نیروگاه تولید برق و انرژی cchp

مدیریت انرژی

انرژی نقش ویژه ای در رشد اقتصادی، رفاه اجتماعی، بهبود کیفیت زندگی و امنیت یک جامعه ایفا می کند. پژوهش های جهانی نشان می دهند میان توسعه ی یک کشور و میزان انرژی مصرفی آن، رابطه ی مستقیمی برقرار است و از این رو دسترسی کشورهای در حال توسعه به انواع منابع جدید انرژی، به منظور پیشرفت و بهبود وضع اقتصادی آن ها اهمیت ویژه ای دارد.

در این میان انرژی الکتریکی از عوامل اصلی و زیربنایی رشد و شکوفایی بخش های صنعتی، اقتصادی و اجتماعی است به طوری که می توان گفت یکی از شاخص های ارزیابی و پیشرفت کشورها، شاخص افزایش ظرفیت تولید و توزیع انرژی الکتریکی است.

در سال ها ی اخیر نوعی آگاهی و توجه به افزایش بی رویه ی مصرف انرژی و نیز واقعیت فناپذیر بودن سوخت های فسیلی سبب شده است که مطالعات همه جانبه ای در سطح جهانی با هدف کاهش میزان مصرف انرژی و نیز کاهش هزینه های تولید انرژی، بدون ایجاد لطمه به روند توسعه ی کشورها، انجام پذیرد. این مطالعات باعث به وجود آمدن برنامه ها و استراتژی هایی موسوم به “مدیریت انرژی” گردیده است.

تعریف کلی مدیریت انرژی را می توان استفاده ی صحیح و موثر از انرژی برای دستیابی به بیشترین سود با کمترین هزینه جهت افزایش موقعیت رقابتی در بازار دانست که این امر نیازمند تنظیم و بهینه نمودن استراتژی مصرف انرژی، استفاده از سیستم ها و دستورالعمل ها در جهت کاهش میزان مصرف انرژی بر واحد محصول و کاهش یا ثابت نگه داشتن هزینه های کل تولید است. در همین راستا کارکردهای مدیریت انرژی در یک سازمان اقتصادی را می توان در موارد زیر خلاصه نمود:

1-  تهیه ی طرح بهینه سازی مصرف انرژی در واحدها و فرآیندهای مختلف سازمان

2-  کاهش هزینه های انرژی و کاهش تلفات انرژی بدون اثرگذاری بر میزان و کیفیت تولید

3-  کنترل اثرات زیست محیطی تولید و مصرف انرژی

تولید همزمان

یکی از راه کارهایی که امروزه سیاست گذاران انرژی در دنیا از آن به عنوان ابزاری موثر و کارآمد در مدیریت انرژی بهره می برند، تولید انرژی بر مبنای روش تولید همزمان برق، حرارت و برودت (یا به اختصار تولید همزمان) است.

 تولید همزمان که نوعی خاص از روش تولید پراکنده است، عبارتست از تولید توام دو یا چند شکل از انرژی (مانند انرژی الکتریکی، حرارتی و برودتی) از یک منبع ساده ی اولیه (مانند انرژی شیمیایی سوخت های مختلف).

از آنجایی که در الگوی تولید همزمان، انرژی های اولیه مصرفی یعنی برق، حرارت و برودت از طریق یک سیستم با سوخت وروردی معین تامین می گردند، در نتیجه هزینه های تامین انرژی به طرز قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. در روش های رایج، مصرف کننده مجبور است برق مورد نیاز خود را از شبکه ی سراسری خریداری نموده و از سوی دیگر برای مصارف گرمایشی و سرمایشی خود نیز هزینه های جداگانه ای را متحمل شود. در حالی که در شیوه ی تولید همزمان که در قالب تولید پراکنده از آن استفاده می شود، مصرف کننده از شبکه ی سراسری برق مستقل شده و از سوی دیگر چون از محتوای انرژی سوخت ورودی نهایت بهره را می برد (تا 90%)، میزان و هزینه ی انرژی های مصرفی به شدت کاهش می یابد.

عناصر اصلی تشکیل دهنده ی سیستم های تولید همزمان

نیروگاه های CHP/CCHP از چهار بخش اصلی تشکیل شده اند: محرک اولیه، مولد(ژنراتور)، مبدل حرارتی و سیستم کنترل. در تولید همرمان ابتدا یک محرک اولیه (موتور یا توربین) انرژی شیمیایی سوخت را آزاد نموده و به توان مکانیکی در محور خروجی تبدیل می کند. سپس، محور محرک با یک ژنراتور کوپل شده و توان الکتریکی تولید می شود. منابع اتلاف انرژی گرمایی شامل حرارت ناشی از گازهای خروجی از محرک اولیه، سیکل آبی خنک کننده ی محرک اولیه و روغن استفاده شده به منظور روانکاری، شناسایی شده و با قرار دادن مبدل های حرارتی مناسب، گرمای اتلافی به شکل حرارت با دمای بالا (حرارت قابل استفاده) بازیافت می شود. با فراهم شدن امکان استحصال حرارت اتلافی در فرآیند تولید برق، خصوصیات منحصر بفرد سیستم های تولید همزمان برق و حرارت (CHP)، بدست می آید. همچنین این حرارت بازیافتی می تواند به عنوان انرژی مورد نیاز چیلرهای جذبی به منظور تامین نیازهای سرمایشی، مورد استفاده قرار گیرد. (CCHP)

تولید همزمان از گذشته تا امروز

توليد همزمان در اواخر 1880 در اروپا و امريكا پديد آمد. در اوايل قرن بيستم اغلب كارخانجات صنعتي، برق مورد نياز خود را با استفاده از ديگ هاي ذغال سوز و ژنراتورهاي توربين بخار توليد مي كردند. از طرفي در بسياري از اين كارخانجات، بخار داغ خروجي در فرآيندهاي صنعتي بكار گرفته مي شد، بطوري كه در اوايل سال 1900 در آمريكا، حدود 58% از كل توان توليد شده در نيروگاهها در محل، به شكل توليد همزمان بوده است.

هنگامي كه نيروگاه هاي برق مركزي و شبكه هاي قابل اطمينان برق ساخته شدند، هزينه هاي توليد و تحويل كاهش يافت و بدين سبب بسياري از مصرف کنندکان مانند كارخانجات صنعتي ترجیح می دادند از اين شبكه ها برق خريداري کرده و توليد برق خود را متوقف کنند.

در نتيجه استفاده از توليد همزمان كه 15% از مجموع ظرفيت الكتريسيته توليدي امريكا در سال 1950 را به خود اختصاص داده بود، در سال 1974 به 5% كاهش يافت. ساير عوامل كاهش استفاده از توليد همزمان عبارت بودند از: قانونمند شدن توليد برق، سهم اندك هزينه هاي خريد برق از شبكه در مجموع هزينه هاي جاري كارخانه ها، پيشرفت فناوري هايي نظير ديگ هاي بخار نيروگاهي، در دسترس بودن بودن سوخت هاي مايع و گازي با پايين ترين قيمت و نبود يا كمبود محدوديت هاي زیست محیطی.

دلایل محبوبیت سیستم های تولید همزمان

در سال 1973 پس از افزايش هنگفت قيمت سوخت مكانيكي و متعاقب آن بروز بحران انرژي در اغلب كشورهاي جهان، بار دیگر استفاده از توليد همزمان با روندي رو به رشد همراه گردید. در اثر كاهش منابع سوخت فسيلي و افزايش قيمت ها، اين سامانه ها كه بازده انرژي بیشتری داشتند، بسيار مورد توجه قرار گرفتند.

امروزه با پیشرفت های چشمگیر در فن آوری ساخت موتورهای گازسوز رفت و برگشتی (Reciprocating Gas Engines)، مبدل های حرارتی (Heat Exchangers) و سیستم های کنترلی، شیوه ی تولید همزمان نه تنها از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر، بلکه به راه کاری موثر در مدیریت انرژی کشورها تبدیل شده است. همچنین عوامل متعددی باعث گرایش کشورهای مختلف دنیا به بهره گیری از روش تولید همزمان شده است که چند نمونه از آن ها عبارتند از:

سهم تولید همزمان از مجموع انرژی تولیدی

در کشورهای مختلف نگاهی کوتاه به آمار تولید همزمان در دنیا، به خوبی نشانگر تاثیر مهم این فن آوری در مدیریت انرژی جهان امروز است.

در سال 2011، تولید همزمان به تنهایی بیش از 10 درصد ظرفیت تولید برق دنیا را به خود اختصاص داد. میانگین استفاده از تولید همزمان در اتحادیه اروپا به حدود 11 درصد و در برخی از کشورها مانند دانمارک به بیش از 50% کل ظرفیت تولید برق رسیده است. کشورهایی نظیر آمریکا و آلمان بین سال های 2007 تا 2011، رشدی 20 درصدی را در استفاده از فن آوری تولید همزمان تجربه کرده اند.

نسبت انرژی برق تولیدی با استفاده از روش تولید همزمان به کل انرژی تولید شده، در برخی از کشورهای توسعه یافته را در نمودار زیر مشاهده می کنید.

در نمودار های زیر میزان انرژی الکتریکی با استفاده از روش تولید همزمان در سال 2005 با چشم انداز آن در سال های 2015 و 2030 مقایسه شده است.

نسبت حرارت بازیافتی از نیروگاه های تولید همزمان به کل حرارت تولید شده در 27 کشور اروپایی

مقایسه ی تولید همزمان با تولید برق در نیروگاه های بزرگ

واقعیت این است که نيروگاه هاي بزرگ، هدر دهنده حجم عظيمي از انرژي هستند. عدم توجیه پذیری اقتصادی در بازیافت و انتقال انرژی حرارتی مولدهای مقیاس بزرگ به فواصل دور، راندمان تولید انرژی در این نیروگاه ها را به شدت کاهش می دهد. بهترين راندمان، مربوط به نيروگاه هاي حرارتي سيكل تركيبي نسل جديد است كه داراي راندمان نامی در حدود 60 درصد در محل تولید هستند. با احتساب تلفات 25 درصدی انرژی در گذر از شبکه های انتقال و توزیع، عدد راندمان در محل مصرف به بیش از 45% نخواهد رسید که البته در عمل 35%-37% است. در حالي كه راندمان نیروگاه های تولید پراکنده در مقیاس کوچک با بهره گیری از فن آوری CHP و CCHP، به عدد چشمگیر 90% در محل مصرف می رسد.

مزایای منحصر بفرد تولید همزمان

جمع بندی

امروزه تولید همزمان را می توان به کمک روش ها و فن آوری های گسترده و متنوعی پیاده سازی کرد. اما ایده ی اصلی همواره یکسان است: طراحی و ساخت یک سیستم مجتمع پربازده به منظور تولید انرژی الکتریکی در کنار بازیافت حرارت تولید شده در سیستم. که حرارت بازیافتی می تواند در گرمایش ناحیه ای (District Heating) و یا در فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

فن آوری پیشرفته ی مولد های مقیاس کوچک در کنار بازیافت موثر حرارت تولید و نیز به حداقل رسیدن تلفات ناشی از انتقال و توزیع برق (زیرا عموما سیستم های CHP/CCHP در محل مصرف یا نزدیکی آن راه اندازی می شوند)، بازده کلی سیستم های تولید همزمان را تا 90% افزایش داده است.

در عصر حاضر که بحران انرژی و هزینه های سنگین تامین آن و همچنین افزایش شدید آلاینده های زیست محیطی چالش جدی و مهمی را پیش روی تمامی کشورها قرار داده است، بهره گیری از راه کار تولید همزمان به عنوان یک روش تولید انرژی ارزان و پاک، گامی موثر در جهت کاهش هزینه ها و مدیریت صحیح منابع انرژی پیش روی ما قرار داده است.

از طرفی توجیه اقتصادی راه اندازی نیروگاه های تولید همزمان این فرصت را به سرمایه گذاران بخش خصوصی می دهد که حتی فارغ از دغدغه های مربوط به بحران انرژی و یا گسترش آلاینده های زیست محیطی و صرفا به منظور کسب درآمد، فرصت یک سرمایه گذاری امن، مطمئن و پربازده را در صنعت تولید انرژی کشور در اختیار داشته باشند.

گروه شرکت‌های تانیر در سال 1384 درقالب شرکت تولید ایستگاهی نیرو (تانیر) با احداث و بهره‌برداری از اولین نیروگاه مولد مقیاس کوچک به ظرفیت 1700 کیلووات در شهرک صنعتی نظرآباد، فعالیت خود را در تولید و عرضه برق در کشور آغاز نموده است.

شرکت تولید ایستگاهی نیرو (تانیر) در راستای اجرای تفاهم نامه فیمابین وزارت نیرو و وزارت صنایع در سال 1388 با اخذ مجوز توزیع و فروش برق از وزارت نیرو نسبت به تعمیر، نگهداری و توسعه شبکه برق شهرک صنعتی نظر آباد به عنوان اولین شرکت توزیع خصوصی آغازگر فعالیت توزیع خصوصی برق در کشور بوده است.

این شرکت با ابلاغ دستورالعمل توسعه مولد مقیاس کوچک و نیاز کشور به تولید پراکنده برق در تاریخ 1390 حوزه فعاليت‌هايش را به حوزه‌هاي «سرمایه‌گذاری»، «تعمیر و نگهداری»، «نصب و راه‌اندازی»، «بهره‌برداری» و «خرده‌فروشی برق» با نام گروه شرکت‌های تانیر »به عنوان «هلدینگ انرژی» گسترش داد. گروه شرکت‌های تانیر از شش شرکت اصلی به نام­های:

• شرکت خدمات انرژی تانیر
• شرکت تانیر خاصه
• شرکت تانیر ویژه
• شرکت تانیر واحد
• شرکت تانیر تک
• شرکت دانش‌بنیان تانیر
• تشکیل شده است که با تمام تلاش سعی دارد با استراتژی، سیاست­ها و اقدامات به موقع، رشد و توسعه خود را تضمین نماید. در همين راستا گروه شرکت­های تانیر با سرمایه‌گذاری برای احداث 130 مگاوات نیروگاه در پست‌های برق تهران و همچنین نصب و یا ارائه سرویس به بیش از 347 مگاوات نیروگاه (بیش از 70% از نیروگاه­های تولید پراکنده نصب شده در کشور) و تامین برق شبکه و مصرف‌کنندگان متقاضی موفق به اخذ رکوردهای کم نظیری در بخش برق شده است.