نشریه شماره   225   هفته نامه آرشیو PDF پیام ساختمان

استفاده بهینه از انرژی‌های نو

کد مطلب: 3309
امروزه در تمام دنیا مدیریت انرژی و استفاده بهینه از انرژی‌های نو به‌عنوان ضرورتی حیاتی برای کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی و رسیدن به توسعه پایدار مطرح است، تا آنجا كه حفاظت از محیط‌زیست به علت آلودگی و فناپذیر بودن منابع فسیلی، استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر را سرعت بخشیده است. افزایش جمعیت، رشد اقتصادی نیز مزید بر علت شده است كه استفاده از انرژی‌های نو را با توجه به توجیه اقتصادی آنها ضروری می‌سازد. برای مثال؛ انرژی خورشید به‌عنوان یکی از مهم‌ترین منابع تولید انرژی پاك از طریق ساخت آبگرمکن و صفحات خورشیدی به بهترین نحو قابل دریافت و بهره‌برداری است. همچنین از انرژی باد برای تولید برق استفاده می‌شود و با استفاده از تجهیزات تولید برق و حرارت همزمان (CHP) ، برق در محل مصرف تولیدشده و ضمن حذف تلفات ناشی از انتقال از حرارت هدررفته برای تولید گرما  نیز استفاده می‌شود.
برق و حرارت یكپارچه
یكی از مواردی که باید برای تولید انرژی ارزان و پاك در یک‌خانه سبز موردتوجه قرار گیرد، نصب و استفاده از تجهیزاتی به نام (CHP) است که از اتلاف انرژی به بهترین شکل جلوگیری می‌کند. این سیستم‌ها در عین تولید برق، حرارت قابل‌توجهی نیز تولید می‌کنند و به‌صورت كاملاً اقتصادی از حرارت اتلافی به‌عنوان منبع تأمین انرژی استفاده می‌كنند. ژنراتورهای تولید برق حداكثر توان 37 درصدی را تأمین می‌كنند، درحالی‌که موتورهای تولید همزمان برق و حرارت بازدهی در حدود 90 درصد را پوشش می‌دهند. همچنین برق تولیدی می‌تواند در محل تولید، مصرف‌شده و یا اینكه به شبكه سراسری برق فروخته شود.
اتصال دستگاه‌های  (C.H.P)به دستگاه‌های متداول گرمایشی و سرمایشی جهت پوشش نیاز در اوج مصرف امری امکان‌پذیر است. همچنین می‌توان از تجهیزات ذخیره گرما برای زمان‌های پیك مصرف گرمایشی استفاده كرد. سیستم‌های نسل سه  (CCHP)با استفاده از چیلر می‌توانند علاوه بر تولید همزمان برق و حرارت، سرمای مورد نیاز را هم تأمین كنند.
امروزه سیستم تولید همزمان برق و حرارت به دلیل راندمان بالای انرژی، افزایش قابلیت اطمینان، نقش آن در مدیریت مصرف سوخت و پاكیزگی محیط‌زیست مورد استقبال ویژه‌ای قرارگرفته است. دولت نیز با تشكیل واحدهای جلب مشاركت در شركت توانیر، برق‌های منطقه‌ای و شركت‌های توزیع و اعمال سیاست‌های حمایتی ازجمله خرید تضمینی برق، پرداخت وام، معافیت از پرداخت هزینه ترانزیت برق و ...گام‌های مؤثری جهت جذب سرمایه‌گذار در این زمینه برداشته است.
فرایند تولید همزمان برق و حرارت
در مدل‌سازی سیستم تولید همزمان برق و حرارت، فرض شده است که می‌توان، تلفات ناشی از گازهای داغ خروجی از توربین‌های گازی را به‌صورت بازیافت حرارت، وارد شبکه تولید همزمان برق و حرارت کرد. انتخاب‌های مطرح برای استفاده از بازیافت حرارت، استفاده از نیروگاه سیکل ترکیبی معمولی برای تولید برق، استفاده از بویلر بازیافت حرارت برای تولید آب گرم و استفاده از توربین بخار پس‌فشاری برای تولید برق و آب گرم است. بر اساس اطلاعات موجود، بازده توربین گازی پس از نصب سیستم بازیافت حرارت، از حدود ۳۴ درصد به بیش از ۷۰ درصد افزایش پیدا می‌کند لذا تلفات توربین‌های گازی از حدود ۶۶ درصد به کمتر از ۳۰ درصد می‌رسد.
سیستم CHP، دارای یک مولد قدرت، مبدل‌های حرارتی  بازیافت گرما، ژنراتور، لوله‌ها و اتصالات و دیگر تجهیزات نظیر پمپ‌ها و عایق‌ها و غیره است. اگر این سیستم مجهز به مصارف سرمایشی شود، به یک چیلر تراکمی یا جذبی نیاز دارد. به این نوع سیستم‌ها CCHP می‌گویند که از توانایی تولید همزمان برق، گرما و سرما برخوردارند.
مولد قدرت اولیه در سیستم‌های CHP، معمولاً موتورهای احتراقی، توربین گازی، میکروتوربین و پیل سوختی است. کیفیت گرمای خروجی هر یک از این فناوری‌ها، متفاوت بوده و بسته به کاربردهای مختلف و نیاز گرمایشی، می‌توان یکی از آنها را به کار برد. امروزه ازنظر هزینه نصب و راه‌اندازی، موتورهای احتراقی دارای پایین‌ترین قیمت و سیستم‌های پیل سوختی با توجه به اینکه هنوز به مرحله تجاری شدن نرسیده‌اند، بالاترین هزینه را دارند.
 در این سیستم‌ها، بازده انرژی افزایش قابل‌توجهی می‌یابد. در سیستم‌های معمولی، 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 به‌شدت پایین می‌آیند.