توزيع توليد با استفاده از ميكروتوربين ها

توزيع توليد با استفاده از ميكروتوربين ها

هزينه انتقال و توزيع برق سهم بالايي از هزينه توليد انرژي را در برمي‌گيرد. اين ميزان براي شبكه هاي رايج تا 500 دلار به ازاي هر KW مي‌رسد. در مسير انتقال و توزيع الكتريسيته تا7% انرژي هدر مي‌رود. بنابراين چنانچه توزيع توليد جايگزين انتقال و توزيع الكتريسيته گردد هزينه انرژي الكتريكي به مقدار قابل توجهي كاهش خواهد يافت. در صنعت برق آمريكا در دهه 1990 توزيع توليد گسترش بيشتري يافته به طوري كه 20% نيروگاههاي جديدالتاسيس از نوع واحدهاي كوچك مي‌باشند. براساس اطلاعات موجود در حدود GW10 از نيروگاههاي موجود در گستره –1MW10 مي‌باشند كه حدود 80% آن را نيروگاههاي ديزلي (رفت و برگشت) تشكيل مي‌دهند. قسمت اعظم واحدهاي كوچك توليد برق توسط كارخانه كاترپيلار (Caterpillar) ساخته شده‌اند.

جنرال الكتريك (GE)، زيمنس و ABB نيز در اين زمينه با كاترپيلار رقابت دارند . موتورهاي رفت و برگشتي از لحاظ اقتصادي بسيار مقرون به صرفه بوده و قطعات يدكي و سرويس آنها نيز به سادگي در سراسر دنيا دردسترس است ولي نكته منفي اين ماشينها نگهداري و آلودگي ايجاد شده توسط آنهاست. گرچه تلاشهاي زيادي در زمينه بهبود اين دو مسأله براي ماشينهاي رفت و برگشتي مي‌شود ولي ميكروتوربينها از لحاظ نگهداري و ايجاد آلودگي وضعيت بهتري در مقايسه با موتورهاي ديزلي دارند.
زماني كه ميكروتوربين مدل 330 توسط كپستون ارايه شد موجب معرفي فن‌آوري جديد ميكروتوربين شد. البته تاكنون يك تعريف دقيق براي ميكروتوربين نشده است ولي معمولاً اين لفظ براي توربينهاي گازي با سرعت بالا در گستره قدرت KW300-15 بكار مي‌رود. صنعت ميكروتوربين در چند تكنولوژي توربينهاي گازي كوچك، مولدهاي كمكي و اتومربينهاي توربو مطرح شد. هسته اصلي يك ميكروتوربين قسمت توربين ـ كمپرسور است كه با سرعت بسيار بالا دوران مي‌كند (در مدل Capstone 330 سرعت دوران rpm96000 است) و در امتداد آن ژنراتور با سرعت بالا وجود دارد كه داراي مغناطيس‌هاي دايمي است. يك پارامتر كليدي جهت كاهش اصطكاك استفاده از ياتاقانهاي هوايي يا به عبارتي ياتاقان‌هاي گازي است كه ضمن كاهش اصطكاك عمر ياتاقان را نيز افزايش داده و امكان داشتن سرعت بالا را فراهم مي‌كند.
ژنراتور سرعت بالا برق با فركانس بالا (در مدل Capstone 330, 1600HZ) توليد كرده و فركانس برق توليدي به روش الكترونيكي به مقدار مناسب كاهش مي‌يابد.
به طور كلي ميكروتوربين دو مزيت عمده دارد يكي كاهش تزريق آلاينده‌ها به محيط و ديگر كاهش تعميرات و مقايسه با مولدهاي ديگر است. در جدول زير مقادير توليدي THC, CO, Nox (هيدروكربورها) براي چند نمونه مقايسه شده است.

ميزان آلاينده‌هاي توليدي در واحدهاي مختلف (PPM)

همانطور كه ملاحظه مي‌شود ميزان ذرات اشاره شده در محصولات خروجي ميكروتوربين كمترين است.
در ارتباط با تعميرات تجربه نشان داده كه ميكروتوربين‌ها نياز به تعميرات بسياركمي دارند . به طور نمونه يك واحد ميكروتوربين در Tulsa بعد از 20000 ساعت كار تنها نياز به تعويض فيلترهاي هوا داشته است . به علاوه ميكروتوربين‌ها سبك و كوچك هستند و عملكرد آنها با لرزش كم و توليد صداي اندك همراه است.
نكته ديگري كه براي ميكروتوربين‌ها وجود دارد چگونگي اتصال به شبكه سراسري برق است. اين مسأله به كمك الكترونيك و ميكروپروسسورها تا حد زيادي مرتفع شده و همچنان در حال پيشرفت است. البته به غير از مسأله تكنيكي اشاره شده در صنعت برق آمريكا جهت اتصال به شبكه، شرايط حداقلي لازم است است كه اين نيز مسأله‌اي براي ميكروتوربين‌ها وجود دارد ولي اين شرايط در حال بهبود بوده و ارتباط ميكروتوربين‌ها با شبكه آسان‌تر شده است.
مسأله ديگري كه در گسترش ميكروتوربين‌ها مطرح است هزينه تمام شده است. اين هزينه براي يك واحد تا 1100 دلار به ازاي هر KW است گرچه اين مبلغ كمتر از مقادير مربوط به واحدهاي توزيع قدرت مشابه مانند توربينهاي بادي و پيل سوختي است ولي از اين ميزان 500 دلار مربوط به واحدهاي ديزلي بيشتر است . چنانچه ميكروتوربين‌ها به تعداد زياد مورد استفاده قرار گيرند هزينه اشاره شده در بالا كاهش يافته و با هزينه مربوط به انواع ديزلي قابل رقابت بوده بخصوص كه از لحاظ تعميرات بسيار بهتر از واحدهاي ديزلي هستند.
تركيب ميكروتوربين‌ها با تجهيزات ذخيره انرژي (مانند باطري‌ها و چرخ لنگرها) موجب بهبود كيفي برق توليدي و افزايش قابليت سيستم خواهد شد. امكانات ايجاد شده توسط شبكه اينترنت و كامپيوترهاي حساس موجب افزايش كارايي صنعت توليد برق شده است. البته توليد برق تنها مسأله ميزان KWh نيست بلكه بيشتر مسأله كيفيت و قابليت در مدار بودن برق توليدي است. بيشتر قطعي برق در شبكه‌ها در قسمت توزيع است كه بهترين راه حل اين مسأله توزيع توليد است. با توجه به آلودگي كم ميكروتوربين‌ها و بخصوص عدم استفاده از روغن‌ در ياتاقانها امكان استفاده از محصولات خروجي توربين در بعضي فرآيندهاي صنعتي وجود دارد و مي‌توان از اين واحدها در سيستمهاي توليد مشترك قدرت و حرارت بنحو مناسب استفاده كرد. در اين صورت بازده كلي واحد تا 80-70% افزايش خواهد يافت. استفاده به عنوان شارژر باطري در بعضي از اتومبيل‌هاي جديد (با توجه به آلودگي كم)‌مورد توجه قرار گرفته كه اين مورد بطورعملي در نوعي اتوبوس در آمريكا استفاده شده و نتيجه مثبت داشته است.

www.geesu.blogfa.com