cogeneration | التوليد المشترك للحرارة والطاقة
ال cogeneration تسمى أيضًا توليد الطاقة الحرارية والكهربائية معًا أو توليد الطاقة الحرارية والكهربائية معاً. كما يشير اسمها، تعمل cogeneration على مفهوم إنتاج شكلين مختلفين من الطاقة باستخدام مصدر وقود واحد. من هذين الشكلين يجب أن يكون أحدهما حرارة أو طاقة حرارية والآخر هو إما طاقة كهربائية أو ميكانيكية.
تعتبر cogeneration الطريقة الأكثر مثالية وموثوقية ونظافة وكفاءة في استخدام الوقود. يمكن أن يكون الوقود المستخدم غازًا طبيعيًا أو نفطًا أو ديزلًا أو بروبانًا أو خشبًا أو قشًا أو فحمًا وغيرها. تعمل على مبدأ بسيط جدًا وهو استخدام الوقود لتوليد الكهرباء، وتستخدم هذه الكهرباء لإنتاج الحرارة، والتي تستخدم لغلي الماء لإنتاج البخار، ولتسخين المساحات وحتى لتبريد المباني.
في محطة الطاقة التقليدية، يتم حرق الوقود في غلاية، مما ينتج بخارًا عالي الضغط. يتم استخدام هذا البخار العالي الضغط لتشغيل توربين، والذي بدوره متصل بمولد كهربائي وبالتالي يتم تشغيل المولد لإنتاج الطاقة الكهربائية.
يتم إرسال البخار الناتج بعد ذلك إلى المكثف، حيث يتم تبريده ويتحول إلى ماء ويتم إعادته إلى الغلاية لإنتاج المزيد من الطاقة الكهربائية. كفاءة محطة الطاقة التقليدية هي 35٪ فقط. في محطة cogeneration، يتم استخدام البخار ذو الضغط المنخفض القادم من التوربين ليس للتكثيف ليصبح ماء، بل يتم استخدامه لتسخين أو تبريد المباني والمصانع، حيث يحتوي هذا البخار ذو الضغط المنخفض على طاقة حرارية عالية.
لدى محطة cogeneration كفاءة عالية تتراوح بين 80-90٪. في الهند، فإن القدرة المحتملة لتوليد الطاقة من محطة cogeneration تتجاوز 20,000 ميجاوات. تم بناء أول محطة cogeneration تجارية وتصميمها بواسطة توماس إديسون في نيويورك عام 1882.
كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه، في محطة الطاقة التقليدية، عندما نعطي الوقود كمدخل، نحصل على طاقة كهربائية وخسائر كمخرج، ولكن في حالة cogeneration مع الوقود كمدخل، يكون المخرج طاقة كهربائية وحرارة أو طاقة حرارية وخسائر.
في محطة الطاقة التقليدية، مع 100٪ من الطاقة المدخلة، يتم استخدام 45٪ فقط من الطاقة ويتم إهدار الباقي بنسبة 55٪، ولكن مع cogeneration، يتم استخدام الطاقة بنسبة 80٪ والطاقة المهدرة هي فقط 20٪. هذا يعني أن استخدام الوقود أكثر كفاءة ومثالية وبالتالي أكثر اقتصادية مع cogeneration.
حاجة لـ cogeneration
تساعد cogeneration في تحسين كفاءة المحطة.
تخفض cogeneration انبعاثات الهواء من الجسيمات الدقيقة والأكسيد النيتروز وأكسيد الكبريت والزئبق وأكسيد الكربون الذي يؤدي إلى ظاهرة الاحتباس الحراري.
تخفض تكلفة الإنتاج وتحسن الإنتاجية.
تساعد نظام cogeneration في توفير استهلاك المياه وتقليل تكاليف المياه.
نظام cogeneration أكثر اقتصادية مقارنة بمحطة الطاقة التقليدية.
أنواع محطات cogeneration للطاقة
في نظام محطة توليد الطاقة الحرارية والكهربائية التقليدية، هناك توربين بخاري أو غازي يستخدم البخار لتشغيل مولد كهربائي. يتم تثبيت مبادل حراري لاستعادة الحرارة الزائدة أو غاز العادم من المولد الكهربائي لإنتاج بخار أو ماء ساخن. هناك نوعان أساسيان من محطات cogeneration للطاقة:
محطة توليد الطاقة ذات الدورة العلوية
محطة توليد الطاقة ذات الدورة السفلية
محطة توليد الطاقة ذات الدورة العلوية
في هذا النوع من محطات توليد الطاقة الحرارية والكهربائية، يتم توليد الكهرباء أولاً ثم استخدام البخار الناتج عن الاستهلاك أو العادم لتسخين الماء أو المباني. هناك أربع أنواع أساسية من الدورات العلوية.
محطة توليد الطاقة ذات الدورة العلوية المركبة- في هذا النوع من المحطات، يتم حرق الوقود أولاً في غلاية بخارية. يتم استخدام البخار المنتج في الغلاية لتشغيل التوربين ومن ثم المولد الكهربائي المتزامن الذي ينتج الطاقة الكهربائية. يمكن استخدام العادم من هذا التوربين إما لتوفير حرارة قابلة للاستخدام، أو يمكن إرساله إلى نظام استرداد الحرارة لإنتاج البخار، والذي قد يتم استخدامه لتشغيل توربين بخاري ثانوي.
محطة توليد الطاقة ذات الدورة العلوية بالتوربين البخاري- في هذا النوع، يتم حرق الوقود لإنتاج البخار، الذي يولد الطاقة. يتم استخدام البخار الناتج كبخار عملية ضاغط منخفض لتسخين الماء لأغراض مختلفة.
محطة توليد الطاقة ذات الدورة العلوية بالتوربين المائي- في هذا النوع من محطات cogeneration، يتم تشغيل غلاف تبريد الماء عبر نظام استرداد الحرارة لإنتاج البخار أو الماء الساخن لتسخين المساحات.
محطة توليد الطاقة ذات الدورة العلوية بالتوربين الغازي- في هذا النوع من المحطات، يتم استخدام توربين يعمل بالغاز الطبيعي لتشغيل المولد الكهربائي المتزامن لإنتاج الكهرباء. يتم إرسال غاز العادم إلى غلاية استرداد الحرارة حيث يتم استخدامه لتحويل الماء إلى بخار، أو لإنتاج حرارة قابلة للاستخدام لغرض التسخين.
محطة توليد الطاقة ذات الدورة السفلية
كما يشير اسمها، الدورة السفلية هي عكس الدورة العلوية تمامًا. في هذا النوع من محطات cogeneration، يتم استخدام الحرارة الزائدة من عملية التصنيع لإنتاج البخار، وهذا البخار يتم استخدامه لتوليد الطاقة الكهربائية. في هذا النوع من الدورات، لا يحتاج إلى وقود إضافي لإنتاج الكهرباء، حيث يتم حرق الوقود بالفعل في عملية الإنتاج.
تكوين محطة cogeneration
محطات توليد الطاقة الحرارية والكهربائية بالتوربين الغازي التي تستغل الحرارة الزائدة في الغاز الناتج عن التوربينات الغازية.
محطات توليد الطاقة الحرارية والكهربائية بالتوربين البخاري التي تستخدم نظام التسخين كمكثف للبخار النفاث للتوربين البخاري.
خلايا الوقود الكربونية المذابة لديها عادم ساخن، مناسب جدًا للتسخين.
محطات الطاقة ذات الدورة المركبة المعدلة لـ توليد الطاقة الحرارية والكهربائية معًا.
بيان: احترام الأصل، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل للحذف.
