تولید همزمان برق و گرما | تولید همزمان برق و گرما
توان‌آبی همچنین به عنوان توان و گرما ترکیبی یا ترکیب گرما و توان شناخته می‌شود. همانطور که از نام آن پیداست، توان‌آبی بر اساس مفهوم تولید دو نوع انرژی مختلف با استفاده از یک منبع سوخت واحد عمل می‌کند. از این دو نوع، یکی باید گرما یا انرژی گرمایی و دیگری یا انرژی الکتریکی یا مکانیکی باشد.
توان‌آبی بهترین، قابل اعتمادترین، تمیزترین و کارآمدترین روش استفاده از سوخت است. سوخت مورد استفاده می‌تواند گاز طبیعی، نفت، دیزل، پروپان، چوب، زباله، فحم و غیره باشد. این سیستم بر اساس اصل بسیار ساده‌ای کار می‌کند، یعنی سوخت برای تولید برق استفاده می‌شود و این برق گرما تولید می‌کند و این گرما برای جوشاندن آب و تولید بخار، گرم کردن فضا و حتی خنک کردن ساختمان‌ها استفاده می‌شود.
در یک نیروگاه معمولی، سوخت در یک قابلمه سوزانده می‌شود که بخار با فشار بالا تولید می‌کند. این بخار با فشار بالا برای چرخاندن یک توربین استفاده می‌شود که به نوبه خود به یک جریان‌ساز متصل شده و بنابراین یک جریان‌ساز را برای تولید انرژی الکتریکی می‌چرخاند.
سپس بخار خروجی به مبدل گرما ارسال می‌شود که در آنجا سرد می‌شود و به آب تبدیل می‌شود و بنابراین به قابلمه برای تولید بیشتر انرژی الکتریکی بازمی‌گردد. کارایی این نیروگاه معمولی فقط ۳۵٪ است. در نیروگاه توان‌آبی بخار با فشار پایین آمده از توربین به جای تبدیل به آب، برای گرم کردن یا خنک کردن در ساختمان‌ها و کارخانه‌ها استفاده می‌شود، زیرا این بخار با فشار پایین از توربین انرژی گرمایی بالایی دارد.
کارایی نیروگاه توان‌آبی حدود ۸۰ تا ۹۰٪ است. در هند، ظرفیت تولید برق از نیروگاه توان‌آبی بیش از ۲۰,۰۰۰ مگاوات است. اولین نیروگاه تجاری توان‌آبی توسط توماس ادیسون در نیویورک در سال ۱۸۸۲ ساخته و طراحی شد.
همانطور که در نمودار بالا نشان داده شده است، در نیروگاه معمولی، وقتی سوخت را به عنوان ورودی می‌دهیم، انرژی الکتریکی و زیان‌ها به عنوان خروجی دریافت می‌کنیم، اما در مورد توان‌آبی با سوخت به عنوان ورودی، خروجی انرژی الکتریکی، گرما یا انرژی گرمایی و زیان‌ها است.
در نیروگاه معمولی، با ۱۰۰٪ انرژی ورودی، فقط ۴۵٪ انرژی استفاده می‌شود و بقیه ۵۵٪ تلف می‌شود، اما با توان‌آبی، کل انرژی استفاده شده ۸۰٪ است و انرژی تلف شده فقط ۲۰٪ است. این بدان معناست که با توان‌آبی، استفاده از سوخت کاراتر و بهینه‌تر و بنابراین اقتصادی‌تر است.
نیاز به توان‌آبی
توان‌آبی به بهبود کارایی نیروگاه کمک می‌کند.
توان‌آبی باعث کاهش تبخیر ذرات، اکسیدهای نیتروژن، دی‌اکسید سولفور، زئون و دی‌اکسید کربن می‌شود که در غیر این صورت باعث اثر گلخانه‌ای می‌شوند.
هزینه تولید را کاهش می‌دهد و بهبود می‌بخشد.
سیستم توان‌آبی به صرفه‌جویی در مصرف آب و هزینه‌های آب کمک می‌کند.
سیستم توان‌آبی نسبت به نیروگاه معمولی اقتصادی‌تر است.
نوع‌های نیروگاه‌های توان‌آبی
در یک سیستم معمولی ترکیب گرما و توان، یک توربین بخار یا گاز وجود دارد که بخار را می‌گیرد و یک جریان‌ساز را می‌چرخاند. یک مبدل گرما بازیابی هم در نیروگاه توان‌آبی نصب شده است که گرما اضافی یا گاز خروجی از ژنراتور الکتریکی را بازیابی می‌کند تا به نوبه خود بخار یا آب گرم تولید کند.
به طور کلی دو نوع نیروگاه توان‌آبی وجود دارد، از جمله-
نیروگاه توان‌آبی دوره بالا
نیروگاه توان‌آبی دوره پایین
نیروگاه توان‌آبی دوره بالا
در این نوع نیروگاه ترکیب گرما و توان ابتدا برق تولید می‌شود و سپس بخار خروجی یا بخار عقبی برای گرم کردن آب یا ساختمان استفاده می‌شود. به طور کلی چهار نوع دوره بالا وجود دارد.
نیروگاه توان‌آبی دوره بالا ترکیبی- در این نوع نیروگاه ابتدا سوخت در یک قابلمه بخار سوزانده می‌شود. بخار تولید شده در قابلمه برای چرخاندن توربین و جریان‌ساز همزمان استفاده می‌شود که به نوبه خود انرژی الکتریکی تولید می‌کند. بخار خروجی از این توربین می‌تواند برای ارائه گرما قابل استفاده یا برای ارسال به یک سیستم بازیابی گرما برای تولید بخار استفاده شود که ممکن است برای چرخاندن یک توربین بخار ثانویه مورد استفاده قرار گیرد.
نیروگاه توان‌آبی دوره بالا با توربین بخار- در این نوع نیروگاه سوخت برای تولید بخار سوزانده می‌شود که انرژی تولید می‌کند. بخار خروجی سپس به عنوان بخار فرآیند با فشار پایین برای گرم کردن آب برای مقاصد مختلف استفاده می‌شود.
نیروگاه توان‌آبی دوره بالا با توربین آب- در این نوع نیروگاه توان‌آبی یک جاکت سردکننده آب از طریق یک سیستم بازیابی گرما برای تولید بخار یا آب گرم برای گرم کردن فضا می‌گذرد.
نیروگاه توان‌آبی دوره بالا با توربین گاز- در این نوع نیروگاه توان‌آبی یک توربین گاز با سوخت گاز طبیعی برای چرخاندن یک جریان‌ساز همزمان برای تولید برق استفاده می‌شود. گاز خروجی به یک قابلمه بازیابی گرما ارسال می‌شود که در آنجا برای تبدیل آب به بخار یا ایجاد گرما قابل استفاده برای گرم کردن استفاده می‌شود.
نیروگاه توان‌آبی دوره پایین
همانطور که از نام آن پیداست، دوره پایین دقیقاً برعکس دوره بالا است. در این نوع نیروگاه توان‌آبی گرما اضافی از یک فرآیند تولید برای تولید بخار استفاده می‌شود و این بخار برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شود. در این نوع دوره، نیازی به سوخت اضافی برای تولید برق نیست، زیرا سوخت در فرآیند تولید قبلاً سوزانده شده است.
ساختار نیروگاه توان‌آبی
نیروگاه‌های ترکیب گرما و توان با توربین گاز که از گرما اضافی در گاز خروجی توربین‌های گاز استفاده می‌کنند.
نیروگاه‌های ترکیب گرما و توان با توربین بخار که از سیستم گرمایشی به عنوان مبدل بخار جت استفاده می‌کنند.
سلول‌های سوختی کربنات ذوبی که گاز خروجی داغ دارند، بسیار مناسب برای گرم کردن هستند.
نیروگاه‌های ترکیبی که برای ترکیب گرما و توان سازگار شده‌اند.
بیانیه: احترام به اصلی، مقاله‌های خوب ارزش اشتراک‌گذاری دارند، اگر حق‌نشر وجود دارد با حذف تماس بگیرید.
