژی را با استفاده از یک سیستم واحد با بازده بسیار بالا، تامین کرد.

 

 

 

 

 

 

 

اجزای اصلی تشکیل دهنده­ی سیستم های تولید هم زمان

سیستم تولید هم زمان از یک محرک اولیه (موتور گازسوز یا دیزلی، توربین گاز، میکرو توربین و غیره) بهره می­برد که با کوپل کردن محور خروجی آن با یک ژنراتور، انرژی الکتریکی تولید می­ شود. با استفاده از مبدل­ های حرارتی و سایر تجهیزات، گرمای اتلافی شامل حرارت ناشی از گازهای خروجی از محرک اولیه، سیکل آبی خنک کننده­ ی محرک اولیه و روغن استفاده شده به منظور روان کاری، به شکل حرارت با دمای بالا (حرارت قابل استفاده) بازیافت می شود (CHP). همچنین این حرارت بازیافتی می تواند به عنوان انرژی مورد نیاز چیلرهای جذبی به منظور تامین نیازهای سرمایشی، مورد استفاده قرار گیرد (CCHP).

 

 

انواع مولدهای تولید

امروزه طیف وسیعی از مولدها با ویژگی­ های متفاوت به عنوان مولد مقیاس کوچک در نیروگاه­ های تولید پراکنده به کار برده می شوند که مهم ترین آن­ ها عبارتند از: موتورهای گازسوز و دیزلی، توربین­ های بخار، توربین­ های گازی، میکرو توربین­ ها، توربین­ های بادی و پیل­های سوختی. در حال حاضر متداول­ ترین مولد مورد استفاده در سیستم تولید هم زمان به دلیل وجود مزایایی چون راندمان الکتریکی بالا، طیف وسیع توان الکتریکی تولیدی، هزینه سرمایه­ گذاری نسبتا کم، راه ­اندازی سریع و عمر بالا، موتور­های گازسوز می­باشد.

 

کاربردها

 امروزه در بسیاری از کشورهای جهان کاربرد طرح ­های تولید پراکنده هم  برای تولید برق و هم تولید همزمان برق و گرما در بخش ­های مختلف مورد استقبال قرار گرفته­اند. برخی از موارد استفاده عبارتند از:

  • مراکز تجاری شامل مراکز خرید و فروشگاه­ ها، پارک­ های تجاری، مجتمع­ های ورزشی و تفریحی
  • مجتمع های اداری و مسکونی
  • مراکز درمانی و بیمارستان ها
  • صنایعی مانند فولاد، پتروشیمی، سیمان، تولید مواد غذایی، خودروسازی، داروسازی، لاستیک ­سازی و لبنیاتی
  • کارگاه ­های تولیدی و گلخانه ­ها

مزایای بهره­ گیری از روش تولید هم زمان

استفاده از سیستم تولید هم زمان نسبت به سیستم متداول تولید برق و حرارت هم از دیدگاه ملی و هم مصرف کننده دارای منافعی است که در ذیل به برخی از آن­ ها اشاره می­گردد.

  • حذف تلفات انتقال و کاهش تلفات توزیع در مقایسه با نیروگاه­ های بزرگ کشور: در روش ­های سنتی معمولا انرژی الکتریکی مورد نیاز مجموعه از نیروگاه­ های عمده کشور تامین می­شود. متوسط راندمان این نیروگاه ­ها که عمدتا از سوخت­ های فسیلی استفاده می­کنند، 4/37% می­باشد[1]. علاوه بر آن تلفات انرژی برق شامل شبکه­ های انتقال، فوق توزیع و شبکه توزیع به میزان 3/12% و مصرف حدود 3% برق تولیدی جهت مصارف داخلی نیروگاه باعث می­شود تا راندمان کلی شبکه 32% شود[2]. این بدان معنی است که مجموعا حدود 68% انرژی مصرفی در عناصر مختلف این شبکه هدر می­رود و از هرkW  100 سوخت مصرفی که به نیروگاه ­های کشور ارائه می­شود به طور متوسط فقط kW32 انرژی الکتریکی به مصرف کننده می­رسد.

این در حالی است که تلفات انرژی در شبکه ­های گاز رسانی کشور بسیار ناچیز بوده و تقریبا  همان مقدار سوختی که به شبکه گاز رسانی تزریق می­گردد، در انتها به دست مصرف کننده می­رسد.

 

 

 

 

 

شماتیکی از ورودی ­ها و خروجی­ های سیستم CHP با تلفات ناچیز

 

  • افزایش راندمان و کاهش مصرف سوخت: در روش متداول، تامین نیاز گرمایشی پروژه در همان محل و به وسیله دیگ­ ها و پکیج ­های حرارتی با راندمان متوسط 80 درصد و نیاز الکتریکی آن­ ها از طریق شبکه با راندمان کلی 32 درصد تامین می­شود. این در حالی است که در حالی که یک سیستم CHP  با تولید حرارت و برودت توانایی رسیدن به راندمانی حدود 90% را دارا می­باشد. به عنوان مثال برای تولید kWh 42 برق و kWh 45 حرارت در سیستم متداول، باید سوختی معادل kWh 187 به سیستم وارد نمود در حالی که در سیستم CHP جهت تامین این دو به سوختی معادل kWh 100 نیاز دارد، در واقع برای تولید برق و حرارت یکسان در دو سیستم مورد مقایسه، به ازای هر 1 متر مکعب گاز در سیستم CHP، 87/1 متر مکعب گاز در سیستم رایج مصرف می­شود.

مقایسه انرژی ورودی و خروجی در سیستم ­های تولید هم زمان با سیستم­ های متداول

سایر مزایا استفاده از این سیستم عبارتند از:

  • سوخت رايگان مصرفي براي مدت پنج سال
  • كاهش هزينه هاي تأمين انرژي اوليه
  • حذف هزینه ­های ایجاد پست
  • منبع جدید کسب درآمد با فروش مازاد انرژی مصرفی
  • نرخ بازگشت سرمايه پايين و به صرفه بودن از لحاظ اقتصادی
  • افزایش قابلیت اطمینان
  • کاهش نگرانی های ناشی از نوسانات قیمت حامل های انرژی
  • جلوگیری از افزایش ظرفیت شبکه
  • کاهش انتشار آلاینده­ های محیط زیستی
  • کاهش نیاز به سرمایه­ گذاری برای توسعه شبکه انتقال و توزیع

[1] – صنعت برق ایران در سال 1394- شرکت توانیر

[2] – صنعت برق ایران در سال 1394- شرکت توانیر

Device rotate

لطفاً برای تجربه کاربری بهتر دستگاه خود را ۹۰ درجه بچرخانید.