ژنراتور های CHP

ژنراتور های CHP

۱-مقدمه:

تولید همزمان برق و حرارت یکی از روش های صرفه جویی درمصرف انرژی است که در آن برق و حرارت بطور همزمان تولید می‌شوند. حرارت حاصل از تولید همزمان می‌تواند بمنظور گرمایش ناحیه‌ای        (District heating) یا در صنایع فرآیندی مورد استفاده قرار گیرد.

این فرآیند می‌تواند بر اساس استفاده از توربینهای گاز، توربینهای بخار یا ژنراتورهای احتراقی بنا نهاده شود و منبع تولید انرژی اولیه نیز شامل دامنه وسیعی است که می‌تواند سوختهای فسیلی، زیست توده، زمین گرمایی یا انرژی خورشیدی باشد.

گرمایش ناحیه‌ای شامل سیستمی است که در آن حرارت بصورت متمرکز تولید و به تعدادی مشتری فروخته میشود. این کار با استفاده از یک شبکه توزیع که از آب داغ یا بخار بعنوان حامل انرژی حرارتی بهره می‌برد، انجام می‌پذیرد. شکل (۱) شمای یک سیستم بازیافت و انتقال حرارت را نشان می دهد.

 

 

 شکل ۱- تجهیزات بازیافت و انتقال حرارت

۲-سابقه تاریخی:

در سال ۱۸۸۸ اولین تولید کننده همزمان برق و حرارت در آلمان شروع بکار نمود. در این سال در شهر هامبورگ از حرارت حاصل از تولید برق بمنظور تأمین حرارت تالار شهر (City Hall) استفاده شد. هم اکنون در بسیاری از نقاط جهان از سیستم‌های تولید همزمان استفاده میشود. جدول (۱) لیست ۱۰ کشور جهان و درصد تأمین حرارت بوسیله سیستم‌های تولید همزمان به نسبت کل حرارت مصرفی در این کشورها را نشان می‌دهد.

 

جدول ۱- اطلاعات مربوط به ۱۰ کشور استفاده کننده عمده سیستمهای تولید همزمان

نام کشور درصد حرارت تأمین شده به روش متمرکز به کل تقاضای حرارت سهم CHP طول خطوط انتقال آب گرم (km)
ایسلند ۸۵%
روسیه ۷۰%
لهستان ۵۲% ۱۶۳۹۲
فنلاند ۵۰% ۳۶% ۲۳۹۰۰
دانمارک ۵۰% ۶۲% ۲۳۹۰۰
سوئد ۴۲% ۶% ۱۱۱۸۰
جمهوری چک ۲۲% ۲۵۰۱
اطریش ۱۴% ۲۵% ۲۶۴۶
آلمان ۱۲% ۸% ۱۷۴۹۶۹
کره ۴% ۲۵% ۲۶۴۶

 

۳-مزایای استفاده از این روش به شرح زیر می باشد:

۱-۳-ارتقاء بهره وری انرژی:

در واحدهای تولید همزمان برق و حرارت، تلفات به حداقل می‌رسد. بازده کلی این واحدها بین ۸۰ تا ۹۰ درصد خواهد بود، این در حالی است که در یک نیروگاه متداول بازده حرارتی بین ۴۰ تا ۵۰ درصد است. شکل (۲) مقایسه یک نمونه نیروگاه حرارتی معمول و یک واحد CHP و تلفات آنها را نشان می‌دهد.

 

شکل ۲- مقایسه بازده انرژی در نیروگاههای معمول و نیروگاههای تولید همزمان

 

۲ ۳- تأمین حرارت مطمئن و انعطاف پذیری

اکثر نیروگاههای موجود از نوع سیکل بخار هستند که اصولا این نیروگاهها برای پیک مصرف مناسب نبوده و باید همیشه در شبکه سراسری مازاد تولیدوجود داشته باشد تا شبکه دچار افت جریان نشود. این موضوع باعث هدر رفتن انرژی زیادی می شود و همچنین در شب ها قابلیت خاموش شدن نداشته که همین امر هم انرژی زیادی را هدر می دهد در حالی که ژنراتورهای  CHPبه وسیله ی یک ترموستات ساده قابلیت خاموش شدن به صورت لحظه ای را خواهند داشت که راندمان انرژی را بسیار افزایش خواهد داد. همچنین میزان تولید برق و حرارت، با توجه به تقاضای آنها قابل تغییر است.

 

۳-۳– محیط زیست

راندمان بالای واحدهای تولید همزمان، این واحدها را بعنوان راه حلی قابل قبول برای تبدیل انرژی مطرح نموده است. همچنین بازدهی بالای این واحدها، باعث میشود تولید دی اکسید کربن و سایر آلاینده‌ها نظیر ترکیبات گوگردی و اکسیدهای نیتروژن کاهش یابد. از سوی دیگر در کشورهایی که قوانین سخت گیرانه زیست محیطی در آنها اعمال میشود با کاهش تعداد واحدهای تبدیل سوخت به حرارت مفید، کنترل واحدهای تولید آلاینده راحت‌تر انجام خواهد پذیرفت. همچنین متاسفانه اکثر نیروگاههای تولید برق از نوع خوراک مازوت بوده که به شدت آلاینده هستند و جایگزینی این سوخت با فرآوردهایی پاک تر از قبیل گاز طبیعی ضروری است.

 

۴– ۳– هزینه‌های کمتر

در توجیه پذیری واحدهای CHP‌ باید محدودیتهای مالی را بدقت لحاظ نمود. لازمست در هر ناحیه انرژی های رقیب با واحدهای تولید همزمان مقایسه و تصمیم گیری بدقت انجام پذیرد. معمولاً واحدهای تولید همزمان به سرمایه گذاری بیشتری نسبت به سیستم‌های معمول تبدیل انرژی نیاز دارند. ولی باید دقت داشت که میزان مصرف انرژی در آنها بسیار پایین‌تر است: بعبارت دیگر، هزینه‌های متوسط تبدیل یک واحد انرژی در واحدهای CHP پایین‌تر از سایر روشهاست.

 

۵۳- استفاده هرچه بیشتر از فضای ساختمانها

با استفاده از واحدهای تولید همزمان، تجهیزات نصب شده در تأسیسات گرمایشی ساختمانها کاهش می‌یابد، به همین دلیل فضای بیشتری در ساختمانها قابل استفاده خواهد بود.

 

۶- ۳- هزینه‌های پایین‌تر تعمیرات و نگهداری

با توجه به اینکه برای استفاده از حرارت تولیدی در یک واحد تولید همزمان، تجهیزات کمتری در هرواحد مصرفی مورد نیاز است، هزینه‌های تعمیرات و نگهداری تجهیزات نیز کمتر خواهد شد.

 

۷-۳-انعطاف پذیری در مصرف سوخت:

با توجه به منابع عظیم گاز در کشور و مشکلاتی از قبیل عدم امکان  ذخیره سازی گاز در میادین غیر مشترک ، مزیت نسبی حال و حاضر کشور در مصرف  گاز می باشد که می توان با استفاده از این روش برای تولید انرژی،از مصرف دیگر فرآورده های نفتی به میزان قابل توجهی کاست.