نشریه شماره ۶۲۷

معاونت نظارت راهبردی در راستای وظایف و مسولیت‌های قانونی، به منظور ایجاد هماهنگی و یكنواختی در برنامه ریزی و اجرای پروژه‌های صنعت برق با تشكیل گروهی از كارشناسان ذی صلاح در امور نظام فنی و با توجه به اهمیت مبحث فوق و ترویج استفاده از این سامانه‌ها و همچنین تهیه ملاك و ضوابط استفاده از سیستم‌های همزمان تولید برق و گرما (CHP)، تهیه نشریه شماره ۶۲۷ با عنوان مستندات پروژه‌های بهره‌ور CHP (‌سیستم‌های تولید همزمان برق و گرما‌) را در دستور كار قرار داد.

در سال‌های اخیر سیستم‌های تولید همزمان برق و گرما به دلیل مزایایی مانند كاهش تلفات سیستم توزیع (كه بالغ بر ۲۰ % كل ظرفیت توان نصب شده كشور است)، آزاد سازی ظرفیت خطوط انتقال، ناچیز بودن هزینه‌های بهر‌ه‌برداری، كمك به پایداری شبكه و … بسیار مورد توجه قرار گرفته است. اساس كار در این سیستم‌ها مبتنی بر بكارگیری و استفاده از تلفات حرارتی منبع محلی، تامین توان، به منظور استفاده در سیستم‌های گرمایشی است. در حالت عادی بازده‌ سیستم‌های تولید برق، كمتر از ۵۰٪ است. كه با بكارگیری ایده سیستم CHP این مقدار تا بیشتر از ۹۶ % قابل افزایش است. به همین دلیل در كشورهای مختلف بسیار مورد استقبال قرار گرفته است. در ایران نیز چند سالی است كه وزارت نیرو با در نظر گرفتن مشوق‌های مختلف در مناطق مختلف تصمیم بر به بكارگیری نیروگاه‌های كوچك CHP نموده و تلاش بسیار زیادی در توسعه این نوع سیستم‌ها کرده است.

مزایای استفاده از سیستم CHP

مهمترین مزیت استفاده از سیستم‌های‌ CHP در نشریه شماره ۶۲۷ نسبت به سیستم‌های تولید جداگانه حرارت و استفاده از برق شبكه برای خود استفاده كننده به شرح زیر است.

افزایش راندمان و كاهش قیمت انرژی مصرفی
دوره‌ی احداث كوتاه با قابلیت انتقال
در اختیار داشتن منبع تأمین انرژی با ضریب حفاظتی بالا (پدافند غیر عامل)
افزایش قابلیت اطمینان
كاهش اثر نوسانات شبكه
كاهش نگرانی‌های ناشی از نوسانات قیمت برق
منبع جدید كسب درآمد با فروش مازاد انرژی مصرفی
بهبود كیفیت توان

همچنین مزیت استفاده از سیستم CHP از دیدگاه ملی شامل موارد زیر است.

حذف تلفات انتقال و كاهش تلفات توزیع برق در قیاس با نیروگاه‌های بزرگ و متمركز
جلوگیری از افزایش ظرفیت شبكه
كاهش مصرف سوخت
كاهش انتشار آلاینده‌های زیست محیطی
عدم نیاز به سرمایه گذاری زیاد و امكان جذب مشاركت عمومی و سرمایه‌های متوسط
تأخیر و كاهش نیاز به سرمایه گذاری برای توسعه شبكه انتقال و توزیع
تأمین توان راكتیو
كاهش تراكم انتقال انرژی

موارد كاربرد تولید مشترك برق و حرارت

در واحدهایی كه بطور همزمان به حرارت و توان نیاز دارند، پتانسیل ایجاد تولید مشترك وجود دارد. كیفیت انرژی حرارتی مورد نیاز از نظر دما و فشار تعیین كننده‌ی نوع سیستم تولید همزمان است. هم چنین عواملی چون الگوهای بار، تقاضای برق و حرارت، در دسترس بودن سوخت، قابلیت اعتماد و اعتبار سیستم، بازگشت سرمایه و قوانین زیست محیطی، در انتخاب نوع و اندازه‌ی سیستم تولید همزمان مؤثر است.

صنایعی مانند نساجی، مواد غذایی، شیشه، فولاد، سیمان، پتروشیمی، پالایشگاه، آب شیرین كن، پزشكی، كاغذ و را دارا هستند. همچنین قابلیت استفاده از این سیستم‌های CHP در بخش‌های چوب قابلیت بكارگیری سیستم‌های اداری، تجاری و مجتمع‌های مسكونی كه نیاز به سیستم‌های تهویه مطبوع و آب گرم دارند، وجود دارد.

البته در صورتی كه سیستم مصرف انرژی خصوصیات زیر را داشته باشد، صرفه جوئی قابل توجه در هزینه انرژی بدست آمده و سیستم تولید مشترك مقرون به صرفه‌تر خواهد بود.

توربین بخار

سیستم‌های تولید همزمان با استفاده از دیگ بخار و توربین بخار از مرسومترین و مؤثرترین سیستم‌های تولید همزمان هستند كه در چرخه‌های صعودی و نزولی بطور فراوان مورد استفاده قرار می‌گیرند. توربین‌های بخار از بخار با فشار و درجه حرارت بالای یك بویلر استفاده می‌كنند. بخار، درون توربین جریان یافته و توربین را به گردش در می‌آورد.

بخار خروجی از توربین در درجه حرارت و فشار پائین است. اختلاف عمده توربین بخار نسبت به موتورهای رفت و برگشتی و توربین‌های گاز در احتراق است كه در خارج و در یك دستگاه مجزا به نام بویلر اتفاق می‌افتد. این كار یك امتیاز كلی برای سیستم‌های تولید همزمان با توربین بخار است كه اجازه می‌دهد تا از طیف گسترده‌ای از سوخت‌ها از جمله سوخت‌های جامد نظیر زغال سنگ یا مواد ضایعاتی یا باقیمانده‌های گیاهی استفاده كرد.

تحلیل عملكرد و بازده

در واحدهایی كه بطور همزمان به حرارت و توان نیاز دارند، پتانسیل ایجاد تولید مشترك وجود دارد. سیستم تولید مشترك در صورت افزونی موارد استفاده انرژی حرارتی نسبت به انرژی الكتریكی، وجود الگوهای بار پایدار و ثابت انرژی حرارتی و الكتریكی، طولانی بودن ساعات بهره برداری فرآیند، قیمت بالای برق شبكه یا عدم دسترسی به شبكه مقرون به صرفه‌تر خواهد بود.

برنامه بلندمدت استفاده از واحدهای تولید تركیبی برق و حرارت، براساس حداقل سازی مجموع هزینه‌های اقتصادی سیستم عرضه انرژی تهیه شده است. در محاسبه هزینه‌های سیستم عرضه انرژی، مؤلفه‌های سرمایه گذاری، هزینه‌های بهره برداری و هزینه‌های سوخت و برق لحاظ شده است.