تولید همزمان گرما و برق : ( Combined Heat and Power) :
یا به اخنصار تولید همزمان معروف به CHP، یکی از مهمترین کاربردهای تولید پراکنده است. که عبارت است از تولید همزمان و توام ترمودینامیکی دو یا چند شکل انرژی از یک منبع ساده اولیه میباشد.
در مولدهای قدرت امروزی، معمولاً از سوزاندن سوختهای فسیلی و گرمای حاصله برای تولید قدرت محوری و سپس تبدیل آن به انرژی الکتریسیته استفاده میشود. متداولترین این نوع سیستمها، نیروگاههای عظیم برق هستند. در نیروگاههای حرارتی که سهم عمدهای در تأمین نیاز الکتریسیته جوامع مختلف دارند، بهطور متوسط تنها یکسوم از انرژی سوخت ورودی، به انرژی مفید الکتریسیته تبدیل میشود. در این نوع نیروگاهها، مقدار زیادی انرژی حرارتی از طرق مختلف نظیر کندانسور، دیگ بخار، برج خنککن، پمپها و سیستم لولهکشی موجود در تأسیسات، به هدر میرود. از این گذشته، در شبکههای انتقال برق نیز حدود ۱۵ درصد از انرژی الکتریسیته تولیدی، تلف میشود. اگر تولید برق در محل مصرف صورت بگیرد، این مقدار اتلاف عملاً وجود نخواهد داشت.
استفاده هرچه بیشتر از گرمای آزاد شده در حین فرایند سوختن سوخت، باعث افزایش بازده انرژی و کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش هزینههای مربوط به تأمین انرژی اولیه میشود.
از گرمای اتلافی بازیافتی از این سیستمها، میتوان برای مصارف گرمایشی، سرمایشی و بسیاری از فرایندهای صنعتی استفاده کرد. تولید همزمان برق و گرما، میتواند علاوه بر افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت، باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده شود. در CHP، از انرژی گرمایی تولیدی به عنوان منبع انرژی در فرایند تولید قدرت استفاده میشود. مصرفکنندگانی که به مقدار انرژی گرمایی زیادی در طول روز نیاز دارند (صنایع تولیدی، بیمارستانها، ساختمانها، دفاتر بزرگ، خشکشوییها و...) میتوانند برای کاهش هزینههای خود به نحوی مطلوب از CHP بهره ببرند.
سابقه تاریخی استفاده از گرمایش مرکزی، به زمان امپراتوریهای پیشرفته یونان و روم باز میگردد. آنها برای اولین بار، آب گرم خروجی از لایههای آهکی را با حفر کانال به حمامهای عمومی، ورزشگاه، قصرها و قلعههای نظامی منتقل کردند. در اوایل قرن بیستم، اغلب کارخانههای صنعتی، برق مورد نیاز خود را با استفاده از دیگهای ذغالسوز و ژنراتورهای توربین بخار، تولید میکردند. در بسیاری از این کارخانهها، از بخار داغ خروجی در فرایندهای صنعتی استفاده میشد بهطوری که در اوایل ۱۹۰۰ در امریکا، حدود ۸۵درصد از کل توان تولیدی توسط نیروگاههای صنعتی در محل مصرف، به صورت تولید همزمان بوده است.
هنگامی که نیروگاههای برق مرکزی و شبکههای قابل اطمینان برق ساخته شدند، هزینههای تولید و تحویل برق، پایین بود و بسیاری از کارخانههای صنعتی شروع به خریداری برق از این شبکهها کرده و تولید برق خود را متوقف کردند. دیگر عواملی که در کاهش استفاده تولید همزمان دخیل بودند عبارتند از: قانونمند شدن تولید برق، سهم اندک هزینههای خرید برق از شبکه در مجموع هزینههای جاری کارخانهها، پیشرفت تکنولوژیهای دیگهای بخار نیروگاهی، فراهم بودن سوختهای مایع و گازی در پایینترین قیمت و نبود یا کمبود محدودیتهای زیستمحیطی.
در ۱۹۷۳، پس از افزایش هنگفت هزینههای سوخت و متعاقب آن بروز بحران انرژی در اغلب کشورهای جهان، روند یاد شده در تولید همزمان، به صورت معکوس آغاز شد. بر اثر کاهش منابع سوخت فسیلی و افزایش قیمتها، این سیستمها که دارای بازده انرژی بالاتری بودند، بسیار مورد توجه قرار گرفتند.
تولید همزمان، علاوه بر کاهش مصرف سوخت، میزان گازهای آلاینده را نیز کاهش میدهد. به همین علت، کشورهای اروپایی و امریکا، اقداماتی را در زمینه افزایش استفاده از تولید همزمان، انجام دادند. در سالهای اخیر نیز تولید همزمان نهتنها در صنعت بلکه در دیگر بخشهای کسبوکار توسعه یافته است. انجام پروژههای تحقیق و توسعه نیز به پیشرفتهای مهم تکنولوژی نظیر فناوری پیل سوختیمنجر شده است. امروزه پیلهای سوختی به یکی از سیستمهای نوظهور در زمینه تولید انرژی تبدیل شدهاند.
فرایند تولید همزمان برق و گرما
در مدلسازی سیستم تولید همزمان برق و حرارت، فرض شده است که میتوان، تلفات ناشی از گازهای داغ خروجی از توربینهای گازی را به صورت 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 آبگرم و استفاده از توربین بخار پسفشاری برای تولید برق و آبگرم است. بر اساس اطلاعات فی موجود، بازده توربین گازی پس از نصب سیستم بازیافت حرارت، از حدود ۳۴ درصد به بیش از ۷۰ درصد افزایش مییابد. 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 یا Trigeneration 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 از نظر 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.مزایای این سیستم
در این سیستمها، بازده انرژی افزایش قابل توجهی 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 به شدت پایین میآیند.
در CHPها، از یک مبدل برای تبدیل برق از DC به AC در خروجی سیستم استفاده میشود که باعث یکنواخت شدن و بدون نوسان بودن ولتاژ و فرکانس میشود و هیچ آسیبی به دستگاهها و تجهیزات برقی وارد نمیآید. در صورتی که برق شبکهها، دارای نوسان ولتاژ و افت فرکانس بوده و مقدار زیادی از انرژی الکتریسیته، از طریق خطوط انتقال نیرو به هدر میرود. در CHP از آنجا که برق در محل مصرف، تولید میشود، این بخش از تلفات به صفر میرسد. تولیدکنندگان برق از این طریق میتوانند بخشی از برق تولیدی خود را در ساعات اوج مصرف، به شبکه برق بفروشند تولید همزمان گرما و برق، میتواند علاوه بر افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده نیز گردد.
گروه معامله گر بازار آمادگي دارد، براي صنايع متقاضي، نيروگاههاي مقياس كوچك و سيستم هاي بهينه سازي انرژي را احداث و راه اندازي نمايد، كه در آن صورت قادر خواهد بود خدمات زير را ارائه نمايد:
1) انجام مطالعات امكان سنجي و مشاوره
2) اخذ كليه مجوزهاي مورد نياز جهت احداث مولدهاي مقياس كوچك
3) مشاوره در زمينه تأمين مالي پروژه و اخذ وام
4) طراحي، تأمين تجهيزات
5) اجرا و راه اندازي نيروگاه هاي مقياس كوچك
در مرحله اول گروه معامله گر بازار به منظور ارزیابی دقیق پروژه و انجام مطالعات امکان سنجی برای احداث نیروگاه مقیاس کوچک با حداکثر استفاده از انرژی های اتلافی طی قراردادی اقدام به مطالعه شرایط حاضر و طراحی سناریوهای مختلف برای اجرای پروژه خواهد نمود.
شرح خدمات مطالعات به شرح ذيل مي باشد
.
مرحله (1) : بررسي نمونه سايت موجود و امكان سنجي
• دسته بندي مصارف و واحدهاي مختلف موجود در هر سايت
• مطالعه مدارك و نقشه هاي واحدهاي موجود در هرسايت و استخراج ميزان نياز انرژي
• تعيين انواع انرژي مورد نياز هر سايت با توجه به ماهيت واحد هاي موجود در آن ( مسكوني، تجاري و ...) با لحاظ كردن طرح توسعه احتمالي آينده
• تعيين نحوه تغييرات مصرف انرژي هر سايت
• جمع بندي مباحث نيازسنجي و تعيين اينكه در سايت مورد نظر، اجراي طرح توليد همزمان مورد نياز است يا خير. در صورت مثبت بودن نتيجه، مراحل ذيل نيز بعنوان امكان سنجي اجراي طرح در مورد سايت انجام خواهد پذيرفت.
• بررسي مسايل اجرائي شامل لوله كشي آب گرم ( يا بخار)، اتصال به شبكه برق، دسترسي به شبكه گاز و ...
• بررسي وضعيت كنوني سايت از نظر داشتن امكاناتي نظير سوله، نيروي فني بومي، ابزارآلات، تاسيسات مربوط به نصب و راه اندازي و بهره برداري مولد و مانند آن.
• جمع بندي مباحث امكان سنجي و تعيين اينكه در سايت مورد نظر، اجراي طرح توليد همزمان ممكن است يا خير. در صورت مثبت بودن نتيجه، امتياز سايت (اولويت) بر مطالعه فوق تعيين مي گردد.
• ارائه اطلاعات فوق در قالب معرفي فرصت سرمايه گذاري.
• بر اساس نتايج بند فوق، سايت توسط كارفرما براي ادامه مطالعات انتخاب خواهد شد.
مرحله(2): انجام بررسي هاي فني و تعيين مشخصات طرح احداث، مولد در سايت(هاي) فوق
بخش اول: تعيين ظرفيت بهينه مولد مورد نظر و معرفي دستگاه ها و طرح كلي بازيافت حرارت
• تعیین ظرفیت مولد(های) مورد نیاز در هر سایت
• تعیین نحوه استفاده واحدهای مصرف کننده هر سایت از حرارت بازیافتی مولد و معرفی مناسبترین حالت بازیافت از دستگاههای مولد برق جهت دستیابی به راندمان حداکثر
• امکان سنجی بازیافت حرارت از مولد برق جهت مصرف در واحدهای موجود در هر سایت و بررسی توجیه پذیری آن از دیدگاه اقتصادی
• تعیین توان بهینه مولد(های) تولید همزمان با وجود سناریو های مختلفی نظیر حداکثر سازی راندمان مجموعه، کاهش هزینه تمام شده، تولید برق بیش از نیاز سایت و امکان فروش آن و ...
• ارائه نقشه جانمایی کلی مولدها در هر سایت جهت حداقل کردن هزینه های انتقال برق و گرما و با توجه به محدودیتهای فیزیکی
• تعیین دقیق نوع مولد، نوع دستگاههای تولید برق و ظرفیت بهینه هریک با توجه به مطالعات فوق و شرایط سایت(دما، رطوبت، ارتفاع) و نیاز موجود در هر سایت و انتخاب دستگاهها از تولیدات سازندگان مطرح
• معرفی مشخصات فنی کامل دستگاههای مولد برق انتخاب شده و سازندگان آنها و ...
بخش دوم: طراحی شبکه مورد نیاز
• مطالعه شبکه های گاز رسانی، برق رسانی، آب موجود در هر سایت و تعیین شبکه هایی که بایستی تقویت شده یا توسعه داده شوند.
• تهیه طرح اولیه اتصال خروجی الکتریکی مولد به شبکه برق منطقه و معرفی کمبودها و روش رفع آنها
• تهیه طرح کلی لوله کشی مورد نیاز بین مولد و مصرف کننده های حرارت موجود در سایت
مرحله (3): انجام بررسی های اقتصادی و تهیه اطلاعات لازم برای تشریح ابعاد سرمایه گذاری برای سرمایه گذاران
• اخذ پیشنهاد فنی – مالی از سازندگان دستگاه ها و پیمانکاران نصب و اجرا و مطالعه و بررسی و مذاکره برای تکمیل آنها
• برآوردهای مالی سرمایه گذاری مورد نیاز کل اجرای طرح شامل خرید تجهیزات اصلی و لوازم جانبی، نصب، راه اندازی، بهره برداری، آموزش و ...
• تهیه گزارش های مالی و نحوه استفاده از تسهیلات دولتی، منابع تامین آن ، بانک عامل، میزان سود تسهیلات مذکور و معرفی راهکارهای قانونی جهت دستیابی به این تسهیلات، میزان آورده مورد نیاز سرمایه گذاران و ...
• پیش بینی درآمدهای طرح از زمان شروع بهره برداری تجاری از مولد تولید همزمان جهت اطلاع سرمایه گذاران.
• استخراج مدل مالی طرح برای اطلاع سرمایه گذاران شامل نرخ بازده داخلی (IRR)، دوره بازگشت سرمایه، نرخ بازده آورده (ROE) ، نقطه سربه سر، خالص ارزش فعلی کل سرمایه گذاری و ....
• تهیه کلیات برنامه زمان بندی دوره اجرای طرح برای هر سایت
• شناسايي منابع براي تأمين مالي پروژههاي طرف قرارداد
• بررسی قوانین، شرایط و فرصتهای تأمین مالی و سرمایهگذاری
• عقد قراردادها و يا تفاهمنامههای لازم با سازمانهاي مربوطه براي تأمين مالي پروژهها
• اقدامات اجرايي تأمين مالي پروژهها و شركتها از قبيل مذاكره، سفر، برگزاري نشستها و مراجعه به ادارات و سازمانهاي مربوط، ...
مرحله 4: جمع بندی مطالعات و تهیه بسته های فنی – مالی سرمایه گذاری برای سایتهای مختلف
• جمع بندی مطالعات و تهیه گزارش تشریحی از بررسی های انجام شده در مراحل فوق با هدف تهیه، تکمیل و ارائه بسته های فنی – مالی سرمایه گذاری در احداث مولد مقیاس کوچک
• تهیه بسته های سرمایه گذاری
نمونه مطالعات امكان سنجي انجام شده
هزينه هاي سرمايه گذاري طرح برای 8 مگاوات (ميليون ريال)
عنوان |
مجموع |
|||
مورد نياز ريالي |
مورد نياز ارزي |
كل مورد نياز |
||
زمين |
600 |
- |
600 |
600 |
محوطه سازي |
398 |
- |
398 |
398 |
ساختمان سازي |
3850 |
- |
3850 |
3850 |
حق انشعاب |
393 |
- |
393 |
393 |
تجهيزات اصلي |
1500 |
4880000 |
75022 |
75022 |
لوازم اداري |
100 |
- |
100 |
100 |
قبل از بهره برداري |
250 |
- |
250 |
250 |
گمرك وحمل و نقل تجهيزات |
300 |
- |
300 |
300 |
پيش بيني نشده |
370 |
244000 |
4046 |
4046 |
سود دوران مشاركت -ارزي |
2956 |
2956 |
2956 |
|
سرمايه در گردش |
2830 |
2830 |
2830 |
|
مجموع |
90744 |
|||
توضیح:
1- اطلاعات بازار از منابع معتبر شامل آمار وزارت صنعت، معدن تجارت، اداره گمرک، مراجع دانشگاهی و توليدکنندگان صنايع غذليی مشابه و نرم و استاندارد های موجود در این زمینه تهیه شده است.
2- اطلاعات فنی از مراجع معتبر مانند دائره المعارف های مهندسی، استعلامات اخذ شده از سازنده ها، شرکت های داخلی و خارجی مستندات ها و پیشنهادات رسمی تهیه شده است.
3- محاسبات و تحلیل های اقتصادی بر اساس فرمت بانک صنعت و معدن و با استفاده از نرم افزار کامفار ( مرجع معتبر UNIDO ) تهیه شده است.
سال انجام مطالعات: 1390
تلفن:09126809553