توربینهای گاز کوچک پشتیبان انرژیهای تجدیدپذیر

تا زمانی که تولید برق از انرژیهای تجدیدپذیر بتواند بخش اعظم یا کل نیاز بشر را تامین نماید وابستگی به سوختهای فسیلی همچنان پابرجا خواهد بود. در خوشبینانه ترین حالت میتوان جایگزینی تدریجی انرژیهای تجدیدپذیر با انرژیهای فسیلی و انتقال سرمایه گذاریها به بخش انرژیهای تجدیدپذیر را متصور شد.

توربینهای گاز با تجربه استفاده چندین ساله از آنها میتوانند تا اتکا کامل به مولدهای انرژیهای تجدیدپذیر, بشر را یاری کنند و لذا استفاده از توربینهای گازی در مقیاسهای کوچک برای پوشش دادن تولید برق تجدید پذیر از مدتها پیش مطرح بوده است. توربینهای گاز کوچک با توان پایین که بطور سنتی در صنایع نفت و گاز بعنوان موتور مکانیکی تجهیزات دوار همانند کمپرسور و پمپ استفاده میشد از یک سو و موتورهای جت صنایع هوایی که اساسا برای شرایط راه اندازی و شات داون سریع و مداوم طراحی شده اند و دارای راندمان بالا و قابلیت بارگیری سریع هستند از سوی دیگر مورد توجه قرار گرفته است. توربینهای گاز بزرگ در نیروگاههای سیکل ساده و سیکل ترکیبی برای کار در توانهای بالا طراحی شده و مورد استفاده واقع میشوند. در بارهای پایینتر از بار نامی, راندمان این توربینها کاهش می یابد.

برای جبران افت راندمان تولید در موارد نیاز به کاهش تولید, میتوان به جای یک توربین گاز بزرگ با توان نامی بالا, از تعدادی توربین گاز کوچک با توانهای نامی پایین استفاده نمود. استارت های مداوم توربینهای گاز کوچک در مقایسه با توربینهای گاز بزرگ محدودیتهای کمتری از نظر ایجاد تنشهای حرارتی دارند و لذا فاصله زمانی تعمیرات طولانیتر بوده و هزینه تعمیر و نگهداری در آنها کمتر میباشد. این امر از دیدگاه شبکه و بهره بردار, یک امتیاز محسوب میشود. در گذشته بدلیل راندمان پایین, توربینهای گاز کوچک مورد توجه قرار نمیگرفت ولی امروزه با توسعه فناوریهای جدید و ارتقا راندمان, میتوان از آنها بهره برد که بدلیل وزن سبکترشان قابلیت نصب در مکانهای دور دست را نیز دارند.

برای روشن شدن موضوع شبکه برقی را در نظر میگیریم شامل دو مولد برق بزرگ که در شرایط تولید حداکثر خود بوده و برق مورد نیاز دو مصرف کننده را تامین میکنند. در عمل ممکن است شبکه ای به این شکل وجود نداشته باشد. شبکه های برق پیچیدگیهای مخصوص خود را دارند که در اینجا برای انتقال مفاهیم مورد نظر به خواننده , از آنها صرفنظر میکنیم.

مولد G1 را  یک توربین بخار بزرگ فرض میکنیم که در بار پایه با حداقل تغییرات بار کار میکند و مولد G2  یک توربین گاز بزرگ سیکل ساده میباشد.  هر دو بنا به ملاحظات خاص جغرافیایی و دسترسی به پستهای انتقال برق و منابع سوخت,  بالاجبار دور از مصرف کننده ها احداث شده و برق تولیدی به مصرف کننده در دور دست انتقال میابد.

در شرایط پایدار, در هر لحظه,  میزان برق تولیدی مولدها با میزان مصرف آن برابر میباشد. اگر یکی از مصرف کننده ها مقدار مصرف خود را کاهش دهد, لزوم تعادل شبکه ایجاب میکند که بخش تولید, مقدار خود را به همان اندازه کم کند. به جهت قابلیت تغییر سریع بار در توربین گاز نسبت به توربین بخار, کاهش تولید توسط G2 انجام میپذیرد و به بار پایینتر از بار پایه میرسد. در این حالت راندمان نیز کاهش می یابد.

حال یک مصرف کننده جدید به مجموعه اضافه میکنیم برای تامین برق مورد نیاز, یک مولد (نیروگاه جدید) نیز نیاز میباشد. برای این منظور دو انتخاب داریم:

  • استفاده از توربین گاز بزرگ
  • استفاده از تعدادی توربین گاز کوچک

برای جبران مساله کاهش راندمان در بارهای پایین که ذکر گردید, از دو توربین گاز کوچک استفاده میکنیم.

با ترکیب جدید در صورت نیاز به کاهش تولید, بجای کم کردن بار توربین گاز بزرگ (با این فرض که توربین گاز کوچک همواره آماده بکار بوده و محدودیتی در استارت سریع و مداوم نداشته باشد) یکی از توربینهای گاز کوچک را از مدار تولید خارج میکنیم.

توربینهای گازی که چنین قابلیتی داشته باشند را میتوان از تغییر کاربری موتورهای جت صنایع هوایی بدست آورد که بدلیل نوع طراحی, ضمن سبک بودن, بدون محدودیت تنشهای حرارتی و بدون نیاز به تعمیرات مداوم, دارای قابلیت استارتهای متعدد نیز میباشند.

انتقال برق تولیدی از طریق خطوط انتقال صورت میپذیرد. هر چه طول مسیر انتقال بیشتر باشد تلفات بیشتری را دربر خواهد داشت و به بیان دیگر بخشی از برق تولیدی در مسیر انتقال بدون انجام کار مفید از بین خواهد رفت. بهتر است محل تولید برق, تا حد امکان, به محل مصرف نزدیک باشد. از آنجایی که جابجایی نیروگاههای بزرگ موجود اقتصادی نیست توجه خود را بر توسعه نیروگاههای مقیاسهای کوچک و متناسب با نیاز مصرف کننده هر منطقه متمرکز میکنیم.

شبکه فرضی خود را با اضافه کردن مصرف کننده های جدید توسعه میدهیم و اینبار میخواهیم برای تولید برق به انرژیهای تجدیدپذیر روی بیاوریم و با توجه به شرایط اقلیمی منطقه, انتخابمان انرژی خورشیدی هست. در ترکیب جدید شبکه, G5 بعنوان یک نیروگاه خورشیدی اضافه میشود.

با صرفظر از امکان ذخیره انرژی خورشیدی در روز و استفاده از آن در شب که محدودیتها و هزینه های قابل توجه خود را دارد, شبکه برای پایدار ماندن نیاز به یک مولد پوشش دهنده دیگر دارد که در غیبت انرژی خورشیدی, تولید برق را بعهده بگیرد. همچنین باید بتواند در صورت قطع ارتباط برق منطقه از شبکه سراسری, مصرف کننده های منطقه را تا مدتی پوشش دهد. با آنچه پیش از این گفته شد در این شرایط استفاده از توربین گاز کوچکتر  G6 میتواند راه حل مناسبتری باشد.

مطالب مرتبط

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Call Now Buttonتماس



ارسال