توزیع تولید با استفاده از میکروتوربین ها

هزینه انتقال و توزیع برق سهم بالایی از هزینه تولید انرژی را در برمی‌گیرد. این میزان برای شبکه های رایج تا ۵۰۰ دلار به ازای هر KW می‌رسد. در مسیر انتقال و توزیع الکتریسیته تا۷% انرژی هدر می‌رود. بنابراین چنانچه توزیع تولید جایگزین انتقال و توزیع الکتریسیته گردد هزینه انرژی الکتریکی به مقدار قابل توجهی کاهش خواهد یافت. در صنعت برق آمریکا در دهه ۱۹۹۰ توزیع تولید گسترش بیشتری یافته به طوری که ۲۰% نیروگاههای جدیدالتاسیس از نوع واحدهای کوچک می‌باشند. براساس اطلاعات موجود در حدود GW10 از نیروگاههای موجود در گستره –۱MW10 می‌باشند که حدود ۸۰% آن را نیروگاههای دیزلی (رفت و برگشت) تشکیل می‌دهند. قسمت اعظم واحدهای کوچک تولید برق توسط کارخانه کاترپیلار (Caterpillar) ساخته شده‌اند.

برای کامل خواندن متن به ادامه مطلب مراجعه کنید.

جنرال الکتریک (GE)، زیمنس و ABB نیز در این زمینه با کاترپیلار رقابت دارند . موتورهای رفت و برگشتی از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه بوده و قطعات یدکی و سرویس آنها نیز به سادگی در سراسر دنیا دردسترس است ولی نکته منفی این ماشینها نگهداری و آلودگی ایجاد شده توسط آنهاست. گرچه تلاشهای زیادی در زمینه بهبود این دو مسأله برای ماشینهای رفت و برگشتی می‌شود ولی میکروتوربینها از لحاظ نگهداری و ایجاد آلودگی وضعیت بهتری در مقایسه با موتورهای دیزلی دارند.

زمانی که میکروتوربین مدل ۳۳۰ توسط کپستون ارایه شد موجب معرفی فن‌آوری جدید میکروتوربین شد. البته تاکنون یک تعریف دقیق برای میکروتوربین نشده است ولی معمولاً این لفظ برای توربینهای گازی با سرعت بالا در گستره قدرت KW300-15 بکار می‌رود. صنعت میکروتوربین در چند تکنولوژی توربینهای گازی کوچک، مولدهای کمکی و اتومربینهای توربو مطرح شد. هسته اصلی یک میکروتوربین قسمت توربین ـ کمپرسور است که با سرعت بسیار بالا دوران می‌کند (در مدل Capstone 330 سرعت دوران rpm96000 است) و در امتداد آن ژنراتور با سرعت بالا وجود دارد که دارای مغناطیس‌های دایمی است. یک پارامتر کلیدی جهت کاهش اصطکاک استفاده از یاتاقانهای هوایی یا به عبارتی یاتاقان‌های گازی است که ضمن کاهش اصطکاک عمر یاتاقان را نیز افزایش داده و امکان داشتن سرعت بالا را فراهم می‌کند.
ژنراتور سرعت بالا برق با فرکانس بالا (در مدل Capstone 330, 1600HZ) تولید کرده و فرکانس برق تولیدی به روش الکترونیکی به مقدار مناسب کاهش می‌یابد.
به طور کلی میکروتوربین دو مزیت عمده دارد یکی کاهش تزریق آلاینده‌ها به محیط و دیگر کاهش تعمیرات و مقایسه با مولدهای دیگر است. در جدول زیر مقادیر تولیدی THC, CO, Nox (هیدروکربورها) برای چند نمونه مقایسه شده است.

میزان آلاینده‌های تولیدی در واحدهای مختلف (PPM)

همانطور که ملاحظه می‌شود میزان ذرات اشاره شده در محصولات خروجی میکروتوربین کمترین است.
در ارتباط با تعمیرات تجربه نشان داده که میکروتوربین‌ها نیاز به تعمیرات بسیارکمی دارند . به طور نمونه یک واحد میکروتوربین در Tulsa بعد از ۲۰۰۰۰ ساعت کار تنها نیاز به تعویض فیلترهای هوا داشته است . به علاوه میکروتوربین‌ها سبک و کوچک هستند و عملکرد آنها با لرزش کم و تولید صدای اندک همراه است.
نکته دیگری که برای میکروتوربین‌ها وجود دارد چگونگی اتصال به شبکه سراسری برق است. این مسأله به کمک الکترونیک و میکروپروسسورها تا حد زیادی مرتفع شده و همچنان در حال پیشرفت است. البته به غیر از مسأله تکنیکی اشاره شده در صنعت برق آمریکا جهت اتصال به شبکه، شرایط حداقلی لازم است است که این نیز مسأله‌ای برای میکروتوربین‌ها وجود دارد ولی این شرایط در حال بهبود بوده و ارتباط میکروتوربین‌ها با شبکه آسان‌تر شده است.
مسأله دیگری که در گسترش میکروتوربین‌ها مطرح است هزینه تمام شده است. این هزینه برای یک واحد تا ۱۱۰۰ دلار به ازای هر KW است گرچه این مبلغ کمتر از مقادیر مربوط به واحدهای توزیع قدرت مشابه مانند توربینهای بادی و پیل سوختی است ولی از این میزان ۵۰۰ دلار مربوط به واحدهای دیزلی بیشتر است . چنانچه میکروتوربین‌ها به تعداد زیاد مورد استفاده قرار گیرند هزینه اشاره شده در بالا کاهش یافته و با هزینه مربوط به انواع دیزلی قابل رقابت بوده بخصوص که از لحاظ تعمیرات بسیار بهتر از واحدهای دیزلی هستند.
ترکیب میکروتوربین‌ها با تجهیزات ذخیره انرژی (مانند باطری‌ها و چرخ لنگرها) موجب بهبود کیفی برق تولیدی و افزایش قابلیت سیستم خواهد شد. امکانات ایجاد شده توسط شبکه اینترنت و کامپیوترهای حساس موجب افزایش کارایی صنعت تولید برق شده است. البته تولید برق تنها مسأله میزان KWh نیست بلکه بیشتر مسأله کیفیت و قابلیت در مدار بودن برق تولیدی است. بیشتر قطعی برق در شبکه‌ها در قسمت توزیع است که بهترین راه حل این مسأله توزیع تولید است. با توجه به آلودگی کم میکروتوربین‌ها و بخصوص عدم استفاده از روغن‌ در یاتاقانها امکان استفاده از محصولات خروجی توربین در بعضی فرآیندهای صنعتی وجود دارد و می‌توان از این واحدها در سیستمهای تولید مشترک قدرت و حرارت بنحو مناسب استفاده کرد. در این صورت بازده کلی واحد تا ۸۰-۷۰% افزایش خواهد یافت. استفاده به عنوان شارژر باطری در بعضی از اتومبیل‌های جدید (با توجه به آلودگی کم)‌مورد توجه قرار گرفته که این مورد بطورعملی در نوعی اتوبوس در آمریکا استفاده شده و نتیجه مثبت داشته است.

www.geesu.blogfa.com