نقش گاز در تولید برق
چرا گاز امروزه، نقش مهمی در بخش تولید برق ایفا میکند و در آینده نیز خواهد کرد؟
امروزه صنعت برق نه تنها به نوبه خود در حال تجربه تغییرات عمیقی است، بلکه تحولات و عوامل نابهمگام اجتماعی و ژئوپلیتیکی (همه‌گیری، جنگ، تورم…) این تفییرات را تشدید میکند. خوشبختانه واکنش ما نسبت به این تغییرات در جهت تلاش بیشتر برای کاهش انتشار گازهای آلاینده بوده است چه گازهای آلاینده مضر برای سلامت انسان(NOx، SOx، CO، ذرات) و چه گازهای گلخانه ی که موجب گرم تر شدن کره زمین می شوند (CH4، CO2).
خودروهای برقی و انرژی های تجدیدپذیر دو واقعیتی هستند که امروزه بسیاری از مردم جهان در زندگی خود به دلیل عواملی که ذکر شد هر روزه با جنبه های آنها رو برو هستند و روند رشد آنها غیرقابل توقف به نظر می‌رسد.
منابع تجدیدپذیر انرژی، خورشید و باد و همچمنین خودروهای الکتریکی، درجه ای از برق رسانی و تولید گسترده را در دسترس قرار داده اند که تا همین اواخر غیرقابل تصور بود. و اگر پیشرفت‌ها در ذخیره‌سازی انرژی متناسب با آنها پیش رود ، این داستان ۱۰ تا ۱۵ سال آینده تامین انرژی تجدید پذیر پایان خوشی خواهد داشت.
اما بسیاری معتقدند که حداقل در بازه زمانی کوتاه مدت سامانه های ذخیره سازی انرژی با قیمتهای مقرون به صرفه در دسترس نخواهند بود و دو منبع گاز و انرژی هسته ای بعنوان بازیگران اصلی در عرصه تامین انرژی تا سال 2050 نقش آفرینی خواهند کرد.
این دو منبع انرژی برای سالها در صحنه جهانی انرژی حضور خواهند داشت، تا زمانی که انرژی های تجدید پذیربا قابلیت ذخیره سازی مناسب و یا تولید هیدروژن (بعنوان سوخت پاک)به میزان قابل قبول رسیده و با قیمتهای رقابتی در دسترس باشند.
در بازه زمانی کوتاه، سامانه های برق تجدیدپذیر، خواه بصورت نیروگاه های متمرکز یا پراکنده، بعید است که بتواند تمام نیازمندیهای برقی خودروهای الکتریکی، ماشین‌آلات الکتریکی، سیستم‌های گرمایشی برقی و غیره را بدون یک سامانه برق پشتیبان که میتواند موتور ژنراتور باشد را تامین کند. و در زمانی که شبکه سراسری برق نمی تواند توان مورد نیاز مصرف را تامین کند و یا ولتاژ و فرکانس دچار نوسان شده و پایدار نباشند، باید ظرفیت تامین برق با زمان پاسخ سریع وجود داشته باشد و این یکی از کاربردهایی است که در آن تولید گاز طبیعی بیشتر مورد نیاز است، خواه میخواهد این تامین برق توسط نیروگاه های با ظرفیت کوچک (مستقل یا هیبرید شده با باتری) باشد یا نیروگاههای سیکل ترکیبی.
یکی ازچالشهای بزرگ در این میان تولید ذخیره سازهای برق در مقیاس نیروگاهیست که بدون صرف هزینه های هنگفت امکان پذیر نیست. بسیاری از مقالات و گزارشهای مهندسی نشان میدهد که تامین برق با انرژیهای تجدید پذیر در مقیاس جهانی هرینه های گزافی در بر دارد و سناریویی است که بسیاری آن را از نظر اقتصادی غیرممکن توصیف میکنند- و اگر عمر محدود باطری ها را نیز در نظر بگیریم شرایط بدتر هم خواهد شد. برخی از کشورها، مانند بریتانیا، سال‌هاست که در این مورد کاملاً واقع بین بوده و علنا اقدام به راه اندازی نیروگاههای تولید گاز طبیعی پراکنده نموده اند که آخرین نمونه های این نیروگاهها با ذخیره سازها (یا همان باتری ها) ترکیب شده اند.
علاوه براین، نیروگاه‌هایی با این نوع ظرفیت معمولاً بیش از 1500 ساعت در سال (از مجموع 8760 ساعت) کار نمی‌کنند، دقیقاً به این دلیل که به عنوان پشتیبان انرژیهای تجدیدپذیر بوده و علاوه بر این، بدلیل ملاحظات و قوانین در کنترل کربن آزاد شده در محیط، اگرچه بکار گیری آنها کم است، اما تایین کننده و ضروریست.
برای اطلاعات بیشتر و خواندن این مقاله به این لینک بروید.
چرا موتور ژنراتور گاز سوز در عرصه تولید برق ازدیزل ژنراتور پیشی خواهد گرفت؟
در اینجا دلایل زیادی وجود دارد که چرا گاز باید به عنوان یک سوخت کلیدی برای بازار مجموعه ژنراتور در نظر گرفته شود. دلایل اصلی به شرح زیر است:
1. گاز در حال حاضر یک راه حل در دسترس و تثبیت شده است که کاهش ردپای کربن و سایرآلاینده ها را ممکن می سازد.
در مقایسه مابین موتور ژنراتور گازی و دیزلی، این موضوع اهمیت ویژه ای پیدا میکند. به لحاظ آلایندگی سوخت گاز همانطور که اشاره شده تا سالها قابل استفاده خواهد بود ولی سوخت دیزل به مرور زمان و به ناچار و قاعدتا دارای سهم کمتر و کمتری در عرصه تولید انرژی خواهد داشت. در ایران کیفیت سوخت دیزل در مقایسه با استانداردهای جهانی بسیارپایین است و کاربر موتور ژنراتور دیزل این موضوع را از نزدیک تجربه میکند زیرا دود حاصل از آن بسیار آزار دهنده است. ازسوی دیگر بدلیل نبود استاندارد آلایندگی مشخصی در بکارگیری موتور ژنرانور های دیزل درداخل، این دستگاهها هیچ گونه تجهیزات کنترل آلایندگی نداشته و با تکنولوژیهای روز دنیا فاصله معنا داری دارند. در اروپا، فناوری Stage V برای کاهش انتشار آلایندگی موتور دیزلی، مطابق با مقررات اتحادیه اروپا 2016/1628 برای ماشین‌آلات متحرک غیر جاده‌ای در نظر گرفته شده و روی این گونه موتورها اعمال میشود. در این فن آوری، هر واحد و یا دستگاه دیزلی باید به ازای هر کیلووات ساعت انرژی حداکثر 0.015 گرم ذرات معلق در محیط وارد کند، در حالیکه در سال 1997 این میزان 0.54 گرم (Stage 1) بوده است !! یعنی حدود 36 برابر. دستیابی به این میزان از آلایندگی نیازمند بکارگیری فیلترها و یا کاتالیزورها با تکنولوژی بالاست که موجب شده است قیمت محصولات دیزلی با این سطح آلایندگی افزایش زیادی داشته باشد. در ایران تکنولوژی محصولات وارداتی معمولا از Stage 1 هم پایینتر بوده زیرا عموما تجهیزات کاتالیسی رو محصولات وجود ندارد. مقررات در مناطق مختلف جهان متفاوت است. مناطق محدودتری وجود دارد که در آنها سیستم های تولید برق سازگار با محیط زیست بیشتری اجرا شده است، مانند ایالات متحده آمریکا (Tier 4) و اروپا (Stage V). با این حال، در بسیاری از مناطق، موتورهای دیزل با سختگیری کمتر و یا مانند ایران ،بدون قوانین سختگیرانه ای که انتشار آلاینده ها را محدود یا کنترل کند، کار می کنند. هنگامی که استفاده از مجموعه ژنراتورهای گاز در سطح جهانی رواج یابد ، انتشار CO2 بدون توجه به وجود یا عدم وجود چنین مقرراتی کاهش می یابد.
2. کاهش هزینه های عملیاتی و نگهداری
هزینه‌های عملیاتی و نگهداری در موتور های گازسوز کمتر است، زیرا چرخه عمر موتورهای گازسوز طولانی‌تر از موتورهای دیزلی و دوره تعویض روغن طولانی‌تر بوده و بازه زمانی بیشتری دارد. در حقیقت، به میزانی که در مورد موتورهای گازی تا توان 100 کیلووات، فاصله تعمیرات اساسی (Overhal)را می توان 50 درصد بیشتر از موتورهای دیزلی با توان یکسان در نظر گرفت، و این افزایش فاصله زمانی تعمیرات اساسی تا میزان دو برابر در محدوده توان 100 کیلووات تا 1 مگاوات، و تا سه برابر در توان های بالاتر و فراتر از 1 مگاوات در نظر گرفته میشود.
ضمنا قیمت گاز معمولا از گازوئیل کمتر بوده و در ایران به دلیل در دسترس بودن گاز، بخاطر وجود زیر ساختها و منابع گاز کشور با قیمت بسیار مناسب تر در دسترس مصرف کنندگان، بخصوص در بخش خانگی و تجاری قرار دارد و این و این موضوع نیز در خصوص هزینه های عملیاتی و کاربری نقش مهمی دارد، بخصوص اگر ساعات کارکرد دستگاه طولانی باشد. تامین سوخت دیزل یکی از مشکلات کاربران دیزل ژنراتور ها ست.
3-هزینه های سرمایه گذاری دستگاه ژنراتور گازسوز و دیزل | CAPEX
اگر به طور سنتی قیمت مجموعه ژنراتور گازی بیشتر از مجموعه دیزل ژنراتور بوده است، امروزه با ظهور فناوری جدید Stage V، قیمت دیزل ژنراتورها افزایش یافته است و در حال حاضر بسیار نزدیک به قیمت ژنراتورهای گازسوزشده اند. در ایران بدلیل اینکه در بازار، از محصولات قدیمی و کم کیفیت موتور ژنراتور دیزلی استفاده میشود، قیمت دیزل ژنراتور عموما از نمونه های گازسوز کمتر است البته با آلایندگی بیشتر و سرو صدای بسیار بالا که برای کاربری های شهری اصلا مناسب نیست.
برای اطلاعات بیشتر روی این لینک کلیک کنید
نتیجه گیری:
هیچ منبع سوخت یا نیرویی وجود ندارد که بتواند به تنهایی ما را تا سال 2050 به دنیای عاری از CO2 نزدیک کند. کاربرد گاز طبیعی، LPG و بیوگاز برای تامین انرژی خبر خوبی است. میتوان در زمان کوتاه 20 درصد از انتشار دی‌اکسید کربن را در بخش تولید برق کاهش داد – درحالیکه که استقرار انرژیهای تجدیدپذیر زمان بر بوده و محدودیت‌های خاصی ایجاد میکند و در نتیجه به کاهش شدید انتشار گازهای گلخانه ای کمک خواهد شد.
مهم تر از همه، باید پایه ها و زیرساخت هایی مشترک را برای توزیع آینده هیدروژن و سایر گازهای تجدیدپذیر مانند بیومتان ایجاد کرد. هنگامی که سوخت هیدروژن به مقدار کافی در دسترس باشد و پس از تزریق به شبکه های توزیع گاز طبیعی، هر سیستمی که به شبکه گاز متصل است به تدریج به سمت استفاده از یک منبع تجدیدپذیر با انتشار صفر حرکت می کند. اما بدون شک اولین گام، تداوم ترویج و سرمایه گذاری در سیستم های تولید برق با سوخت گاز و ترویج ذخیره، توزیع و استفاده از گاز صرف نظر از LPG یا LNG است. این به ایجاد زیرساختی کمک می کند که بعداً هیدروژن از آن سود خواهد برد.
و به محض ورود هیدروژن، برای سال های بعد، ما همچنان شاهد همزیستی هیدروژن با باتری ها، مجموعه های گاز و دیزل ژنراتور، انرژی های تجدید پذیر، هیبریداسیون …خواهیم بود.
نظر بدهید