نیروگاه CHP چه نوع نیروگاهی است؟

نیروگاه CHP و CCHP به طور هم‌زمان قادر به تولید دو یا سه نوع انرژی هستند. در نیروگاه های CHP حرارت حاصل از تولید برق در مولدهای محرک ژنراتور، به منظور تأمین انرژی لازم جهت گرمایش، مورد استفاده قرار می­ گیرد. فرایند تولید همزمان را می ­توان بر اساس انواع مولدهای نیروی محرکه، از جمله توربین ­های گاز، توربین ­های بخار، موتورهای احتراقی و مولدهای دیگر طبقه ­بندی نمود. در شرایطی که منابع تولید انرژی اولیه نیز شامل دامنه وسیعی از جمله سوخت­ های فسیلی (Fossil) زیست توده (Biomass) زمین گرمایی (Geothermal) و یا انرژی خورشیدی (Solar Energy) می ­باشند.سوخت اصلی آن‌ها معمولاً گاز است، این نیروگاه‌های گازی، انرژی حاصل از سوخت فسیلی را به انرژی الکتریکی، گرمایش و سرمایش تبدیل می‌کنند. در واقع تولید همزمان (Cogeneration) از نگاه ترمودینامیکی به معنای تولید دو یا چند شکل از انرژی با استفاده از یک منبع انرژی اولیه می ­باشد و از آنجا که دو شکل معمول انرژی، حرارتی و مکانیکی هستند و انرژی مکانیکی غالباً برای راندن یک ژنراتور الکتریکی به کار برده می­ شود، این فرآیند به تولید همزمان برق و حرارت (CHP) شناخته می­ شود. حال در صورت به کارگیری چیلر جذبی جهت تولید برودت و استفاده از گرمای قابل بازیافت نیروگاه تولید برق، به منظور تأمین انرژی مورد نیاز ژنراتور چیلر، امکان تولید همزمان برق، گرما و سرما نیز وجود خواهد داشت که چنین سیستمی را CCHP (مخفف عبارت Combined Cooling, Heat and Power) می­ نامند.با استفاده از انرژی که از این نیروگاه‌ها تولید می‌شود، می­ توان تأمین برق و حرارت فروشگاه‌های بزرگ، کارخانجات صنعتی و برج‌های تجاری و هر ساختمان بزرگ دیگری را انجام داد.

مزایای استفاده از نیروگاه CHP

در مقایسه با سیستم ­های متمرکز تولید برق (نیروگاه­ های حرارتی سنتی)، نیروگاه CHP یک روش تولید غیر متمرکز و محلی (District) به حساب می ­آید. به این معنا که می ­توان برای هر منطقه و محله ­ای، یک نیروگاه تولید برق مستقل پیش ­بینی نمود، که برق در محلی که نیاز صرف وجود دارد به صورت نیروگاه‌های کوچکی که به آن‌ها DG گفته می‌شود، پراکنده می‌شوند. این چنین به علت نزدیکی محل تولید برق به محل مصرف، تلفات ناشی از انتقال جریان الکتریسیته بسیار ناچیز خواهد بود. در حالی که میزان اتلاف در مسیرهای انتقال شبکه ­های سراسری در حدود ۲۰ درصد می ­باشد.

سیستم ­های تولید همزمان فقط از یک فرآیند برای تولید الکتریسیته، گرما و یا سرما استفاده می­ کنند؛ بنابراین ظرفیت­ های گرمایش/ سرمایش و برق مورد نیاز، باید به خوبی تخمین زده شوند و بر اساس آن تجهیزات سیستم به نحو مناسبی انتخاب گردند. می ­بایست این انتخاب با دقت فراوان همراه باشد. بطوری که ممکن است در یک منطقه و محدوده مشخص، تنها بتوان بخشی از توان حرارتی و یا توان الکتریکی مورد نیاز را از طریق نیروگاه CHP احداث شده تأمین نمود؛ در شرایطی که این امکان وجود دارد که در منطقه­ ای دیگر، گرما و برق بیشتر از نیاز، تولید شده باشند. به هر ترتیب یک سیستم تولید همزمان دارای چهار عنصر و مؤلفه اساسی خواهد بود:

1. مولد نیروی محرکه: مکانیزم تولید کننده نیروی مکانیکی
2. ژنراتور الکتریکی: مکانیزم تولید کننده الکتریسیته
3. سیستم بازیافت حرارت: مکانیزم بازیابی گرمای تلف­ شده
4. سیستم کنترلی مناسب: مکانیزم مدیریت و کنترل کلیه سنسورها و عملگرها

در مجموع با توجه به همزمانی تولید و مصرف برق در سیستم­های تولید همزمان، نیاز است تا چنین سیستم ­هایی در محل­ هایی با خصوصیات ویژه زیر راه ­اندازی شوند:

1. تقاضای مصرف انرژی (برق و گرما) دائمی باشد.
2. تقاضای مصرف انرژی گرمایی، بالا باشد.
3. حتی الامکان، نسبت تقاضای برق و گرمایش متعادل باشد. به عبارت دیگر شرایط برای بهره­ برداری از سیستم در طی شبانه روز و در طول سال، به گونه ­ای باشد که بتوان بهره ­برداری پیوسته ­ای (دائم کار) را از سیستم محقق ساخت.

با توجه به وابستگی ظرفیت سیستم ­های CHP به نیاز گرمایشی هر مجموعه و در نتیجه ظرفیت پایین آن­ ها، می ­توان CHP را در دسته سیستم­ های تولید پراکنده برق قرار داد. در شرایط کنونی و با وجود پتانسیل­ های آتی تا سال ۲۰۳۰ میلادی، انواع تکنولوژی ­های CHP در تولید پراکنده برق با در نظر گرفتن گاز طبیعی به عنوان منبع تولید انرژی اولیه، به شرح ذیل می­ باشند: