مقالات
در حال خواندن
سیستم های تولید همزمان برق و حرارت ؛ میکرو CHP
0

سیستم های تولید همزمان برق و حرارت ؛ میکرو CHP

توسط محسن نادری۲۳ مرداد, ۱۳۹۶

تولید همزمان گرما و برق (به انگلیسی: Combined Heat and Power) یا به اخنصار تولید هم‌زمان معروف به CHP، یکی از مهم‌ترین کاربردهای تولید پراکنده است؛ که عبارت است از تولید همزمان و توأم ترمودینامیکی دو یا چند شکل انرژی از یک منبع ساده اولیه.

فناوری سیستم CHP :
معمولاً برق مورد نیاز واحدهای صنعتی، ساختمانهای تجاری و ساختمانهای مسکونی از نیروگاههای عمده کشور تأمین می شود. در حالیکه نیاز حرارتی تمام آنها در همان محل تولید می گردد. اما روش دیگری که از دیر باز وجود داشته و امروزه توجه بیشتری را معطوف خود کرده که تولید همزمان بر ق و حرارت است . که عبارتست از تولید همزمان برق ، یا توان محوری و حرارت مفید توسط یک سیستم.
سال ها پیش این فناور ی برای اولین بار در نیروگا ههای سیکل بخار بکار رفته و از بخار استخراج شده از سیکل برای مصارف گرمایشی کارخانه و واحدهای اطراف آن استفاده می شده است . این عمل گرچه کمی باعث کاهش راندمان نیروگاه بوده اما با تأمین حرارت مورد نیاز واحد از مصرف حجم زیادی سوخت جلوگیری می کرده است. خوشبختانه این ایده تنها به نیروگا ههای بخار محدود نشد و در طی این سا لها ، بویژه درسال های اخیر ، فناوری تولید مشترک برق و حرارت ، که بهره وری بالایی را در مصرف انرژی بدنبال دارد ، به سایر مولدهای تولید قدرت ( مکانیکی یا الکتریکی ) گسترش داده شد . به عبارت دیگر امروزه می توان با پیشرف ت های صورت گرفته ، هر سیستم مولد قدرتی با هر اندازه و کاربرد را به صورت یک واحد مشترک طراحی نمو د . به این ترتیب علاوه بر تولید توان الکتریکی یا مکانیکی توسط دستگاه ، امکان استحصال حرارت اتلافی مولد یا موتور بصورت انرژی گرمایی قابل استفاده وجود دارد. امروزه بدلیل توجه خاصی که به این نوع سیستمها می شود و نیز اهمیت کاربرد آن در دنیای امروز و نهادینه کردن فرهنگ استفاده از آن ، در ادبیات مهندسی بجای اصطلاح دیر آشنای Cogeneration از عنوان ” سیستم ترکیبی حرارت و قدر ت Combined Heat and Power ” استفاده می شود.
بنابراین سیستم CHP در اصل یک فناوری جدید محسوب نمی شود. اما آنچنان پیشرفت و گسترش یافته است که کمتر شباهتی با مفهوم کلمه مترادفش Cogeneration دارد.

سیستم‌های میکرو CHP موتوری در حال حاضر از چند تکنولوژی مختلف استفاده می‌کنند:

  • پیل سوختی (fuel cell)
  • موتور درون‌سوز (internal combustion engine)
  • موتور استرلینگ (Stirling engine)
  • موتور بخار (steam engine) که به صورت سنتی از آب و یا مواد شیمیایی آلی مانند مبردها (refrigerants) استفاده می‌کند
  • میکروتوربین (microturbine)

مزایای این سیستم :

در این سیستم‌ها، بازده انرژی افزایش قابل توجهی می‌یابد. ایران در سیستم‌های معمولی خود، ۲۰ درصد از انرژی ورودی به انرژی مفید تبدیل می‌شود. این میزان در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی به ۴۰ درصد می‌رسد. البته نباید تلفات زیاد انرژی در خطوط انتقال نیرو و مصارف داخلی نیروگاه‌ها را نادیده گرفت. در سیستم CHP حدود ۸۰ درصد از انرژی ورودی به انرژی مفید تبدیل می‌شود. اگر از پیل سوختی استفاده شود، بازده به ۹۰ درصد می‌رسد.

از دیگر مزایای این سیستم، کاهش هزینه‌های انرژی اولیه برای مصرفکنندگان است در سیستم‌های معمولی مصرفکننده مجبور است برق را از شبکه‌های تولید و توزیع برق خریداری کند. برای مصارف گرمایشی نیز باید گاز طبیعی یا فسیلی خریداری شود. در سیستم CHP، مصرفکننده از شبکه برق مستقل شده و چون از گاز و یا سوخت فسیلی در بالاترین حد بهره‌وری استفاده می‌کند، هزینه‌هایش به شدت پایین می‌آیند.

در CHPها، از یک مبدل برای تبدیل برق از DC به AC در خروجی سیستم استفاده می‌شود که باعث یکنواخت شدن و بدون نوسان بودن ولتاژ و فرکانس می‌شود و هیچ آسیبی به دستگاه‌ها و تجهیزات برقی وارد نمی‌آید. در صورتی که برق شبکه‌ها، دارای نوسان ولتاژ و افت فرکانس بوده و مقدار زیادی از انرژی الکتریسیته، از طریق خطوط انتقال نیرو به هدر می‌رود. در CHP از آنجا که برق در محل مصرف، تولید می‌شود، این بخش از تلفات به صفر می‌رسد. تولیدکنندگان برق از این طریق می‌توانند بخشی از برق تولیدی خود را در ساعات اوج مصرف، به شبکه برق بفروشند. تولید همزمان گرما و برق، می‌تواند علاوه بر افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده نیز گردد.

میزان مصرف

اگر چه ترکیب حرارت و برق قبل از سال ۱۹۰۰ مورد استفاده قرار می گرفت، اما در قرن بیستم، زمانی که تولید برق متمرکز تر شد و از نیروگاه های زغال سنگ برای تولید برق استفاده شد و زمانی که مجبور شدند مولدهای برق را به دور از مراکز پر جمعیت بفرستند،CHP دیگر مقرون به صرفه نبود. اما بعد از اتفاقات حیرت آور در ارتباط با نفت در دهه ۱۹۷۰، مزایای بهره وری این سیستم بسیاری از کشورها را به تجدید نظر درباره این فن آوری متقاعد کرد. اکثر سیستم هایCHP در بخش های مصرف کننده انرژی از جمله صنایع کاغذ و چاپ، مواد شیمیایی، فلزات و پالایش نفت و پردازش مواد غذایی، که با هم ۸۰ درصد از منابع جهان را استفاده می کنند دیده می شوند. از آنجا که CHP متکی بر فن آوری های گوناگونی است که از انواع سوخت از جمله انرژی های تجدید پذیر استفاده می کنند، این سیستم می تواند یک راه سازگار با محیط زیست برای تولید برق باشد. داده های اخیر نشان می دهد که گاز طبیعی ۵۳ درصد از ظرفیت منابع CHP جهان را تشکیل می دهد. سهم سوخت های تجدید پذیر مانند بیومس و منبع زمین گرمایی در حدود ۶ درصد است، و همراه با زباله های جامد شهری و گاز حاصل از دفن زباله شروع به جلب توجه همگان کرده اند.

سهم کشورهای دارنده CHP

سهم کشورهای دارنده CHP

ویدیو بررسی این سیستم :

در این فیلم یک سیستم CHP خانگی نشان داده می شود که از انواع سوخت های مایع و گاز م توان در راهبری آن استفاده نمود. همچنین این سیستم توانایی تولید برق در دو رنج ۳.۵ کیلو وات و ۷.۵ کیلو وات را دارد و با دستیابی به دانش فنی آن امان تولید این سیستم در داخل کشور مقدور می باشد. این سیستم علاوه بر تولید برق برای یک سیستم تولید حرارت نیز می نماید. و یک سیستم CHP کامل می باشد.

واکنش شما چیست؟
I like it
100%
interested
0%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
محسن نادری
دانشجوی مهندسی مکانیک - برنامه نویس و کارشناس امنیت شبکه

پاسخ بدهید