تعریف تولید همزمان برق و حرارت

تولید همزمان برق و حرارت چیست؟
نیروگاه های متداول معمولاً از طریق یک فرایند ناکارآمد برق تولید می کنند. یک سوخت فسیلی مانند بنزین، زغال سنگ یا گاز طبیعی در یک کوره بزرگ و طی فرایند احتراق، انرژی گرمایی آزاد می کند.

این گرما برای جوشیدن و تبخیر آب استفاده می شود تا بخار حاصل یک توربین را بچرخاند، توربین ژنراتور را به حرکت در بیاورد و ژنراتور با چرخش خود برق تولید کند.

مشکل این چرخه این است که در هر مرحله میزان زیادی انرژی هدر می رود. آبی که جوشیده و به بخار تبدیل شده و قرار است توربین را به حرکت در بیاورد، باید در برج های خنک کننده بسیار بزرگی در هوای آزاد خنک شود که خود باعث از بین رفتن میزان زیادی انرژی می شود.

اکنون به این فکر کنید که به جای اینکه به گرمای تولید شده اجازه دهیم بدون هیچ فایده و کاربردی از برج های خنک کننده خارج شود، به عنوان آب گرم آن را به اماکن مسکونی، تجاری و صنعتی منتقل کنیم.

ایده اصلی در پس تولید همزمان (CHP) همین است:

بازیابی گرمای تولید شده در فرایند تولید برق و استفاده از آن برای ساختمان های محلی. در واقع، در حالی که نیروگاه های معمولی گرمای اضافی تولید شده را هدر می دهند، یک نیروگاه CHP، همزمان برق و آب گرم برای مصرف کننده تأمین می کند.

بازده نیروگاه CHP:
بهره وری واقعی یک نیروگاه CHP به این بستگی دارد که چطور گرمای تولید شده را عرضه می کند. بازده نیروگاه CHP در حالتی بیشینه خواهد بود که نیروگاه به ساختمان های مصرف کننده نزدیک باشد.

به بیان دیگر، نیروگاه CHP به عنوان نوعی منبع تأمین انرژی غیرمتمرکز با تعداد بالا و نزدیک به منابع مصرف کننده محلی، بهترین عملکرد را خواهد داشت.

همچنین، از آنجا که برق در سیم ها جریان می یابد تا به دست مصرف کننده برسد، با کاهش مسافت میان نیروگاه و مصرف کننده، اتلاف انرژی به دلیل کاهش مقاومت کاهش می یابد.

بدین ترتیب، ادارات، مدارس، هتل ها، بیمارستان ها و حتی ساختمان های مسکونی می توانند با احداث یک نیروگاه CHP در مقیاس کوچک یا به اصطلاح micro-CHP آب گرم و برق مورد نیاز خود را تأمین کرده و حتی برق اضافی تولیدی را به شبکه تزریق کنند.

از دیدگاه نظری، می توان به آسانی با فرستادن گرمای هدررفته از یک نیروگاه به ساختمان های مصرف کننده محلی، یک نیروگاه CHP احداث کرد، اما در عمل نیروگاه های CHP به طور کاملاً متفاوتی و با استفاده از ماشین های حرارتی متفاوت انرژی تولید می کنند.

معمولاً در نیروگاه های CHP کوچک تر از موتورهای درون سوز (مانند موتور بنزینی در خودرو و موتور دیزلی در کامیون ها) برای چرخاندن ژنراتورهای برق و از مبدل های حرارتی برای استفاده از گرمای تولیدی در گرم کردن آب مصرفی استفاده می شود. اما در نیروگاه های بزرگ تر، از توربین های گازی و توربین های بخار با بازدهی بالا استفاده می شود.

نیروگاه های CHP آینده احتمالاً از پیل های سوختی بهره می برند که سوخت آن ها گاز هیدروژن است.

اما تمام این ها به این معنی نیست که CHPها ایده های جدید و امتحان نشده ای هستند. اولین نیروگاه شناخته شده جهان که در سال 1882 توسط توماس ادیسون در نیویورک ساخته شد، در ابتدا به صورت CHP طراحی شده بود.

این نیروگاه گرما و برق ساختمان های منهتن را تأمین می کرد. در سال های متمادی به دلیل عجله ای که برای احداث نیروگاه هایی با سوخت ارزان زغال سنگ وجود داشته، ایده نیروگاه های تولید همزمان مغفول مانده است.

اکنون در این دوران که مسائل محیط زیستی به شدت چالش برانگیز شده اند، نیاز داریم این ایده ها را از نو کشف کرده و گسترش دهیم.