بخشی از مقاله
چکیده
توسعه شهرها وافزایش جمعیت انها در سالهای اخیر و نیاز روز افزون انرژیهای مورد نیاز و در نتیجه ان افزایش هزینه های اقتصادی تامین این انرژیها و همچنین اثار زیان اور زیست محیطی الاینده های تولیدی ناشی از احتراق سوختهای فسیلی مصرف کننده های شهری و غیر شهری در آینده دولت را با چالش بزرگی مواجه خواهد نمود که ضروریست برای جلوگیری از تبدیل این مشکلات به بحرانهای اجتماعی باید به دنبال یافتن راه حلهای مناسبی بود کشورهای پیشرفته صنعتی از سالهای پیش در جهت حل معضلات مشابه مبادرت به توسعه تولید متمرکز انرژیهای مورد نیاز مصرف کننده های مختلف در شهرها و حومه انها توسط نیروگاههای تولید توام برق حرارت و برودت نموده اند توسعه این نیروگاهها بدلیل دارا بودن مزیتهای فنی و اقتصادی از قبیل داشتن بالاترین بازده حرارتی نسبت به بقیه انواع نیروگاهای حرارتی - تا90درصد - ودر نتیجه صرفه جویی قابل ملاحظه در مصرف سوخت باعث کاهش بار شبکه های انتقال و توزیع برق شهری و کاهش هزینه های سرمایه گذاری مورد نیاز جهت توسعه این شبکه ها و همچنین کاهش تلفات انها گردیده و شرایط زیست محیطی شهرها را نیز بهبود می دهد
این امر در راستای اجرای مفاد پروتکل کیوتو در توسعه پایدار و کاهش میزان تولید گازهای گلخانه ای خواهد بود گسترش صنایع و گسترش فضاهای مسکونی تجاری و اداری در جهان باعث افزایش میزان مصرف سوخت به میزان %47تا سال 2020میلادی خواهد شد این افزایش مصرف به معنای اضافه کردن چند تریلیون الاینده های زیست محیطی به هوا و اطراف نیز می باشد جدای از این میزان الاینده های هوا افزوده شده به هوا نیز گسترش خواهند داد
در این مقاله بررسی اثرات زیست محیطی پرداخته و باعنایت به اینکه قرن اینده قرن انرژی بوده و توجه بحران انرژی و لزوم صرفه جویی در مصرف انرژی و نیز افزایش آلودگی هوا ود ر نتیجه اثرات گلخانه و دیگر اثرات زیست محیطی و اجتماعی عی و انسانی ان و با توجه به سهم 39درصدی برق مصرفی کشور در بخش خانگی و تجاری لزوم استفاده از فناوری تولید همزمان برق و حرارت در کاهش آلایندهای زیست محیطی فرآیند تولید برق و حرارت و امکان سنجی به کارگیری این فناوری در صنعت برق ضروری می باشد.
مقدمه
تاریخچه
ابتدای قرن بیستم تولید قدرت الکتریکی در طفولیت خود بوده و بیشتر واحدهای صنعتی تمام قدرت الکتریکی مورد نیاز را خود تولید کرده وغالباً قدرت تولیدی مازاد را به واحدهای همجوار نیز ارائه میکردند.
این واحدهای صنعتی در واقع اولین تولید کنندگان همزمان بوده اند. عمده محرکهای اولیه در آن زمان موتورهای بخاری رفت و برگشتی بوده و بخار خروجی با فشار پائین برای کاربردهای گرمایش استفاده میشد.
بین سالهای اولیه دهه 20 تا دهه 70صنعت برقرار شد سریعی پیداکرد که دلیلآن افزایش دیماند قدرت الکتریکی بود. همزمان با این رشد سریع یک کاهش عمومی در هزینههای تولید نیروی برق بوجود آمد کهعمدتاً بدلیل مسائل اقتصادی ناشی از ابعاد و اندازهها، فنآوریهای کارآ و هزینههای کاهش یافته سوخت بود، در خلال این مدت، اغلب صنایع، تولید توان الکتریکیخود را به دلایلزیر فراموش کردند :
- 1 نیروگاهها نرخهای برقتولیدی خود را کاهش دادند.
- 2 قوانین مالیات بر درآمد به جای حمایت از سرمایهگذاری در امر فوق به نفع هزینههای خریداران برق بود.
- 3 هزینههایمربوطبه دستمزدها افزایشیافت.
- 4 صنایع علاقمند بودند تا به تولیدات توجه داشته باشند تا اینکه به مسائل جنبی مثل تولید قدرت الکتریکی بپردازد.
تخمینهای مربوط به تولید انرژی الکتریکی همزمان نشان داد که طی سالهای 1954 تا 1976تولید برق مشترک صنعتیآمریکا از 25 درصد به 9 درصد درکلتولید برق رسید.
از اواسط دهه80 این مقدار در حدود %5 ثابت باقیمانده است. برای مثال در پایان سال 1992، %5/1 از کل ظرفیت تولید انرژی الکتریکی درآمریکا توسط سیستمهایتولید مشترک بوده است.
طیدهه 60 و70، صنعت گاز طبیعیتعریف جدید “ انرژیکل” را از مفهوم تولید همزمان ارائه کرد. این تلاش به دلیل ضعفهای نسبی اقتصادی - مثل ارزانی نسبی برق و گرانی سوختها - ونبود قوانین دولتی برای هماهنگی و ارتباط بهتر با نیروگاههای بزرگ خیلی موفق نبود.
در اواخر سال 1973 و مجداً در سال 1979، آمریکا بحرانهای عمده ای را در خصوص انرژیتجربه کرد کهعمدتاً ناشی از کاهش نفت وارداتیبود.
بین سالهای 1973و 1983، قیمتهای سوخت وقدرت الکتریکی 5 برابر شد. درآن زمان تمام صنایع خریدار قدرت الکتریکی، بررسی هایی را در رابطه با صرفهجوئیهای اقتصادی ناشیازتولید همزمان آغاز کردند.
از طرفی این بررسیها با قوانین دولتی که در جهت کم کردن و یا برداشتن موانع در سر راهتولید مشترک بوجود آمد همزمانگردید.
در سال 1978، دولت آمریکا قانون انرژی ملی را تصویب کرد - NEA - National Energy Actکه چندینقانونمهم را دربرداشت.
قانون انرژی ملی در واقع قانون مصرف سوخت، قانون سیاست گاز طبیعی و سیاستهای قاونی نیروگاهها را Public Utility Regulatory Policies Act - PURPA - را شامل می شد.
هر یک از قوانین فوق تأثیر مستقیمی بر تولید مشترک داشت و قانون PURPA سیستمهای تولید همزمان برق و حرارت را بدین صورت تعریف کرد که شامل نیروگاههائی باشد که درصد مشخصی از انرژی ورودی را بصورت انرژی حرارتی مفید خروجی - علاوه بر خروجیانرژی الکتریکی یا مکانیکی - تأمینکنند.
دیگر قوانین تصویب شده در اواخر دهه 1950 تا ابتدای سال 1995، به نصب سیستمهای تولید مشترک کمک کرد. بخصوص، قانون دولتی مربوط به مدیریت کیفیت آب و هوا تأثیر زیادی بر نصب سیستمهای تولید همزمان گذاشت. برای مدیریت آلودگی هوا، قانون اصلی عبارتست از قانون کیفیت هوا سال 1967، که سالهای 1977 ،1970 و 1990 اصلاحیههائی به آن افزوده گردید.
اساس اولیه درمورد مدیریت آلودگی آب، قانون کنترل آلودگی آب مربوط به سال 1956 میباشد که درسال 1965 با قانون کیفیت آب اصلاح شد و در سال 1972 با اصلاحیههای قانون کنترل آلودگی آب و درسال1977با قانون آب تمیز اصلاح گردید. این قوانین و دیگر موارد و تأثیرات آنها در گسترش پروژههای تولید همزمانکاملاً مؤثر بود.
با شروع قرن بیست و یکم، تولید همزمان رشد فزایندهای را تجربه خواهد کرد، چرا که صرفهجوئی انرژی ومالی را بهمراه دارد. تکنولوژیهای جدید قابل استفاده وقوانین ومقررات جدید وضع خواهد شد.
CHP -1 و آلاینده های زیست محیطی
CHP یک فرآیند با بازده انرژی بالاست و درمقایسه با سیستمهای مولد حرارت و قدرت، مقدار قابل توجهی محصولات احتراق - خروجی دودکش - درواحد انرژیمصرف شده را کاهش میدهد. کاهش مقدار این محصولات اثر مفیدی بر روی آلودگی هوا و پیامدهای ناشی از آن می گذارد عملکرد روش CHP معمولا مصرف سوخت محلی را مقداری افزایش می دهد اما مقدار قابل ملاحظه ای سوخت مصرفی نیروگاههای مرکزی را بواسطه کاهش خرید برق، کاهش می دهد.
- درمقایسه با یکمولد حرارتیتنها،مانند بویلر، با توان خروجیمشابه - . اما درمقایسه بامصرف سوخت هر دومولد برق و حرارت بشکلمجزا، حدود %35 صرفهجویی در مصرف را بدنبال دارد.
روشناست که اندازه ونوع تجهیزاتسیستم CHP دراثرات زیست محیطی آن مؤثر خواهند بود . مهمترین این اثرات شامل انتشارمحصولات احتراق، صدا و پساب سیستم است. بعلاوه میتوان به تأثیر آنبر چشمانداز ساختمان و ذخیره ونگهداری سوختهای مصرفی نیز اشارهکرد.
محصولات احتراق درموتورCHP عبارتست از:
-2 انواع آلاینده ها
-1-1-2 دی اکسید کربن - CO2 -
CO2 مهمترینمحصول احتراق محسوب میشود که درپدیده گلخانهای و تغییر آب و هوا مؤثر است. مقدار تولید این گاز وابسته به مقدار سوخت مصرفی است و لذا با بکارگیریسیستمCHP و کاهش مصرف سوخت ازتولید CO2 نیز کاسته میشود.
بیشترین تولید فرآیند احتراق، گاز دی اکسید کربن است. تبدیل همه کربن های قابل دسترس به دی اکسید کربن هدف اصلی هر فرآیند احتراق است که در این صورت بیشترین انرژی آزاد می شود. با سوزاندن سوختهای کربن دار، اکسیژن هوا با کربن ترکیب شده و دی اکسید کربن تولید می شود.
جدول1-1 گرمای سوختهای کربنی و انتشار .CO2
