فواید تولید همزمان برق و حرارت

برای نشان دادن فواید ناشی از صرفه جوئی ریالی و سوختی سیستمهای تولید مشترک، مقایسۀ ساده زیر ارائه می گرد د . شکل شماره ( ۱) نشان دهنده جزئیات این مقایسه اس ت . توان
الکتریکی و حرارتی مورد نیاز برابر با ۳۰ واحد انرژی از توان برقی و ۳۴ واحد انرژی از حرارتی می باشد . این نیازهای برقی و حرارتی را می توان با استفاده از یک سیستم تولید
همزمان و یا سیستمهای معمولی تأمین کر د . سیستمهای معمولی می تواند یک تولید کننده برق و یک بویلر استاندارد باشد.

د ر سمت چپ شکل سیستم تولید همزمان قرار دارد و در سمت راست سیستم معمولی تمام اجزاء سیستم تولید همزمان توسط جعبه نشان داده شد ه است.

 

شکل ۱- نمای شماتیک فواید سیستم تولید همزمان نسبت به سیستمهای معمولی

با فرض اینکه راندمان تولید برق برای سیستم تولید همزمان ۳۰ % باشد، آنگاه ۳۰ واحد انرژی از ۱۰۰ واحد انرژی موجود در سوخت تولید می شود سپس این سیس ت م تولید همزمان
۳۴ واحد حرارت تولید می کن د . این اعداد – بعنوان خروجی سیستم تولید همزمان اعم از برقی و حرارت ی – مقادیر حداقل و با محافظه کاری در نظر گرفته شد ه اند باید در نظر داشته
باشیم که بسیاری از سیستمها دارای مقادیر بالاتری از راندمان هستند.

راندمان ترمودینامیک کلی در سیستم تولید همزمان بصورت زیر تعریف گردیده است:

η° = (P + T ) / F

بیانگر مقدار F بیانگر مقدار انرژی حرارتی یا گرمائی و T بیانگر توان الکتریکی و P که ورودی سوخت ( همه بر اساس واحدهای یکسان ) است. این راندمان کلی همچنین می تواند
بصورت جم ع راندمان های جزئی تولیدات حرارتی و برقی ارائه گرد د . برای این مثال سیستم تولید همزمان دارای راندمان کلی

η° = (۳۰ + ۳۴)/۱۰۰ = %۶۴
خواهد بود.

در سیستم های معمولی که در سمت راست شکل ( ۱) نشان داده شده است، نیازهای حرارتی و برقی با استفا د ه از یک نیروگاه برق و یک بویلر تأمین می گرد د . در این مورد فرض
بر این است که نیروگاه قادر است تا ۳۰ واحد انرژی مربوط به توان برقی را با راندمان نیروگاه برابر با ۳۵ % ( که برای بیشتر نیروگاهها مقدار بالائی است ) تأمین نماید . این سیستم نیاز به
۸۵ واحد انرژی دار د . بویلر تأمین کننده ۳۴ واحد انرژی حرارتی / سوخت ورودی به م ی زان ۷ با راندمان ۸۵ % می باشد که نیاز به ۴۰ واحد انرژی از سوخت ورودی دار د . بنابراین راندمان
کلی خواهد بود :

η° = (P + T) / F = (P + T) / F = (30 + 34 ) / ( 85/7+40) = %51

این مثال ساده نشا ن دهنده فواید ت رمودینامیکی سیستم تولید همزمان در مقایسه با سیستم تولید معمولی است درحالیکه هر دو یک هدف را محقق می کنن د . در این مثال
سیستم تولید همزمان دارای یک راندمان کلی ۶۴ % در مقایسه با مقدار راندمان ۵۱ % در سیستم معمولی بوده و در مقایسه با سیستمهای معمولی، افزایش مط ل ق ۱۳ % و بهبود نسبی
%۲۵ ( بر اساس ۵۱ % ) را نشان می دهد.

 

برای تعیین صرفه جوئی های پولی و سوختی سیستم های تولید همزمان در مقایسه با ۵۰ باشد، این مقدار MW سیستمهای تولید معمولی، فرض می کنیم قدرت الکتریکی خروجی
میزان توانی است که معمولاً در یک دانشگاه بزرگ یا یک کارخانه وجود دارد.

مقدار خروجی حرارتی برای این مثال برابر است با :
T = (34/30)50 MW = 56/7 MW

میلیون بی تی یو در ساعت ) می توان تبدیل کرد : ) MBtu/hr این مقدار را به واحدهای
T = 56/7 ( 3/41 Mbtu/hr/MW) = 193/4 MBtu/hr

برای تعیین ورودی های سوخت، قدرت را بایستی بر اساس واحدهای یکسان تبدیل کرد :
P = 50 ( 3/41 Mbtu/hr/MW) = 170 /7 MBtu/hr

اکنون ورودی های سوخت بصورت زیر ارائه می شوند : سوخت تولید (FUEL)cogen = (P+T)/(η°)cogen = =(170/7+193/4)/0/64 = 69 MBtu/hr
همزمان سوخت تولید (FUEL)conv. = (P+T)/(η°)conv. = (170/7+193/4)÷۰/۵۱ =۷۱۴ MBtu/hr

مقدار صرفه جوئی در سوخت از تفاوت مقادیر فوق بدست می آید :
سوخت ( FUEL Saving) = (Fuel) conv. =(Fuel)cogen = 714-569 = 145 MBtu/hr
تولید معمولی

اگر نیروگاه ۶۰۰۰ ساعت در سال کار کند ( این مقدار با تخمی ن محافظه کارانه بطور متوسط %۶۸ از زمان کارکرد را نشان می دهد ) آنگاه صرفه جوئی سوختی در سال برابر با ۸۷۰۰۰۰
میلیون بی تی یو خواهد بود.

اگر قیمت سوخت ۲ دلار به ازای هر میلیون بی تی یو باشد، آنگاه صرفه جوئی مالی برابر ۱/۷۴ میلیون (دلار) در سال خواهد بو د . اگر چه این مثال یک تجزیه و تحلیل اقتصادی ساده
است ولی جهت گیری کلی آن مناسب است، بطور خلاصه، استفاده از تولید همزمان روش مؤثری در استفاده کارآ از سوختها می باش د . انرژی آزاد شده از سوخت هم برای تولید توان
برقی و هم برای انرژی حرارتی مفید استفاده می شو د . صرفه جوئی در انرژی و پول قابل توجه بوده و نشان داده شده است که اینگونه سیستمها هم از جهت فنی و هم از جهت اقتصادی و
برای محدوده وسیعی از کاربردها قابل انجام هستند.

 

مقدمه ای بر سیستم های تولید مشترک برق و حرارت
ناشر : وزارت نیرو – سازمان بهر هوری انرژی ایران
تدوین و تألیف : مطلب میری، غلامرضا بیاتی، محمد حسن زربخش