تولید همزمان گرما و برق ( Combined Heat and Power) :
تولید همزمان گرما و برق یا به اختصار تولید همزمان معروف به CHP،یکی از مهمترین کاربردهای تولید پراکنده است. که بصورت تولید همزمان و توام ترمودینامیکی دو یا چند شکل انرژی از یک منبع ساده اولیه می‌باشد.
در مولدهای قدرت امروزی، معمولاً از سوزاندن سوخت‌های فسیلی و گرمای حاصله برای تولید قدرت محوری و سپس تبدیل آن به انرژی الکتریسیته استفاده می‌شود. متداول‌ترین این نوع سیستم‌ها، نیروگاه‌های عظیم برق هستند. در نیروگاه‌های حرارتی که سهم عمده‌ای در تأمین نیاز الکتریسیته جوامع مختلف دارند، به‌طور متوسط تنها یک سوم از انرژی سوخت ورودی، به انرژی مفید الکتریسیته تبدیل می‌شود. در این نوع نیروگاه‌ها، مقدار زیادی انرژی حرارتی از طرق مختلف نظیر کندانسور، دیگ بخار، برج خنک کن، پمپ‌ها و سیستم لوله کشی موجود در تأسیسات، به هدر می‌رود. از این گذشته، در شبکه‌های انتقال برق نیز حدود 20 درصد از انرژی الکتریسیته تولیدی، تلف می‌شود. اگر تولید برق در محل مصرف صورت بگیرد، این مقدار اتلاف عملاً وجود نخواهد داشت.
استفاده هرچه بیشتر از گرمای آزاد شده در حین فرایند سوختن سوخت، باعث افزایش بازده انرژی و کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش هزینه‌های مربوط به تأمین انرژی اولیه می‌شود.
از گرمای اتلافی بازیافتی از این سیستم‌ها، می‌توان برای مصارف گرمایشی، سرمایشی و بسیاری از فرایندهای صنعتی استفاده کرد. تولید همزمان برق و گرما، می‌تواند علاوه بر افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت، باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده شود. در CHP، از انرژی گرمایی تولیدی به عنوان منبع انرژی در فرایند تولید قدرت استفاده می‌شود. مصرفکنندگانی که به مقدار انرژی گرمایی زیادی در طول روز نیاز دارند (صنایع تولیدی، بیمارستان‌ها، ساختمان‌ها، دفاتر بزرگ، خشکشویی‌ها و…) می‌توانند برای کاهش هزینه‌های خود به نحوی مطلوب از CHP بهره ببرند.
در اوایل قرن بیستم، اغلب کارخانه‌های صنعتی، برق مورد نیاز خود را با استفاده از دیگ‌های ذغال‌سوز و ژنراتورهای توربین بخار، تولید می‌کردند. در بسیاری از این کارخانه‌ها، از بخار داغ خروجی در فرایندهای صنعتی استفاده می‌شد به‌طوری که در اوایل ۱۹۰۰ در امریکا، حدود ۸۵درصد از کل توان تولیدی توسط نیروگاه‌های صنعتی در محل مصرف، به صورت تولید همزمان بوده است.
هنگامی که نیروگاه‌های برق مرکزی و شبکه‌های قابل اطمینان برق ساخته شدند، هزینه‌های تولید و تحویل برق، پایین بود و بسیاری از کارخانه‌های صنعتی شروع به خریداری برق از این شبکه‌ها کرده و تولید برق خود را متوقف کردند. دیگر عواملی که در کاهش استفاده تولید همزمان دخیل بودند عبارتند از: قانونمند شدن تولید برق، سهم اندک هزینه‌های خرید برق از شبکه در مجموع هزینه‌های جاری کارخانه‌ها، پیشرفت تکنولوژی‌های دیگ‌های بخار نیروگاهی، فراهم بودن سوخت‌های مایع و گازی در پایین‌ترین قیمت و نبود یا کمبود محدودیت‌های زیست‌محیطی. در ۱۹۷۳، پس از افزایش هنگفت هزینه‌های سوخت و متعاقب آن بروز بحران انرژی در اغلب کشورهای جهان، روند یاد شده در تولید همزمان، به صورت معکوس آغاز شد. بر اثر کاهش منابع سوخت فسیلی و افزایش قیمت‌ها، این سیستم‌ها که دارای بازده انرژی بالاتری بودند، بسیار مورد توجه قرار گرفتند.
تولید همزمان، علاوه بر کاهش مصرف سوخت، میزان گازهای آلاینده را نیز کاهش می‌دهد. به همین علت، کشورهای اروپایی و امریکا، اقداماتی را در زمینه افزایش استفاده از تولید همزمان، انجام دادند. در سالهای اخیر نیز تولید همزمان نه‌تنها در صنعت بلکه در دیگر بخش‌های کسب‌وکار توسعه یافته است. انجام پروژه‌های تحقیق و توسعه نیز به پیشرفت‌های مهم تکنولوژی نظیر فناوری پیل سوختی منجر شده است. امروزه پیل‌های سوختی به یکی از سیستم‌های نوظهور در زمینه تولید انرژی تبدیل شده‌اند.
فرایند تولید همزمان برق و گرما
سیستم CHP، دارای یک مولد قدرت، مبدل‌های حرارتی بازیافت گرما، ژنراتور، لوله‌ها و اتصالات و دیگر تجهیزات نظیر پمپ‌ها و عایق‌ها و غیره است. اگر این سیستم مجهز به مصارف سرمایشی شود، به یک چیلر تراکمی یا جذبی نیاز دارد. به این نوع سیستم‌ها CCHP یا Trigeneration می‌گویند که از توانایی تولید همزمان برق، گرما و سرما برخوردارند.
مولد قدرت اولیه در سیستم‌های CHP، معمولاً موتورهای احتراقی، توربین گازی، میکروتوربین و پیل سوختی است. کیفیت گرمای خروجی هر یک از این فناوری‌ها، متفاوت بوده و بسته به کاربردهای مختلف و نیاز گرمایشی، می‌توان یکی از آنها را به کار برد. امروزه از نظر هزینه نصب و راه‌اندازی، موتورهای احتراقی دارای پایین‌ترین قیمت و سیستم‌های پیل سوختی با توجه به اینکه هنوز به مرحله تجاری شدن نرسیده‌اند، بالاترین هزینه را دارند.مزایای این سیستم
در این سیستم‌ها، بازده انرژی افزایش قابل توجهی می‌یابد. در سیستم‌های معمولی، ۲۰ درصد از انرژی ورودی به انرژی مفید تبدیل می‌شود. این میزان در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی به ۴۰ درصد می‌رسد. البته نباید تلفات زیاد انرژی در خطوط انتقال نیرو و مصارف داخلی نیروگاه‌ها را نادیده گرفت. در سیستم CHP حدود 88 درصد از انرژی ورودی به انرژی مفید تبدیل می‌شود.
از دیگر مزایای این سیستم، کاهش هزینه‌های انرژی اولیه برای مصرف کنندگان است در سیستم‌های معمولی مصرف کننده مجبور است برق را از شبکه‌های تولید و توزیع برق خریداری کند. برای مصارف گرمایشی نیز باید گاز طبیعی یا فسیلی خریداری شود. در سیستم CHP، مصرف کننده از شبکه برق مستقل شده و چون از گاز و یا سوخت فسیلی در بالاترین حد بهره‌وری استفاده می‌کند، هزینه‌هایش به شدت پایین می‌آیند.
تولیدکنندگان برق از این طریق می‌توانند بخشی از برق تولیدی خود را در ساعات اوج مصرف، به شبکه برق بفروشند تولید همزمان گرما و برق، می‌تواند علاوه بر افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده نیز گردد.
مزایای استفاده از مولد مقياس كوچك
- کاهش هزینه های انرژی و دیماند
- افزایش قابلیت اطمینان شامل تأمین توان اضطراری و جانشین
- کاهش تلفات شبکه انتقال و توزیع
- کاهش رزرو گردان و غیر گردان مورد نیاز
- افزایش پیک سایی و بارهای قابل قطع
- کاهش یا حذف نیاز به توسعه شبکه انتقال و توزیع
- تأمین توان راکتیو و بهبود کیفیت توان
- قابلیت تولید همزمان برق و گرما
- بهبود ضریب بار شرکت برق
- پراکندگی در منابع انرژی اولیه مورد نیاز
- کاهش آلاینده ها
- کاهش تراکم خطوط
- قابلیت راه اندازی در شرایط اضطراری
- پاسخ زمانی سریع
صنايع مصرف کننده عمده برق
- صنايع توليدي فولاد
- صنايع توليدي سيمان
- صنايع ذوب آهن
- صنايع پتروشيمي
- صنایع شیمیایی
- سازمان صنايع هوافضا
- پالايشگاههای نفت و گاز
- صنايع ريخته گري
- صنايع توليدي آلومينيم
- صنايع خودروسازي
- كارخانجات بزرگ توليدي
صنايع نيازمند تامين برق پايدار و حساس به قطع برق
- صنايع نساجي
- بيمارستانها و مراكزدرماني
- صنايع پرورش دام (از جمله پرورش ماهي و جوجه كشي‌ها)
- كارخانجات سازنده مواد فاسد شدني و غذايي (لبنيات و …)
- صنايع لاستيك سازي
- صنايع خودروسازي
- صنايع ذوب فلزات و كوره هاي ريخته گري
- صنايع چاپ
- صنايع دارو سازي و استريل
- صنايع توليدي رنگ و رزين
مزیتهای سرمایه گذاری در نیروگاهای مقیاس کوچک CHP :
- خرید تضمینی 5 ساله توسط دولت
- کمبود برق کشور در سالهای آتی
- مشاوره , احداث و راه اندازی در مدت 9 ماه
- تامین تجهیزات از برندهای معتبر جهانی با بهترین کیفیت و کمترین قیمت
- بدون نیاز به بازار یابی فروش
- سرمایه گذاری با ریسک پایین و سود تضمینی
- بازگشت کامل سرمایه در کمتر از 4 سال