نیروگاه CHP چیست؟ (آشنایی با سیستم تولید همزمان برق و حرارت)

نیروگاه CHPیا سیسم تولید همزمان برق و حرارت، یک سیستم تولید انرژی پایدار است که همزمان از منابع انرژی مانند گاز طبیعی، نفت، زباله و یا زغال سنگ برای تولید برق و حرارت استفاده می کند.

در این سیستم، گرما که در فرآیند تولید برق از دست می رود، به کارخانه ها و ساختمان ها برای گرمایش و سرمایش ارسال می شود. این سیستم در مقایسه با سیستم های تولید برق مبتنی بر سوخت های فسیلی دیگر، به دلیل بهره وری بیشتر و کاهش آلایندگی، از مزایای بسیاری برخوردار است.

در سیستم CHP، از موتور های داخل احتراقی، توربین های گازی، و یا سلول های سوختی برای تولید برق استفاده می شود. این سیستم در برخی کشورها به عنوان یک راهکار برای کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی و افزایش بهره وری انرژی مورد استفاده قرار می گیرد. برای آشنایی بیشتر با این نوع سیستم ها، این مقاله از وبسایت کامیاب مرام – نمایندگی فروش محصولات دلتا در ایران را از دست ندهید.

نیروگاه CHP  چیست؟

تولید همزمان برق و حرارت یا CHP به معنای Combined Heat and Power است که به صورت همزمان از یک منبع انرژی برای تولید برق و گرما استفاده می کند. در این سیستم، انرژی حرارتی که در فرآیند تولید برق از دست می رود، برای گرمایش ساختمان ها، فرآیندهای صنعتی و یا سایر مصارف حرارتی منتقل می شود.

در نیروگاه CHP، یک منبع سوخت مانند گاز طبیعی، نفت، زغال سنگ و یا سایر منابع انرژی مورد استفاده قرار می گیرد. سپس، این منبع سوخت در یک توربین گازی یا با استفاده از موتور داخلی احتراقی به انرژی برقی تبدیل می شود. در فرآیند تولید برق، حرارتی نیز به خارج از سیستم دور ریخته می شود که در سیستم CHP، این حرارت به صورت مستقیم برای تولید گرما استفاده می شود.

استفاده از نیروگاه CHPمی تواند به بهبود بهره وری انرژی و کاهش هزینه های انرژی منجر شود. همچنین، با استفاده از این سیستم، می توان به کاهش آلودگی هوا، تضمین پایداری انرژی و کاهش انتقال انرژی نیز کمک کرد. به همین دلیل، نیروگاه CHPبه عنوان یک راهکار پایدار برای تولید همزمان برق و حرارت در ساختمان ها و صنایع شناخته شده است.

فناوری سیستم  CHP

فناوری سیستم تولید همزمان برق و حرارت (CHP) می تواند بر اساس نوع سوخت و نوع تکنولوژی تولید برق و حرارت متفاوت باشد. در زیر به برخی از فناوری های CHP معروف اشاره شده است:

• موتور داخلی احتراقی: در این فناوری، سوخت به داخل موتور داخل احتراقی تزریق می شود که با احتراق سوخت، حرارت و انرژی برقی تولید می شود.
• توربین گازی: در این فناوری، هوا به داخل توربین تزریق می شود و سپس توسط سوخت احتراقی، توربین چرخانده می شود که باعث تولید برق و حرارت می شود.
• سلول سوختی: در این فناوری، سوخت از طریق سلول سوختی با هوا و اکسیژن واکنش داده می شود و انرژی برقی و حرارتی تولید می شود.
• میکرو توربین ها: این فناوری شامل توربین های کوچکی هستند که می توانند با استفاده از گاز طبیعی، نفت یا سوخت های فسیلی دیگر، برق و حرارت تولید کنند.
• سیکل ترکیبی: در این فناوری، از ترکیب توربین گازی و موتور داخلی احتراقی استفاده می شود که باعث بهبود بهره وری و کاهش آلاینده ها می شود.

همچنین، فناوری های CHP می توانند بر اساس اندازه و مقیاس نیز متفاوت باشد. مثلاً، CHP برای ساختمان های کوچک و متوسط می تواند از موتور داخلی احتراقی و یا میکرو توربین استفاده کند، در حالی که CHP برای صنایع بزرگتر ممکن است از توربین گازی و یا سلول سوختی استفاده کند.

عملکرد سیستم نیروگاه CHP

سیستم تولید همزمان برق و حرارت (CHP) به دو صورت مستقیم و غیرمستقیم عمل می کند. در نیروگاه CHPمستقیم، حرارتی که در فرآیند تولید برق از دست می رود، مستقیماً برای تولید گرما و استفاده در فرآیندهای حرارتی دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. در نیروگاه CHPغیرمستقیم، هم زمان با تولید برق، حرارتی به صورت فراورده های نظیر بخار و آب گرم تولید می شود که می تواند برای تولید گرمایش و گرمایش آب استفاده شود.

نیروگاه CHPمی تواند به بهبود بهره وری انرژی و کاهش هزینه های انرژی منجر شود. به عنوان مثال، در سیستم های CHP، هنگام تبدیل سوخت به برق و حرارت، کاهش عدم کاربرد و اتلاف انرژی به دلیل استفاده از حرارت داغ خروجی برای تولید گرما، به عنوان یک فرآیند مستقیم، ممکن است آن را به یک سیستم بسیار کارآمد و موثر تبدیل کند. این به معنی این است که با استفاده از CHP، می توان در مصرف سوخت صرفه جویی کرد و همچنین هزینه های انرژی را کاهش داد.

در سیستم CHP، به دلیل استفاده همزمان از برق و حرارت، حداقل ۳۰ درصد از انرژی سوخت به صورت حرارت و حداقل ۴۰ درصد به صورت برق تولید می شود. این به معنی این است که در مقایسه با سیستم های تولید فقط برق، در سیستم های CHP، از سوخت بیشتری استفاده می شود و این می تواند باعث کاهش هزینه های انرژی و کاهش آلاینده ها شود.

همچنین، نیروگاه CHPبه دلیل بهبود بهره وری انرژی، می تواند به جلوگیری از انتقال انرژی به دور از محل تولید انرژی کمک کرده و در نتیجه به افزایش پایداری سیستم انرژی کمک می کند.

عملکرد یک مولد برق حرارتی

راندمان یک مولد برق حرارتی (تولید همزمان برق و حرارت) بستگی به نوع نیروگاه CHPو تکنولوژی مورد استفاده دارد. اما در کل، راندمان نیروگاه CHPدر مقایسه با سیستم های تولید تنها برق بیشتر است زیرا در سیستم CHP، از حرارتی که در فرآیند تولید برق از دست می رود، برای تولید گرما استفاده می شود که می تواند به بهبود بهره وری انرژی و کاهش هزینه های انرژی منجر شود.

معمولاً، راندمان نیروگاه CHPبین ۷۰ تا ۹۰ درصد است، در حالی که راندمان سیستم های تولید تنها برق بین ۳۵ تا ۴۵ درصد قرار دارد. در واقع، از هر واحد سوختی که در نیروگاه CHPاستفاده می شود، بیشترین میزان انرژی ممکن برای تولید برق و حرارت به دست می آید.

همچنین، راندمان نیروگاه CHPمی تواند بستگی به عواملی مانند نوع سوخت، فناوری مورد استفاده، عمر سیستم و میزان تعمیر و نگهداری داشته باشد. برای مثال، استفاده از سوخت هایی با راندمان بالا مانند گاز طبیعی، می تواند به بهبود راندمان نیروگاه CHPکمک کند. همچنین، تکنولوژی های جدید و بهتر برای تولید برق و حرارت می توانند به بهبود راندمان نیروگاه CHPکمک کنند و باعث بهبود بهره وری انرژی و کاهش هزینه های انرژی شوند.

معرفی کاربرد های سیستم CHP

سیستم تولید همزمان برق و حرارت (CHP) با توجه به مزایای آن، در بسیاری از کشورها به عنوان یک راهکار آیین نامه ای و حتی فرهنگی برای تولید و استفاده انرژی، مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از کاربردهای نیروگاه CHPعبارتند از:

• ساختمان های بزرگ: نیروگاه CHPبه عنوان یک راهکار ایده آل برای تأمین برق و گرما در ساختمان های بزرگ مانند بیمارستان ها، فرودگاه ها، مراکز خرید و مجتمع های مسکونی استفاده می شود.
• صنایع بزرگ: در صنایع بزرگی مانند فولاد، سیمان، شیمیایی و… که نیاز به برق و گرما دارند، نیروگاه CHPبه عنوان یک راهکار بهینه برای تأمین این نیازها استفاده می شود.
• مراکز تولید: نیروگاه CHPبه عنوان یک راهکار مناسب برای تولید برق و گرما در مراکز تولید مانند کارخانجات، کارگاه ها و پالایشگاه ها استفاده می شود.
• تأسیسات گرمایشی و سرمایشی: نیروگاه CHPبه عنوان یک راهکار مناسب برای تأمین انرژی برای تأسیسات گرمایشی و سرمایشی مانند انبارهای سرد، ساختمان های مسکونی و تجاری و… استفاده می شود.
• سکونتگاه های روستایی و مناطق محروم: در سکونتگاه های روستایی و مناطق محروم که دسترسی به برق و گاز ندارند، نیروگاه CHPبه عنوان یک راهکار اقتصادی و پایدار برای تأمین انرژی استفاده می شود.

با توجه به اینکه نیروگاه CHPبه صورت یک راهکار برای تولید و استفاده انرژی، در بسیاری از صنایع و نقاط مختلف جهان مورد استفاده قرار می گیرد، می توان گفت که این سیستم برای تأمین نیازهای انرژی در شرایط مختلف، بسیار مناسب است.

معرفی مزایای سیستم CHP

سیستم تولید همزمان برق و حرارت (CHP) یا سیستم تولید گرما-برق، به دلایل زیادی از جمله بهره وری بالا، کاهش هزینه های انرژی، کاهش آلودگی هوا و افزایش پایداری انرژی، جایگاه مهمی در تولید انرژی پایدار دارد. بعضی از مزایای نیروگاه CHPعبارتند از:

• بهبود بهره وری انرژی: در سیستم CHP، انرژی حرارتی که در فرآیند تولید برق تلف می شود، به صورت مستقیم به گرمایش و سرمایش ساختمان ها یا پردازش های صنعتی منتقل می شود. این باعث افزایش بهره وری انرژی و کاهش ضایعات انرژی می شود.
• کاهش هزینه های انرژی: با تولید همزمان برق و حرارت، هزینه های انرژی کاهش می یابد و برای ساختمان ها و صنایع، کارآیی بیشتری دارد.
• کاهش آلودگی هوا: نیروگاه CHPبه دلیل استفاده از منابع انرژی پایدار و کاهش تلفات انرژی، می تواند کمک شایانی به کاهش آلودگی هوا کند.
• تضمین پایداری انرژی: با استفاده از سیستم CHP، تضمین می شود که ساختمان ها و صنایع در مورد مشکلات احتمالی در تأمین انرژی نگران نباشند.
• کاهش انتقال انرژی: با استفاده از سیستم CHP، انتقال انرژی از مراکز تولید به مصرف کنندگان کوتاه تر می شود و هزینه های انتقال انرژی نیز کاهش می یابد.

به طور کلی، نیروگاه CHPبه دلیل مزایای فراوانی که دارد، یک راه حل پایدار برای تولید همزمان برق و حرارت است.

معرفی معایب سیستم CHP

سیستم تولید همزمان برق و حرارت (CHP) در مقایسه با سیستم های تولید تنها برق، به مزایای زیادی مانند بهبود بهره وری انرژی، کاهش هزینه های انرژی و کاهش آلاینده ها دارد. اما همانطور که در هر سیستمی، در نیروگاه CHPنیز معایبی وجود دارد که بهتر است در نظر گرفته شود. برخی از معایب نیروگاه CHPعبارتند از:

• هزینه نصب و راه اندازی: نیروگاه CHPبسیار پیچیده است و نیاز به تجهیزات و تاسیسات خاص دارد که ممکن است هزینه نصب و راه اندازی آن بیشتر از سیستم های تولید تنها برق باشد.
• نیاز به سرمایش: در برخی موارد، نیروگاه CHPنیاز به سرمایش دارد که می تواند باعث افزایش هزینه های خنک کننده و مصرف انرژی شود.
• نیاز به نگهداری و تعمیرات: نیروگاه CHPپیچیده است و نیاز به نگهداری و تعمیرات دوره ای دارد. این موضوع می تواند هزینه های نگهداری و تعمیرات را افزایش دهد.
• دقت در طراحی و نصب: نیروگاه CHPبرای بهره برداری بهینه، نیاز به طراحی دقیق و نصب صحیح دارد. در صورت عدم توجه به جزئیات طراحی و نصب، عملکرد نیروگاه CHPممکن است کاهش یابد.
• نیاز به مدیریت کنترلی: برای بهره برداری بهینه سیستم CHP، نیاز به مدیریت کنترلی دقیق دارد. این موضوع نیاز به تجهیزات و نرم افزارهای خاص جهت کنترل و مدیریت نیروگاه CHPرا ایجاب می کند.

در کل، نیروگاه CHPبا پیچیدگی و نیاز به نگهداری و تعمیرات دوره ای، هنوز در برخی کشورها به نسبت سیستم های تولید تنها برق کمتر استفاده می شود.

تفاوت بین CHP و CCHP

CHP، که مخفف Combined Heat and Power است، به سیستمی اشاره دارد که در آن یک ژنراتور گازسوز همزمان برق و حرارت تولید می کند. در این سیستم، حرارت تولید شده به منظور گرمایش فضاها یا آب مورد استفاده قرار می گیرد.

از سوی دیگر، CCHP به مفهوم Combined Cooling, Heat and Power اشاره دارد. در این نوع سیستم، علاوه بر تولید برق و حرارت، حرارت به دست آمده همچنین برای تولید سرمایش نیز بهره برداری می شود. به عبارت دیگر، در CCHP، حرارت تولید شده توسط ژنراتور گازسوز نه تنها برای گرما، بلکه با استفاده از چیلرهای جذبی، برای سرمایش نیز به کار می رود.

بنابراین، تفاوت اصلی این دو سیستم در این است که در سیستم CHP، حرارت فقط برای گرمایش اعمال می شود، در حالی که در CCHP، حرارت تولیدی به نحو موثری به هر دو گرما و سرمایش تبدیل می شود. این ویژگی CCHP به افزایش کارایی و بهره وری انرژی کمک می کند.

کلام آخر

در این مقاله به معرفی نیروگاه CHPپرداختیم و گفتیم که CHP چیست و کاربرد آن چیست. همچنین در مورد عملکرد نیروگاه CHPو معایب و مزایای آن صحبت کردیم. امیدواریم خواندن این مقاله توانسته باشد به شما برای آشنایی هرچه بیشتر در مورد این سیستم کمک کرده باشد و از آن لذت برده باشید. همچنین می توانید نظرات و سوالات خود را در بخش دیدگاه ها ثبت نمایید.