ترکیب گرما و نیروی برق([۵۹]CHP)

بخش بزرگی از کل گرمای اتلافی حاصل از فرایند تولید برق را می­توان توسط مبدل­های گرمایی بازیافت کرد تا برای مصارف تامین گرمایش فضا، آبگرم مصرفی، بخار مورد نیاز فرایند­­های کارخانه­ها و… بکار­برد. با بهره گرفتن از یک چیلر جذبی می توان از بخشی از گرمای بازیافت شده برای تولید سرما بهره گرفت. در نتیجه بطور همزمان می توان هر سه نوع انرژی الکتریکی، گرمایی و سرمایی را تولید کرد که این پدیده بنام تولید همزمان برق گرما و سرما شناخته می­ شود. از یک بویلر کمکی نیز می­توان برای جبران کمبود گرمای مورد نیاز بارهای گرمایی و از یک منبع ذخیره گرما برای ذخیره گرما در مواقعی که بار گرمایی از میزان خروجی گرما کمتراست استفاده کرد.
تولید متداول قدرت به طور میانگین تنها ۳۵ درصد بازده دارد،تا حدود ۶۵ درصد ظرفیت انرژی بصورت گرمای اتلافی آزاد می­ شود. جدیدترین تولید سیکل ترکیبی می ­تواند این بازده را صرفنظر از اتلاف انتقال و توزیع برق، تا ۵۵ درصد بهبود بخشد. تولید همزمان، این اتلاف را با استفاده گرما در بخش­­های صنعت، تجارت و گرمایش و سرمایش منزل کاهش می­دهد.
یک مزیت بالقوه مهم میکروشبکه­ ها وجود یک فرصت مناسب گرمای اضافی از تبدیل سوخت اولیه به برق می­باشد، بخاطر اینکه تقریبا نصف تا سه چهارم انرژی اولیه مصرفی در تولید برق نهایتا وارد محیط آزاد می شود. هدف از افزایش بازده سه مورد است :

هزینه­ های سوخت کاهش خواهند یافت.

انتشارات کربنی کاهش خواهند­یافت.

مشکل انتشار گرمای اضافی به محیط برطرف می­ شود.

ظهور و بکارگیری تکنولوژی­ها برای تسهیل استفاده از گرمای اضافی از مزایای مهم میکروشبکه­ ها می­باشد.
تولید همزمان عبارت است از تولید گرما و برق که هر دوی آنها مورد استفاده قرار می­گیرند. این تولید شامل گستره­ای از فناوری­ها است، ولی معمولا شامل یک مولد برق و یک سیستم بازیافت گرمایی است. تولید همزمان نیز به عنوان ” ترکیب برق و گرما (CHP)” و ” انرژی کل ” شناخته می­شوند.
در تولید متداول برق، تلفات بیشتر در حدود ۵ تا ۱۰ درصد ناشی از انتقال و توزیع از نیروگاه­های نسبتا دورافتاده تا شبکه برق است.هنگامی که برق به کوچک­ترین مشتریان تحویل داده می­ شود این تلفات بیشترین مقدار است .
با بهره ­برداری از گرما، بازده دستگاه تولید همزمان می ­تواند به ۹۰% یا بیشتر برسد بعلاوه، برق تولید شده توسط دستگاه تولید همزمان[۶۰] معمولا به طور محلی استفاده می­ شود و تلفات انتقال و توزیع قابل صرفنظر خواهد بود. بنابراین صرفه­جویی پیشنهادی توسط تولید همزمان در مقایسه با تامین برق و گرما توسط نیروگاه­ها و بویلرهای متداول، در حدود ۱۵ تا ۴۰% خواهد بود.
از انجایی که انتقال برق در مسیرهای طولانی آسان­تر و ارزان­تر از انتقال گرماست،دستگاه تولید همزمان معمولا هرچه نزدیک­تر به محل مصرف گرما نصب شده می­ شود و در حالت ایده­ال ظرفیت آن­ها را بگونه­ای درنظر می­گیرند که تامین­کننده نیازهای گرمایی محل باشد. در غیر این صورت یک بویلر اضافی مورد نیاز است و در نتیجه بخشی از مزایای زیست محیطی برآورده نخواهد شد. این بنیادی­ترین اصل تولید همزمان می­باشد.
هنگامی که برق کمتر از حد نیاز تولید شود، لازم است تا باقیمانده ان را خریداری کرد. با این وجود هنگامی که ظرفیت دستگاه بر مبنای نیاز گرمایی است، معمولا برق بیشتری نسبت به نیاز تولید می­ شود، برق اضافی را می­توان به شبکه برق فروخت یا از راه شبکه توزیع، به مشتری دیگری تحویل داد.
برخلاف الکتریسته، گرما، بصورت بخار یا آب گرم را نمی توان براحتی یا بصورت اقتصادی در مساحت های طولانی انتقال داد،لذا سیستم های CHP در واقع گرما را برای فرایندهای صنعتی، گرمای محل، گرم کردن ناحیه­ای در شبکه، یا برای گرم کردن آب یا سترون­سازی فراهم می­ کند. برای ایجاد سیستم­های CHP مناسب، با تقاضای کافی برای استفاده از آن در یک محل بطور متمرکز وجود داشته باشد تا این سیستم از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد. استفاده از CHP در میکروشبکه­ ها را به همراه دارد :
عکس مرتبط با اقتصاد

تولید گرما می تواند نزدیک به محل مصرف باشد. در یک مثال وسیع،سلول­های سوختی می­توانند در هر طبقه بیمارستان جهت نیازهای آبگرم هر طبقه قرار گیرند. بخاطر اینکه برق نسبت به گرما راحت­تر منتقل می­ شود، تولید گرما نزدیک به محل بار گرمایی معمولا ملموس­تر نسبت به تولید گرمای نزدیک به بار، برق ایجاد خواهد­شد و ریزشبکه اجازه قرار گرفتن بهینه در رابطه با بارهای گرمایی را می­یابد.

مقیاس تولید گرما برای واحدهای انفرادی کوچک است و لذا انعطاف­پذیری بیشتری را در جفت شدن با نیازهای گرمایی ارائه می­دهد. یک میکروشبکه را می­توان از ترکیب اقتصادی­ترین ژنراتورهای تولید گرمای اضافی و ژنراتورهای تولید گرمایی معمولی ساخت به طوری­که تولید الکتریسته و گرمای ترکیبی بهینه باشد.

ریزشبکه‌ها[۶۱]

با افزایش روز افزون مصرف برق و کمبود توان تولیدی نیروگاه‌های سنتی و افزایش گازهای گلخانه‌ای از یکسو و توسعه فناوری نیروگاهی از سوی دیگر، موجب گردیده تا منابع انرژی توزیع شده[۶۲](DER) به جایگزینی مناسب برای نیروگاه‌های سنتی بدل شوند. زیرا می‌توانند توان مورد نیاز مصرف‌کنندگان را تامین کرده و میزان آلایندگی کمتری نسبت به نیروگاه‌های سنتی ایجاد می‌کنند. منابع تولیدپراکنده شامل فناوری‌هایی نظیر موتورهای دیزل، توربین‌های کوچک[۶۳]، پیل‌های سوختی، سلول‌های خورشیدی، توربین‌های بادی و چندین فناوری دیگر است. البته استفاده از منابع تولیدپراکنده موجب مشکلاتی نظیر تغییر سطوح اتصال کوتاه، تغییر مسیر جریان درشبکه، بهم ریختن زون‌های حفاظتی و مشکلات پایداری خواهد شد.
راه حل اصلی مشکل استفاده از زیر سیستمی است که قابلیت کنترل هماهنگ و مرکزی منابع تولید پراکنده، بارهای کنترل‌پذیر و کنترل ناپذیر، تجهیزات ذخیره‌ساز نظیر چرخ‌های طیار[۶۴]، خازن‌ها و باتری‌ها را داشته وهمچنین توانایی کار به صورت متصل به شبکه و جدا از شبکه را داشته باشد.ریزشبکه المان اصلی در تجمیع منابع تولید پراکنده و منابع ذخیره انرژی محسوب می‌شود.
فواید ریزشبکه‌ها را می‌توان به صورت زیر دسته‌بندی نمود[[۶۵]]:

افزایش پایایی[۶۶] محلی

کاهش تلفات شبکه

حفظ سطوح ولتاژ محلی در محدوده تعیین شده

افزایش راندمان انرژی با بهره گرفتن از سیستم CHP[67]

اصلاح افت ولتاژ [۶۸]

تامین بار بدون وقفه

ریزشبکه‌ها دارای دو مد عملکردی هستند[[۶۹]]:

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت zusa.ir مراجعه نمایید.