توضیحات
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 …
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. 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.
شکل زیر یک سیکل ترکیبی CHP را نشان می دهد.
اهمیت CHP در کاهش مصرف انرژی
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. 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.
طراحی مبدل حرارتی واحد سیکل ترکیبی (CHP)
در این پروژه شبکه مبدل های حرارتی سیکل ترکیبی CHP در نرم افزار (pinch) Aspen Energy Analyzer طراحی شده است. شکل زیر بخشی از اطلاعات دمایی جریان ها در این طراحی را نشان می دهد.
جهت خرید پروژه و یا کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن، از طریق لینک زیر اقدام نمایید.