جهت تهیه مطالعات بازار و طرح توجیهی احداث نیروگاه سیکل ترکیبی مقیاس کوچک ( CHP ) با مولد میکروتوربین گازی و موتور گازسوز ، با اطلاعات کاملا به روز برای سال1401 با فرمت Word و PDF و با گزارش گیری نرم افزار کامفار ، جهت اخذ جواز تاسیس یا وام و تسهیلات بانکی ، این صفحه را مطالعه نموده و سپس با ما تماس بگیرید . ضمنا در صورت تمایل میتوانید طرح های توجیهی آرشیوی احداث انواع نیروگاه های سیکل ترکیبی مقیاس کوچک را هم با موتور گازسوز و هم با مولد توربین گازی با فرمت pdf ، صرفا جهت کسب اطلاعات اولیه ، از انتهای همین صفحه دانلود نمایید .

---

آشنایی با نیروگاه های حرارتی و انواع آن :

---

نیروگاه حرارتی نیروگاهی است که انرژی حرارتی نهفته در سوخت های جامد، مایع، گاز و یا سوختهای هسته ای را به انرژی برق تبدیل می کند. نیروگاه های هسته ای، بخاری متداول، گازی، چرخه ترکیبی و دیزلی مشمول این تعریف می شوند.

نیروگاه بخاری متداول (ساده):

گونه ای از نیروگاه های حرارتی است که در آن با سوزاندن سوخت های فسیلی، آب تبدیل به بخار می شود و انرژی بخار تولیدی سبب چرخش توربین و سپس تولید انرژی برق می گردد.

نیروگاه گازی:

در این نیروگاه، انرژی ناشی از سوختن سوخت های فسیلی، هوا را تحت فشار و دمای زیاد قرار می دهد. این هوای مخلوط با گازهای ناشی از احتراق سوخت، به صورت سیال حامل انرژی برای گرداندن توربين متصل به مولد برق عمل می کند.

نیروگاه سیکل ترکیبی :

نیروگاه سیکل ترکیبی به زبان خیلی ساده به نیروگاهی گفته میشود که در آن از دو طریق برق تولید میگردد ، ابتدا سوخت گاز در مولد موتور گازی و یا توربین گازی میسوزد و موتور گازی به کار افتاده و برق تولید میکند و سپس حرارتی که از اگزوز توربین گازی خارج میشود نیز بازیافت شده و مجدد برای تولید برق استفاده میشود و بدین ترتیب راندمان تولید برق بالاتر میرود. البته در برخی موارد حرارت خروجی از اگزوز را به برق تبدیل نمیکنندو به صورت حرارت به فروش میرسانند که در این حالت به آن نیروگاه تولید همزمان برق و حرارت یا نیروگاه دی جی ( Distributed Generation ) میگویند.

در واقع نیروگاه سیکل ترکیبی نیروگاهی است که ترکیب نیروگاه گازی و بخاری میباشد که به منظور افزایش راندمان کل ، بخشی از انرژی باقیمانده در گازهای خروجی از توربین های گازی را بازیافت میکنند و مجدد به برق تبدیل مینمایند، برای این منظور گازهای داغ خروجی از توربین های گازی را به دیگ بخارِ بازیافت کننده هدایت می کنند.

بدین ترتیب حرارت منتقل شده به دیگ بخار موجب تولید بخار میشود و بخار حاصل از این طریق، توربین بخاری را به گردش در می آورد و توربین بخاری نیز برق تولید میکند . برای بهینه کردن کیفیت بخار نیز ، می توان از سوخت تکمیلی هم استفاده کرد.

در این مقاله ما به معرفی صفر تا صد نیروگاه سیکل ترکیبی مخصوصا نیروگاه های مولد مقیاس کوچک با موتور گازسوز و همینطور میکروتوربین های گازی خواهیم پرداخت و سعی داریم تا هر اطلاعاتی که شما برای ورود به این عرصه سرمایه گذاری نیاز دارید در اختیار شما قرار دهیم ، پیشاپیش از بردباری شما در مطالعه این مقاله کاربردی سپاسگزاریم.

---

نیروگاه برق سیکل ترکیبی ( CHP) چیست ؟

---

نیروگاه های سیکل ترکیبی (CHP)، همان گونه که از اسمش پیداست، تولید کننده برق مصرفی صنایع و مصارف شهری بوده و در کنار آن می توان از انرژی گرمایی حاصل شده نیز ، در روند تولید برق ، به طور مطلوب و سازمان یافته ای بهره جست. بر این اساس دو نوع محصول می توان برای این طرح در نظر گرفت : الکتریسیته و حرارت.

احداث نیروگاه در هر منطقه به دلیل کمبود امکانات از قبیل سوخت، آب و سایر منابع مورد نیاز مقدور نمی باشد، لذا با توجه به شرایط جغرافیایی و تراکم جمعیت و منابع، فقط در بعضی از مناطق این نیروگاه ها احداث شده و انرژی تولید می گردد که این انرژی توسط خطوط فشار قوی به مناطق مورد نیاز انتقال داده می شود .

حرارت تولید شده از این طریق نیز قابلیت توزیع دارد. به گونه ای که می توان آن را به دو صورت :

1- بخار آب 

2- آب گرم

از طریق مکانیزم های موجود انتقال داد. حرارت تولید شده می تواند تا 700 درجه سانتی گراد باشد.

کد ISIC محصول :

محصولات و خروجی های نیروگاه سیکل ترکیبی ، برق و حرارت است که کد آیسیکی برای آن ها تعریف نشده است. در حالی که کد ISIC برای مولد های مقیاس کوچک CHP تولید همزمان برق و حرارت ،  31101341میباشد.

مجوز ها و قدم های لازم برای احداث نیروگاه مولد مقیاس کوچک گازی با قابلیت سی اچ پی به شرح تصویر زیر میباشد :

---

هزینه احداث نیروگاه سیکل ترکیبی یا سی اچ پی

---

 بنابر اظهارات مدیرعامل شرکت مپنا، بزرگترین پیمانکار احداث نیروگاه های بزرگ در کشور، هزینه های احداث هر مگاوات نیروگاه، در حدود ششصد هزار یورو میباشد 1 که معادل دلاری آن، در حدود هشتصد و پنجاه هزار دلار ميباشد.

این در شرایطی است که به دلیل بزرگ بودن ظرفیت تجهیزات و حساسیت کارکرد آنها، ریسک های سرمایه گذاری که به دلیل انتخاب نامناسب با کارکرد غیربهینه یک توربین متوجه سرمایه گذار میشود، مقادیر قابل توجهی است .

در حالی که در نیروگاه های زیر 25 مگاوات، این ریسک کاهش می یابد و با انتخاب بهینه ی تجهیزات و خریدهای مناسب، می توان هزینه های سرمایه گذاری را تا 60 درصد کاهش داد.

---

روش های انتقال انرژی الکتریکی از نیروگاه سیکل ترکیبی ( CHP ) به مناطق مورد نیاز

---

انرژی الکتریکی تولید شده ، توسط دکل ها و خطوط فشار قوی از نیروگاه ها به پستهای فشار قوی 400 و 230 کیلوولت انتقال داده می شود.

با توجه به نیاز مشترکین و مصرف کننده ها که نیاز به ولتاژ 400 یا 220 ولت دارند خروجی ایستگاه های انتقال ، به ایستگاههای فوق توزیع ، انتقال داده شده و ولتاژ در حد 11، 20، 33 کیلوولت افزایش داده می شود .

توسط تیرها و سیم های هوایی این ولتاژ به داخل شهر ها هدایت می شوند و سپس توسط ترانسهای کاهنده که بر روی تیر های برق در شهرها قرار دارد ، ولتاژ مورد نظر 220 و 400 ولت را برای مصارف خانگی و صنعتیِ تک فاز و سه فاز به مشترکین عرضه می گردد.

در نیروگاه های سیکل ترکیبی یا CHP ، فاصله ی مصرف کننده تا نیروگاه تا حد بسیار فراوانی قابل کاهش است . به گونه ای که حتی در صورت نیاز و به مقدار پیش بینی شده برای مصرف یک واحد صنعتی، می توان یک نیروگاه در ابعاد کوچک در مکانی از محدوده ی واحد راه اندازی نمود.

---

دسته بندی نیروگاههای برق سیکل ترکیبی ( CHP )

---

می توان این نوع نیروگاه ها را در سه گروه دسته بندی کرد:

• نیروگاه های سیکل ترکیبی با مولد میکرو توربین ها
• نیروگاه های سیکل ترکیبی با مولد دیزل ژنراتورها
• نیروگاه های سیکل ترکیبی با مولد موتورهای گازسوز

در این مقاله سعی شده تا به صفر تا صد نیروگاه های سیکل ترکیبی با موتورهای گازسوز (Gas Engine) و همینطور میکرو توربین های گازی پرداخته شود پس با ما تا انتهای مقاله همراه شوید.

---

مزایا و معایب نیروگاه سیکل ترکیبی یا سی اچ پی

---

به طور کلی نیروگاه های خصوصی به منظور کاهش و در اصطلاح سایش پیک بار، در محدوده ای که نیاز به برق مداوم و کم نوسان احساس شود (به عنوان مثال شهرک های صنعتی)، راه اندازی شده و در شبکه قرار می گیرند.

ضمن این که در نقاطی که امكان اتصال منطقه به شبکه برق سراسری به سختی و با هزینه ی بالا مقدور است، استفاده از این نیروگاه ها توصیه می شود. از مزایای این نیروگاه های سیکل ترکیبی میتوان به موارد زیر اشاره نمود :

بازدهی بالا تا 90 درصد برای نیروگاههای سیکل ترکیبی با مولد میکروتوربین گازی !! :

از سایر مزیت ها، بازده بالای این دسته از نیروگاه ها است . بازده نیروگاه های مقیاس کوچک با توربین گازی ( CHP) در شرایط مساعد عمدتا  84 درصد در نظر گرفته می شود؛ 42 درصد الکتریسیته و  42درصد حرارت؛ که در نمونه های پیشرفته تر تا بیش از 90 درصد نیز در مجموع خواهد رسید.

این نیروگاه ها قابلیت تولید تا 700 درجه حرارت را دارند. این گرما به صورت گازهای گرم حاصل از احتراق در نیروگاه و تولید برق بوده که از طریق لوله ها و مسیرهای در نظر گرفته شده، تا یک فاصله ی منطقی می توانند حرارت خود را انتقال دهند.

در کارخانجاتی که به بویلر (دیگ بخار) برای گرمایش آب و یا مصارفی از این دست نیاز است، استفاده از این امکان باعث حذف مشعل دیگ بخار شده و در نتیجه کاهش هزینه های مستقیم و غیر مستقیم (نگهداری و تعمیرات مشعل و ...) حاصل میشود.

چندگانه سوز بودن نیروگاههای سی اچ پی :

مزیت دیگر این نوع از نیروگاه ها دوگانه (چندگانه) سوز بودن آن است . به گونه ای که بهترین بازدهی با گاز شهری میسر شده و در صورت عدم دسترسی، می توان بلافاصله سوخت مصرفی را با گازوئیل (یا هر سوخت دیگر) جایگزین نمود.

کوچک بودن اندازه نیروگاههای سیکل ترکیبی :

کوچک بودن اندازه ی این نیروگاه ها و قابلیت انعطاف بالای ظرفیت آن ها باعث می شود که مشکل فاصله واحد صنعتی، شهرک صنعتی و ... از نیروگاه و نیاز به پست های افزاینده و کاهنده و در نتیجه پرت انرژی، هزینه های تجهیزات و تاسیسات و نگهداری شبکه تا حد زیادی کاهش یابد. که این خود نمونه ای از مزیت های این طرح است.

---

سوخت نیروگاه سیکل ترکیبی با موتور گازسوز

---

مواد اولیه نیروگاه تنها و تنها سوخت نیروگاه (گاز طبیعی) بوده که در اصل در دسته مواد مصرفی تعریف می گردد.

تامین سوخت از طریق سیستم گاز کشی گاز شهری موجود در شهرکهای صنعتی تامین می‌گردد .

قیمت گاز مصرفی نیروگاه به قیمت نیروگاهی بوده که در راستای حمایت های دولتی از طرح تولید پراکنده برق و نیروگاههای مولد مقیاس کوچک،   این مبلغ توسط دولت تامین می شود.

با توجه به احتمال قطعی گاز و یا کمبود فشار گاز در مقاطعی از سال، جهت حفظ تداوم کار نیروگاه، گازوئیل به عنوان سوخت جایگزین در نظر گرفته میشود.

---

نحوه کار نیروگاه سیکل ترکیبی با موتور گازی

---

شمایی از سیستم CHP در تصویر بالا موجود است.

موتورهای احتراق داخلی پیستونی (موتوهای گازسوز) ، امروزه از فن آوریهای شناخته شده هستند. در آمریکای شمالی در هر سال بیش از 35 میلیون واحد از این موتورها برای استفاده در تولید برق و قدرت، اتومبیل ها، کامیونها، تجهیزات ساختمان سازی و معدن، پیشران زیر دریایی ها و غیره تولید می شوند.

انواع موتورهای ساکن برای تولید بازده گسترده ای از توان برای نیازهای بازار از جمله تأمین برق شبکه ، برق اضطراری و همچنین برای تولید همزمان برق و حرارت در دسترس می باشند.

بازده ظرفیت موتورهای پیستونی مورد استفاده در تولید توان از چندین کیلووات تا بیش از 7 مگاوات می باشد .شماتیکی از موتورهای پیستونی مورد استفاده در سیستم CHP در شکل زیر نشان داده شده است.

فرایند کلی تولید برق ساختار پیچیده ای نداشته و شامل ورود گاز به نیروگاه و استفاده در موتورهای گازسوز بوده که پس از احتراق گاز در موتور و ایجاد چرخش ژنراتوری که با این موتور کوپل است نیز همزمان به چرخش درآمده و برق تولیدی از ژراتور خارج شده و از طریق کابل های در نظر گرفته شده به شبکه برق منتقل می گردد.

---

مقایسه  نیروگاه های گازی ، سیکل ترکیبی و نیروگاههای تولید همزمان برق و حرارت ( DG )

---

این نیروگاه ها در توانهای 1 إلى 50 مگاوات احداث می شوند که در ادامه معرفی مختصری از سه سیستم به عمل می آید:

نحوه کار نیروگاه گازی و مزایا و معایب و راندمان آن :

در یک نیروگاه گازی تولید انرژی، توسط یک توربين ژنراتور گازی انجام می شود . توربین های گازی شامل یک کمپرسور با جریان خروجی محوری، یک محفظه احتراق و یک توربین که در هنگام حرکت از طریق شفت به یک ژنراتور متصل است، می باشد .

در توربین گازی ، هوای ورودی توسط کمپرسور فشرده شده و سپس به سمت محفظه احتراق مشتعل با سوخت گاز یا گازوئیل هدایت میشود .گاز گرم متصاعد شده حاصل از سوختن به سمت توربین گازی میرود .انرژی حرارتی تبدیل به انرژی مکانیکی شده و پس از به چرخش در آوردن پره های توربین، ژنراتور و کمپرسور نیز به حرکت در می آیند . راندمان این نوع از نیروگاهها بین 30 تا 37 درصد میباشد.

مزیت نیروگاه های گازی، سادگی بهره برداری و کارکرد می باشد . ضمن آنکه سرعت پاسخ این نیروگاه ها به تغییرات بار بسیار سریع بوده و دانش تعمیر و نگهداری آنها نیز به سهولت قابل یادگیری است، در عین حال این نیروگاهها به سادگی قابل جابه جایی و نقل و انتقال می باشند .

مشکل این نوع از نیروگاه، راندمان پایینتر و مصرف سوخت بالاتر می باشد، ضمن آنکه از حرارت تولیدی استفاده ای به عمل نمی آید.

نحوه کار نیروگاه سیکل ترکیبی با مولد توربین گازی (مزایا و معایب و راندمان آن ) :

در یک نیروگاه سیکل ترکیبی، تولید انرژی توسط توربين ژنراتورهای گازی و بخاری حاصل می شود . گرمای خروجی از اگزوز توربین گازی، توسط بویلرهای بازیافت شده و حرارت مورد نیاز جهت تولید بخار را ایجاد می کند .

در عین حال بخار ایجاد شده برای به گردش در آوردن پره های توربینهای بخاری استفاده می شود . در این نیروگاه ها عموما از سیستم خنک کننده خشک و یا تر جهت خنک کردن آب حاصل از چگالش بخار خروجی از توربین بخار استفاده میگردد .راندمان این نیروگاه ها مابين 45 تا 55 درصد است.

به صورت تقریبی در ازای هر مگاوات ظرفیت تولیدی توسط توربین های گازی، نیم مگاوات ظرفیت توسط توربین بخار ایجاد می شود .

مزایای این نوع نیروگاه، رسیدن به راندمان الکتریکی بالا ميباشد ضمن آنکه بازیافت حرارت از کندانسور نیز امکان پذیر است و می توان از آن برای تولید آب گرم مصرفی استفاده نمود .

مشکل نیروگاههای سیکل ترکیبی نیاز به آب با خلوص بالا و پایش مداوم کیفیت آب مصرفی است . به ترتیبی که با افت کیفیت آب ورودی، ممکن است مشکلات جدی برای توربین بخار ایجاد گردد .

در عین حال به جهت آنکه توربین بخار ، از بازیافت حرارت ناشی از کارکرد توربین های گاز، بخار لازم را دریافت می کند، در صورت از کارافتادن توربین های گازی، انرژی تولیدی توسط توربین بخار نیز از بین می رود، مگر آنکه در مبدل حرارت، یک مشعل مستقل نیز درنظر گرفته شود .

به دلیل آنکه سرعت پاسخ دهی توربین های بخار به تغییرات بار بسیار کم است، برای جبران تغییرات سریع بار، تنها بر روی ظرفیت توربین های بخار ميتوان اتکا نمود.

نحوه کار نیروگاه تولید همزمان برق و حرارت یا نیروگاه دی جی DG ( مزایا و معایب و راندمان آن )

توربین های گازی به همراه هر کیلووات توان الکتریکی، حدود دو کیلووات توان حرارتی تولید میکنند که توسط گاز خروجی از اگزوز، وارد محیط میشود .

این گرما به کمک مبدلهای حرارت قابل بازیافت بوده و میتوان به صورت آب گرم و یا بخار، آن را در فرآیندهای مصرفی استفاده نمود .

راندمان نیروگاه‌های حرارتی عبارتست از انرژی الکتریکی تولید شده تقسیم بر مقدار سوخت مصرف شده ، اما در مورد سیستم های CHP راندمان کلی عبارتست از مجموع انرژی الکتریکی و انرژی حرارتی مفید تولید شده، تقسیم بر مقدار سوختی که توسط سیستم CHP مصرف می شود . راندمان کلی سیستم های CHP بیش از 70 درصد است .

سیستم های تولید همزمان در صنایع مختلف ، خصوصأ صنایعی که احتیاج به الکتریسیته و حرارت فراوان در تمام طول سال دارند (بالای 4500 ساعت در سال) مانند کارخانجات تولید مواد غذایی، تولید آب شیرین ، کاغذ سازی، صنایع شیمیایی سرامیک سازی، نساجی و داروسازی بسیار سودمند است .

درعین حال قابلیت دسترسی فراوان و محدوده وسیع انتخاب ، باعث گردیده این فناوری در بخش های اقتصادی، عمومی و مسکونی از قبیل هتل ها، بیمارستان ها، دانشگاه ها و مدارس، فروشگاه های بزرگ، ساختمان های مسکونی، نفوذ کند .

این سیستم شامل توربین های گاز به عنوان تولید کننده انرژی الکتریکی و یک بویلر بازیافت حرارت میباشد که آب گرم و یا بخار مورد مصرف را تولید می کند.

مزیت اصلی این سیستم، رسیدن به راندمان بالای انرژی و نیز تولید همزمان برق و حرارت ميباشد . لازم به ذکر است برای آنکه تغییرات بار حرارتی و الکتریکی مستقل از یکدیگر شوند، امکان اضافه نمودن مشعل به مبدل های بازیافت حرارت وجود دارد.

---

معرفی تکنولوژی توربین های گازی

---

از زمان تولد توربینهای گازی امروزی در مقایسه با سایر تجهیزات تولید قدرت، زمان زیادی نمی گذرد . با این وجود امروزه این تجهیزات به عنوان سامانه های مهمی در امر تولید قدرت مکانیکی مطرح می باشند .

از تولید انرژی برق گرفته تا پرواز هواپیماهای مافوق صوت همگی مرهون استفاده از این وسیله سودمند می باشند ، ظهور توربین های گازی باعث پیشرفت زیادی در رشته های مهندسی مکانیک، متالورژی و سایر علوم مربوطه گشته است بطوری که پیدایش سوپر آلیاژهای پایه نیکل و تیتانیوم به خاطر استفاده آنها در ساخت پره های ثابت و متحرک توربین ها که دماهای بالایی در حدود 1500 درجه سانتیگراد و یا بیشتر را متحمل میشوند، از سرعت بیشتری برخوردار شد .

به همین خاطر امروزه به تکنولوژی توربین های گازی تکنولوژی مادر گفته می شود و کشوری که بتواند توربین های گازی را طراحی کند و بسازد، هر چیز دیگری را هم می تواند تولید کند.

اجزای توربین های گازی :

به طور کلی کلیه توربینهای گازی از سه قسمت تشکیل می شوند:

1- کمپرسور

2- محفظه احتراق

3- توربین

که بنا به کاربرد، قسمتهای دیگری نیز برای افزایش راندمان و کارایی به آنها اضافه می شود.

---

نحوه کار توربین های گازی :

---

 نحوه کارکرد توربین های گازی بدین ترتیب است که کمپرسور در حال گردش با دور زیاد، هوای محیط را مکیده و فشار آن را به چندین برابر فشار محیط ( حدود 10 برابر ) می رساند، ضمن اینکه نسبتا درجه حرارت آن نیز افزایش می یابد .

هوای فشرده شده از کمپرسور خارج و به درون محفظه یا محفظه های احتراق هدایت می شوند . در داخل اتاق احتراق شعله دائمی برقرار است و سوخت (گاز، گازوئیل و یا بعضأ مازوت ) نیز با فشار مناسبی به درون آن پاشیده می شود.

سوخت به همراه هوای فشرده در مجاورت شعله، آتش میگیرد و گاز داغی با حجم زیاد که دمای آن به 1800 درجه سانتیگراد نیز می رسد، تولید می گردد .

گاز حاصل که نتیجه یک احتراق كامل بدون تولید دوده است، به سبب محدودیتهای تکنولوژیکی مستقیما قابل ارسال به توربین نميباشد و لازم است خنک گردد . این کار توسط هوای اضافی ورودی به اتاق احتراق، از طریق کمپرسور، انجام میگیرد .

گاز داغ مناسب از نظر درجه حرارت، وارد توربین شده و بخش اعظم انرژی خود را به صورت انرژی مکانیکی دورانی، به توربین منتقل می کند و خود از طریق اگزوز خارج می گردد .

بخشی از انرژی دورانی حاصله از توربین به مصرف گرداندن کمپرسور و مابقی برای گردش ژنراتور به کار می رود . ژنراتوری که یا به صورت مستقیم و یا از طریق جعبه دنده با توربین هم محور و کوپله است، با میدان الکتریکی گردان خود، در استاتور، جریان الکتریسته با ولتاژ از پیش طراحی شده تولید میکند.

---

مقایسه تکنولوژی توربینهای گازی با سایر تکنولوژی های تولید پراکنده

---

در تولید پراکنده و نیز سیستم های CHP  ، توربین ها حاکم بلامنازع نیروگاه های نصب شده می باشند . کما اینکه بنا بر آمار بانک اطلاعاتی CHPهای نصب شده در آمریکا، توربینهای گازی، سیکل ترکیبی و توربینهای بخار 98 درصد از ظرفیت توان CHP نصب شده در آمریکا را تشکیل می دهند و موتورهای گازی، تنها 2 درصد از این ظرفیت را تشکیل می دهند .

کما اینکه در سرتاسر ایالات متحده آمریکا، تعداد نیروگاههایی که بالاتر از 10 مگاوات توان دارند و مولد آنها موتورهای گازی است، عدد 0 در مقابل صدها نیروگاه توربین گازی، بخار و سیکل ترکیبی است.

به نظر می رسد با رشد تکنولوژی میکروتوربین ها و روند شتابانی که هماکنون دارند، به زودی میکروتوربینها در این حوزه از بازار تولید پراکنده و CHP نیز، سهم قابل توجهی بگیرند

راندمان توربین های گازی در صورت استفاده به صورت سیستمهای CHP ، 70 تا 90 درصد است، بنا بر تعریف وزارت نیرو از بازده الکتریکی موثر، این بازده در سیستم های  CHP ، 50 تا 70 درصد خواهد بود .

با استفاده از توربین های بخار و ایجاد نیروگاه های سیکل ترکیبی، بازده الکتریکی خالص 42 تا 52 درصد و بازدهي الکتریکی موثر در صورت استفاده از حرارت تولیدی، 50 تا 70 درصد خواهد بود، لازم به ذکر است امکان احداث نیروگاههای سیکل ترکیبی از توان 5 مگاوات به بالا و سیستمهای CHP از 200 کیلووات به بالا وجود دارد.

---

مزایای توربین ها نسب به موتورهای گازی :

---

 مزایای قابل توجه توربین ها به صورت خلاصه عبارت از:

1 - دوگانه سوز بودن توربین ها :

توربین ها دوگانه سوز بوده و می توانند با سوختهای گازوییل و گاز، به تولید انرژی بپردازند و تغییر سوخت آنها از سوخت گاز به سوخت مایع به سهولت امکان پذیر است و در کارکرد آنها تاثیر اندکی به جای میگذارد این در شرایطی است که موتورها یا پای هگاز سوز و یا پایه گازوییل سوز هستند و تغییر سوخت مصرفی، راندمان و میزان استهلاک آنها را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.

2 - اعتماد پذیری بالا در کارکرد مداوم:

توربین ها تجهیزاتی هستند که از ابتدا برای کار کرد مداوم و تولید مداوم برق درنظر گرفته شده‌اند، این در شرایطی است که موتورها از ابتدا بهترین عملکرد را در کارکردهای کوتاه مدت و با وقفه از خود نشان داده‌اند .

با توجه به آنکه تعداد قطعات موتورهای گازی و دیزل، تقریبا پنج برابر تعداد قطعات توربین ها می باشد و در عین حال موتورهای گازی برای تداوم کار کرد، نیاز به عملکرد بهینه ی سیستمهای جانبی آب و روغن نیز دارند، با توجه به این اصل کلی قابلیت اطمینان که هرچه تعداد قطعات و سیستمهای مورد نیاز جهت عملکرد صحیح، زیادتر باشد، قابلیت اطمینان عملکرد کاهش می یابد، موتورهای گازی قابلیت اطمینان پایین تری نسبت به توربین ها دارند و تجربیات جهانی نیز، این موضوع را تایید می کند .

کما اینکه تنها ارایه دهنده ی موتوری که ادعای تامین مداوم بارپایه را به صورت 24 ساعت می نماید، شرکت Wartsila است که تمام ظرفیت مورد ادعای این شرکت، 1300 مگاوات در سراسر جهان است که چیزی کمتر از یک دهم درصد از ظرفیت نیروگاههای تولید پراکنده جهان با کار مداوم را به خود اختصاص می دهد .

3 -هزینه های تعمیر و نگهداری کمتر و زمان اورهال طولانی تر :

در ارتباط با تعمیرات، تجربه نشان داده که توربین ها نیاز به تعمیرات بسیار کمی دارند . به صورت کلی توربین های گازی به دلیل آنکه دارای قطعات مکانیکی و متحرک کمتری نسبت به موتور ها هستند، دارای زمان اورهال طولانی تری نسبت به موتورها می باشند .

آمارهای رسمی حاکی از آن است که هزینه ی تعمیر و نگهداری بر حسب کیلووات ساعت تولیدی، حداقل یک سوم موتورها می باشد، ضمن آنکه موتورها در دوره های 600 إلى 1000 ساعته باید حتما بازبینی شوند

4 - بهترین تطبيق برای ایجاد سیستهای تولید برق و حرارت (CHP) :

با توجه به آلودگی کم توربینها، سهم بالای اکسیژن در هوای خروجی و استفاده اندک از روغن، امکان استفاده از محصولات خروجی توربین در فرآیندهای صنعتی وجود دارد و می توان از این واحدها در سیستمهای تولید مشترک قدرت و حرارت به صورت مناسب استفاده کرد .

ضمن آنکه حرارت خروجی توربینهای گازی به صورت متمرکز از اگزوز آن و در یک دمای بالا به دست می آید، این در شرایطی است که در موتورهای گازی، حرارت علاوه بر اگزوز باید از سیستم های خنک کاری آب و روغن نیز بازیافت شود که دمای بسیار پایین‌تری نسبت به حرارت خروجی از اگزوز دارد و باید برای استفاده از آن، تدبیر جداگانه ای اندیشیده شود .

در عین حال امکان نصب سیستم به صورت CHP برای مجتمع های تجاری و مسکونی ( با استفاده از اگزوز توربین) وجود دارد.

5 - حجم و وزن کمتر:

توربین های گازی کم حجم و سبک وزن ميباشند که در نتیجه، فضای مورد نیاز آن در مجتمع های صنعتی، تجاری، اداری و مسکونی کاهش مییابد . در مقایسه با موتورهایی با توان مشابه، حجم و وزنی نزدیک به یک پنجم دارند که در بسیاری از فضا ها، می توان آنها را جانمایی نمود.

6 - اپراتوری ساده تر:

راه اندازی و کاربری توربین ها پس از نصب، بسیار آسان می باشد . از آنجا که در توربینهای گازی تنها در بلبیرینگ و چرخدهنده های گیربکس، نیاز به استفاده از روغن است، برخلاف موتورها مصرف روغن بسیار اندک است (تا یک دهم موتورهای مشابه) .

از سوی دیگر به دلیل خنک کاری به وسيله‌ي هوا و حذف رادیاتور، نیاز به پایش مداوم آب رادیاتور نیز از بین می رود . از سوی دیگر قطعات در معرض استهلاک توربینهای گازی بسیار کمتر است که می توان به صورت دوره ای آنها را بازرسی و تعمیر نمود . تمام این موارد راهبری توربینهای گازی را بسیار راحتتر از موتورهای گازی و دیزلی می نماید.

7 - اعتماد پذیری بسیار بالا در اولین استارت :

اگر شرایط اولیه ی استارت زدن فراهم باشد، توربین های گازی اعتماد پذیری بسیار بالایی در اولین استارت دارند و با اولین استارت روشن می شوند، حال آنکه موتورها حتی در صورت فراهم بودن شرایط راه اندازی، به خصوص در هوای سرد، به چندین بار تلاش برای راه اندازی نیاز دارند که این موضوع ممکن است تبعات غیرقابل جبرانی به ویژه برای بارهای اضطراری به وجود آورد .

8 - قابلیت بالا در پذیرش تغییرات بار پس از فراهم شدن ولتاژ و فرکانس در خروجی ژنراتور:

توربینهای یک محوره این قابلیت را دارند که تا 100 درصد بار نامی خود را در یک مرحله بپذیرند . در حالی که موتورهای با توان مشابه تا 75 درصد توان نامی خود را می توانند به یکباره بپذیرند و باقیمانده می توان باید به تدریج بر روی موتور گذاشته شود تا موتور فرصت گرم شدن داشته باشد .

در مورد موتورهایی با سوخت گاز، شرایط به مراتب بدتر است. بنابراین در مقایسه برای پشتیبانی غیر منتظره‌ی بارها، توان بالاتری از موتورها مورد نیاز میباشد که بتوانند تغییرات یکباره ی بارها را پشتیبانی نماید و این به معنای بالا رفتن هزينه‌های سرمایه گذاری است .

این در شرایطی است که توربین های گازی می توانند به صورت مداوم از صفر تا صد میزان. ( تعمیرات، کاهش عمر و یا افزایش دود خروجی درصد بار نامی خود را بدون آسیب دیدن، افزایش بپذیرند)

9 - قابلیت پشتیبانی بارهای متغیر و بزرگ:

بسیاری از واحدهای صنعتی بارهای متغیر و ضرب های دارند که به یکباره تا حد چند مگاوات توان مصرفی وارد مدار می شود . کارخانه های فولاد، پتروشیمی و صنایع سنگین فلزی از مصادیق بارز این نوع از واحدهای صنعتی میباشند .

در این کارخانه ها با بروز اولین شوک بار به موتورها، موتورهای کوچک به دلیل امکان پذیر نبودن تطبیق با بار، از حالت پارالل خارج شده و به دنبال آن، سایر موتورها نیز به صورت متوالی از مدار خارج می شوند .

این در شرایطی است که هم سرعت پاسخ توربین های گازی بالاتر است و هم تامین توربین های گازی با توان بالا که تغییرات یکباره می توان را یک توربین به تنهایی تحمل نماید، به سهولت و با هزینه‌های بسیار کمتر امکان پذیر است . بنابراین استفاده از توربین احتمال خروج واحدهای پارالل را به صفر می رساند.

10 - قابلیت کنترل دقیق ولتاژ و فرکانس:

سرعت بالای گردش روتور و اینرسی قابل توجهی که محور توربین دارد، موجب می شود که قابلیت Fly Wheel در این محور افزایش یابد و انرژی پتانسیل ذخیره شده موجب میشود که با نوسانات بار، سرعت همچنان ثابت بماند .

علاوه بر این موضوع، احتراق پیوست های که در محفظه‌ي احتراق رخ می دهد، موجب میشود که فاصله ی زمانی بسیار اندکی مابین تغییرات بار و تغییر سوخت ورودی وجود داشته باشد که تغییر بالا درنگ توان خروجی را ایجاد میکند .

این موارد به کنترل پایدار فرکانس در خروجی منجر می شود که البته این موضوع به رگولاتور ولتاژ، قابلیت تثبیت ولتاژ خروجی را نیز می دهد .

به این ترتیب رگولاتور ولتاژ ميتواند یک ولتاژ تثبیت شده در خروجی ایجاد نماید که نوسانات آن به کمترین حد برسد و زمان جبران افت ولتاژ، کمترین حد ممکن باشد در حالیکه موتورها پاسخ کندتری برای تغییرات بار دارند و به دلیل تغییرات قابل توجه، معمولا نميتوان خروجی آنها را مستقیما برای کامپیوترها، تجهیزات الکترونیکی PLC ها و یا منابع تغذیه پشتیبان رادارها بدون استفاده از استابیلایزر ها استفاده نمود که هزینه های مضاعف دیگری تحمیل می کند.

11 - سهولت تست و بارگیری آزمایشی:

مولد هایی که به عنوان پشتیبان استفاده می شوند، در فواصل زمانی (مثلا یک ماهه ) باید برای حدود 10 دقیقه روشن شوند تا کارآیی آنها اثبات گردد .

در توربین های گازی این موضوع می تواند بدون نیاز به یک بار مصرفی انجام پذیرد، حال آنکه در موتورها این بار گیری آزمایشی حتما باید همراه با یک بار مصرفی انجام شود . این موضوع احتمال آسیب دیدگی و نیز سوخت مصرفی موتورها را افزایش می دهد که منجر به کاهش کارآیی خواهد شد.

12 - قابلیت خنک شدن با هوا :

موتورهای گازی و دیزلی بزرگ، نیاز به رادیاتور و آب برای خنک نمودن دارند که فضای قابل توجهی اشغال می نماید، این در شرایطی است که توربینهای گازی به وسيله‌ي هوا خنک می شوند .

علاوه بر این، وجود رادیاتور مشکلات جانبی مانند نیاز به آب بندی، استفاده از ضد یخ، مقابله با خوردگی لوله‌ها، رسوب زدایی و نیاز به تعمیر و نگهداری نیز به دنبال خود دارد که با حذف رادیاتور، این مشکلات نیز حذف می شود.

13 - آلودگی های اگزوز و آلایندگی زیست محیطی :

فرآیند احتراق در توربین های گازی، فرآیندی مداوم است و اگر چه با 25 درصد هوای اضافی اتفاق می افتد، اما با اضافه شدن هوایی که برای خنک کاری بخش های داغ مورد نیاز است، هوای اضافه شده به سوخت، در حدود 300 درصد می باشد . بنابراین آلودگی اگزوز خروجی کاملا بدون ضرر و تنها در بر گیرنده ی مقادیر اندکی اکسید نیتروژن و مونوکسید کربن است که بسیار کمتر از موتورها میباشد .

در  تصویر زیر ، THC Nox ,CO هیدروکربورها ، برای چند نمونه از مولدها مقایسه شده است.همانطور که ملاحظه میشود میزان ذرات اشاره شده در محصولات خروجی میکروتوربین کمترین است.

میزان آلاینده های تولیدی در واحدهای مختلف (PPM)

میزان دود خروجی توربین های گازی در تمام سطوح بارگیری پایین است در حالی که در دیزلها، میزان آلایندگی و دود تولیدی می تواند به میزان قابل توجهی با تغییرات بار و چگونگی تعمیرات تغییر نماید و در صورت تعمیر نامناسب، میزان این آلایندگی میتواند بسیار قابل توجه باشد . به ویژه در مورد کاربرد این تجهیزات در ساختمان، می تواند مشکلاتی مانند کمبود اکسیژن و یا بوی نامطبوع ایجاد نماید.

14 - هزینه های نصب و راه اندازی پایین:

به دلیل وزن سبک (تا یک پنجم موتورهای با توان مشابه) و ارتعاشات اندکی که توربین گازی دارد، فونداسیون مورد نیاز و هزینه های زیرسازی بسیار کمتری نسبت به موتورها نیاز دارند .

به عبارت دیگر می توان به سادگی توربین های گازی کوچک را بر روی یک سطح ساده و بدون بتون مسلح نصب نمود. در عین حال هزینه های جابه جایی و انتقال نیز به مراتب بسیار کمتر از موتورهای مشابه است .

این در شرایطی است که موتورهای گازی به دلیل ارتعاشات قابل توجه و مداومی که با وزن بالای خود ایجاد میکنند، به ویژه در صورت استفاده در ساختمانهای مسکونی و تجاری، می توانند به فونداسیون ساختمان خسارت های جدی تحمیل نمایند.

15 - آلودگی صوتی و سروصدای تولید شده:

از آنجا که قسمت اعظمی از صدای تولید شده توسط توربینها، فرکانس بالایی دارد، به سادگی و با هزینه ای اندک، می توان این سر و صدا را حذف نمود .

در عین حال به دلیل ارتعاشات اندک، انتقال نویز به تجهیزات جانبی بسیار کم خواهد بود . این در شرایطی است که ایزوله نمودن صدای موتورها به دلیل آنکه صدای تولید شده، فرکانس پایینی دارد، سختتر و با هزینه ی بالاتر امکان پذیر است.

16 - قابلیت درآمدزایی و بازگرداندن سرمایه:

توربین های گازی می توانند به صورت دائم کار فعالیت کنند و از طریق فروش انرژی الکتریکی، جبران هزینه های قبض برق مصرفی مشترک و کاهش زیان های ناشی از قطعی های برق، هزینه های صرف شده برای خود را برگردانند .

این در شرایطی است که برای موتورهای دیزلی، به دلیل هزینه‌های بالای سوخت، سختی نگهداری و هزینه های تعمیرات بالا، توجیه اقتصادی در کارکرد مداوم وجود ندارد.

جدول زمانبندی اجرای طرح احداث نیروگاه مولد مقیاس کوچک 5 مگاواتی :

جهت تهیه مطالعات بازار و طرح توجیهی احداث نیروگاه سیکل ترکیبی مقیاس کوچک ( CHP ) با مولد میکروتوربین گازی و موتور گازسوز ، با اطلاعات کاملا به روز با فرمت Word و PDF و با گزارش گیری نرم افزار کامفار ، جهت اخذ جواز تاسیس یا وام و تسهیلات بانکی ، با ما تماس بگیرید .

---

دانلود فایل طرح توجیهی احداث نیروگاه سیکل ترکیبی CHP

---

 توجه : کلیه ی طرح های تیپ یا آماده ، صرفا کاربرد مطالعاتی و تحقیقاتی داشته و جهت اخذ مجوز و یا تسهیلات و وام بانکی مناسب نمیباشند . جهت تهیه طرح توجیهی با کاربرد اجرایی و بانکی با ما تماس بگیرید .