پیمانکار رتبه یک تاسیسات

انواع ساز و کار پمپ های خانگی – مخزن انبساط (مخزن دیافراگمی)، کلید اتومات و تابلو فرمان
1397-10-19
ترموستات‌های هوشمند – معرفی ترموستات‌های هوشمند و آشنایی با قابلیت های آنها
1397-10-22
Show all

سیستم های CHP – آشنایی با فواید و مزایا کاربرد سیستم های CHP در یک بیمارستان

مترجم: فریبا فرجی
دی ماه 97

 

 

سیستم های CHP

 

مقدمه:

سیستم­ های CHP یا تولید همزمان برق و حرارت گزینه­ ای مناسب برای بیمارستان ­ها هستند به این دلیل که بیمارستان­ها ۳۶۵ روز از سال را کار می­ کنند و نیازمند انرژی می­ باشد. این سیستم­ ها در بیمارستان­ ها قادر به کاهش قیمت انرژی، بهبود عملکرد زیست محیطی و افزایش قابلیت اطمینان انرژی هستند.

بیمارستان­ ها به فواید کاربرد سیستم های CHP پی­ برده­ اند

سیستم ­های ترکیبی برق و حرارت (شناخته شده به عنوان سیستم­ های تولید همزمان) یک موتور حرارتی را برای تولید همزمان برق و حرارت در یک ایستگاه نیرو به کار می­ برند. آن­ها گرمای اتلافی حاصل از تولید برق را به انرژی تبدیل کرده در کاربردهای گرمایش و سرمایش استفاده می­ شوند. بیش از ۲۰۰ بیمارستان در سرتاسر کشور انگلستان از سیستم­ های CHP استفاده می­کنند.

در سال­های اخیر تعداد بیمارستان­ ها که از سیستم­ های CHP استفاده می­ کنند افزایش یافته است. کاربرد تولید همزمان در بیمارستان­ ها بهره ­گیری از ساختار نرخ ابزار مطلوب را افزایش داده و از افزایش قیمت برق جلوگیری می ­کند. بیمارستان­ های مجهز به سیستم CHP به این علت که گرمای اتلافی تولید همزمان را به انرژی مناسب برای کاربردهای سرمایش و گرمایش تبدیل می­کند دارای راندمان انرژی بالاتری می­ باشد. انتشار گازهای گلخانه ­ای به محیط زیست را کاهش می­ دهند. در واقع دپارتمان انرژی آمریکا از برنامه­ ها، طراحی و ساخت و کاربرد این سیستم­ های نیروگاهی ترکیبی با راندمان بالا در بیمارستان­ ها حمایت می­کنند.

مزایای مالی:

سیستم های CHP اغلب می­تواند موجب صرفه اقتصادی در برق خریداری شده از یک تجهیز محلی و یا تولید شده توسط سیستم ­های انرژی دیگر باشد. این مزایا به شرح زیر می­باشد:

صورت­حساب­ های زیاد یا کم انرژی پیش­ بینی شده : زمانی­که برق داخل یک سیستم CHP تولید می­شود، راندمان کلی سیستم انرژی افزایش می­ یابد. اجرا و نصب این سیستم به طور متوسط می­تواند حدود ۴۰۰ هزار دلار به اندازه سیستم یک توربین گازی ۲ مگاواتی صرفه جویی کند. بیمارستان­ های مجهز به این سیستم با توانایی تولید برق لازم می­توانند از افزایش هزینه برق جلوگیری کنند.

افزایش درآمد بالقوه: در برخی نیروگاه ها، سیستم ­­CHP می­تواند به انتقال و فروش مازاد برق تولیدی خود به سازمان برق محلی، درآمدی اضافی برای خود داشته باشد. فروش برق در خلال ساعت ­های خاموشی برای بیمارستان به صرفه نیست اما بیمارستان با تهیه گزارش درست و بررسی­ های لازم می­تواند در ساعت­های اوج مصرف درآمد خوبی داشته باشد.

سیستم­ های CHP اغلب نسبت به کاربردهای انرژی تجدید پذیر مانند سیستم­ های فتوولتائیک در یک مقیاس مشابه هزینه کمتری را دربر ی­گیرند. زمانی­که با بارهای مناسب مطابق باشد، برخی از سیستم­ های CHP قادر به فراهم کردن یک بازپرداخت آسان در ۵ تا ۱۰ سال وابسته به سایز و هزینه انرژی می­باشد.

 

 

 

طبق این نمودار مشاده می­شود که هزینه برق و گازطبیعی برای یک سیستم CHP 2 مگاواتی طی ۳، ۵ و ۱۰ سال برگرداننده می­ شود. قیمت برق به ازای هرکیلووات ساعت برابر ۱۳ سنت می­ باشد، طی ۵ سال می­تواند بازپزداخت درحالی که هزینه گازطبیعی حدود ۲۵/۱۱ دلار کمتر است.

 سیستم های CHP

برق اضطراری قابل اطمینان­:

بیمارستان­ها باید به گونه­ ای طراحی شوند که در هنگام وقوع یک اتفاق مثل قطع گاز طبیعی و یا قطع برق از شبکه، بتواند به فعالیت خود ادامه بدهد.  سیستم های CHP قادر به طراحی برای ادامه فعالیت در زمان­های بحرانی می­ باشد، فعالیت مستقل از شبکه در حین بحران و توانایی در ادامه فعالیت بدون وابستگی به یک منبع خارجی، می­ باشد. به این علت که سیستم های CHP  توانا در تولید برق متناوب موثق­تر از مولدهای برق سنتی می ­باشند، می­توانند دائما فعالیت کنند و روشن باشند. در سال ۲۰۱۳ در شهر نیویورک به دلیل قطع برق و نقص در مولدهای برق برگشتی حدود ۵۸ بیمارستان دچار مشکل شد. اگرچه سیستم های CHP به صورت خودکار عمل نمی­ کنند اما به گونه­ ای طراحی می­شوند که قابلیت برگشت برق به بیمارستان تضمینی باشد، بیمارستان­ها باید ضمانت بدهند که توانا در انتقال خودکار برق و خروجی مطابق نیاز خود می­باشند.

مزایای زیست محیطی:

به این علت که تولید همزمان گرمای اتلافی را به بخار تبدیل کرده و برای کاربردهای سرمایش و گرمایش بکار می­ برد، سیستم های CHP نسبت به سیستم ­هایی که برق و حرارت را جداگانه تولید می­کنند کامل­ تر می­ باشد. با مصرف سوخت کمتر، انتشار گازهای گلخانه­ ای همانند دی­ اکسیدکربن، گازهای آلوده کننده­ ی هوا مانند اکسید نیتروژن و اکسید سولفور را کاهش می­ دهد. برای یک نیروگاه CHP 5 مگاواتی سالیانه انتشار حدود ۲۵ هزار تن از گازهای گلخانه ­ای را کاهش می­ دهد. با کاربرد یک صافی مواد اولیه، سیستم CHP از انتشار برخی از نمونه­ های گازهای مخرب  به نسبت مصرف سوخت سنتی جلوگیری می­کند. مزایا زیست محیطی نشان­ دهنده­ ی کیفیت کار است و هزینه­ ی کلی یک سیستم CHP را تعیین می­ کند.

 

سیستم های CHP

 

فاکتورهای مهم و قابل ملاحظه:

 سیستم های CHP برای هر بیمارستانی مناسب نیستند نیازمند ارزیابی جز به جز دارد.  پارامترهای مختلفی برای ارزیابی توانایی یک سیستم CHP وجود دارد:

  • حامی و ساختار نرخ: از تسهیلات CHP می­توان بسیاری از فواید کاربردی آن ازجمله تعرفه­ های دوستانه نام برد. برخی از صنایع هستند که بیمارستان­ ها را به عنوان جانشین حمایت می­کنند به این خاطر که قادر به حمایت و تامین تمامی بارهای سیستم یک بیمارستان در هنگام ایجاد یک مشکل در نیروگاه تولید همزمان، می ­باشند. توافق اتصال، مسائل نشست و مجوزها همگی باید با شریک سودند بحث و بررسی شود. حامی ملی و محلی شامل حامی مالی مستقیم، حامی مالیاتی و وام­های کم بهره باید مشخص شود. با نگاهی بر دپارتمان اطلاعات انرژی آمریکا به حامی انرژی تجدید پذیر کارآمد در آن­جا پی­ می بریم.
  • امکان شروع سیاه وسفید: بیمارستان­ های مجهز به سیستم CHP باید برای شروع سیاه و سفید به گونه­ ای طراحی شوند که قادر به فعالیت در هنگام قطع برق از شبکه باشند. پس از به کارگیری یک تجهیز اضافی مثل باتری جلوگیری می­ شود.
  • نوع محرک اولیه: طراحان باید تجهیزی انتخاب کنند که گرمای مورد نیاز بیمارستان و برق لازم بیمارستان را تامین کند.

کدام نوع محرک اولیه مناسب است؟

به علت چزخش ­های متفاوت، بیمارستان ­ها نیازمند بررسی انواع محرک اولیه که برای آن­ها مناسب باشد، هستند.

  • توربین­ گازی: توربین­ های گازی عموما در بیمارستان­ ها و دیگر مراکز بزرگ به کار می ­روند زیرا که سبک هستند، اندازه آن­ها به نسبت مناسب است و سرعت شروع به کار آن­ها (start up) بالاست. چرخه ساده و یا چرخه ترکیبی توربین­ ها برای تولید بار الکتریکی پایه به کار می­ روند.
  • میکروتوربین: میکروتوربین­ ها کوچکتر از توربین­های گازی در اندازه صنعتی هستند. آن­ها بخصوص برای پروژه­ های CHP مفید هستند زیرا که به مقیاس پذیری نیازمند بوده و اجازه ساخت بر ای سیستم مدولار را می­دهند.
  • موتور رفت و برگشتی: موتور رفت و برگشتی با احتراق داخلی برق را از جرقه مشعل و یا مشعل متراکم بدست می­آورد. آن­ها معمولا از گاز طبیعی، بنزین دیزلی یا سوخت­هاس زیستی استفاده می­ کنند. این موتورها برای  سیستم های CHP در مقیاس کوچک مناسب هستند. آن­ها قادر به شروع به فعالیت در سرعت بالا و همانند سیستم­ های انرژی برگشتی مفید باشند.
  • سلول­ های سوختی: سلول­ های سوختی مدرن و برای کاربردهای تبلیغاتی و جدید CHP هستند. همچنین از انتشار گازهای گلخانه ­ای به محیط زیست جلوگیری می­ کنند.

چند نمونه بیمارستان مجهز به سیستم CHP

  • مرکز پزشکی و بیمارستان پروتستانی ویل کورنل (Weil Cornel) در نیویورک
در سال ۲۰۰۹ این بیمارستان بررسی کرده است که نصب یک سیستم CHP در یک نیروگاه حرراتی و برای فعالیت­های بزرگ بسیار سودمند خواهد بود. این بیمارستان با به کارگیری این سیستم بسیار پیشرفت کرده و حامی خوبی برای ساخت این سیستم دوست محیط زیست و با صرفه در سراسر کشور شده است.

 

 سیستم های CHP

جزییات:

نیروگاه CHP یک توربین گازی به عنوان محرک اولیه دارد که حدود ۱۵۰۰ کیلووات برق تولید می ­کند و یک بازیافت حرارتی دیگ می­ باشد.

  • سیستم داخلی در یک پیکربندی موازی همزمان با یک شبکه کارآمد کار می­کند که انرژی الکتریکی لازم را توسط ادیسون تلفیقی تحت شرایط عادی فراهم می­کند.
  • به دلیل طراحی سیستم در یک نیروگاه حرارتی موجود ، نصب آسان بوده است.
  • بیمارستان به پیشرفتی از ساختار نرخ ادیسون تلفیقی رسیده است که استفاده از تولید همزمان خالص را تقویت می­کند.

نتایج مورد انتظار:

  • ذخیره مالی سالیانه حدود ۵ میلیون دلار
  • تولید ۱۰۰ درصد برق لازم بیمارستان و دوسوم بارهای الکتریکی اوج مصرف خود
  • کاهش ۸۰ درصدی برق خریداری شده
  • افزایش ۲۳ درصدی ظرفیت بخار
  • کاهش سالیانه ۶۷ هزار تن از انتشار گازهای دی­ اکسیدکربن
  • تولید ۱۰۰ درصد مازاد برق به مراکز منطقه
  • مرکز پزشکی کودکان دل (Dell) در تگزاس
در سال ۲۰۰۷ مرکز پزشکی کودکان دل در تگزاس به متراژ ۵۰۹ هزار فوت مربع  افتتاح شد. این مرکز اولین بیمارستان در جهان است که دارای گواهی نامه LEED می­ باشد. صاحبان بیمارستان با همکاری شهرداری و  سازمان آب و برق منطقه تصمیم به ساخت و راه­ اندازی یک نیروگاه انرژی در نطقه بیمارستان کردند. سیستم تولید همزمان در قلب نیروگاه فعال شد و  مرکز پزشکی کودکان دل اولین بیمارستان در تگزاس شد که دارای یک نیروگاه داخلی، تامین کننده­ ی برق لازم خود و یک شبکه انتقال برق به منطقه است.

جزییات:

o       دارای یک توربین سوخت گازی به قدرت ¾ مگاوات در یک نیروگاه برق ۳۵۰۰ فوت مربعی جدید

o       هزینه ساخت ۱۸ میلیون دلار

o       دارای دو منبع تغذیه برق مستقل برای تامین بارهای الکتریکی لازم و داخلی

o       دارای یک مولد اضطراری

 

 

 سیستم های CHP

نتایج:

  • سیستم تمامی برق مورد نیاز بیمارستان را تامین می­کند
  • راندمان این نیروگاه ۷۵ درصد بیشتر از یک نیروگاه سوخت فسیلی است
  • حرارت اتلافی از یک توربین گازی برای تولید بخار و یا آب سرد استفاده شده در بیمارستان به کار می­ رود.
  • افزایش کیفیت برق تضمینی، فعالیت مداوم تجهیزات پزشکی
  • انتقال برق مصرفی به شبکه منطقه
  • صرفه جویی در ۸/۶ میلیون دلار از هزینه ساخت و ۸/۵ میلیون دلار از ذخیره انرژی
  • دستیابی به گواهینامه کیفیت LEED ,EA1,
  • رسیدن به استاندارد ۱ به بیش از ۶۰ درصد با کاربرد سیستم CHP و کمتر از ۱۷ درصد بدون استفاده از سیستم های CHP

 

منبع:

www.energy.gov/eere/buildings/commercial-buildings-integration

یک دیدگاه