بخشی از مقاله
چکیده
به منظور ارائه برنامه مدون جهت توسعه بکارگیري سیستمهاي تولید همزمان برق و حرارت در صنایع مستعد نیاز به اولویت بندي زیربخشهاي صنعتی است تا بتوان با تمرکز بر اولویتهاي مشخص شده این هدف را محقق نمود. براي رسیدن به این هدف می بایست شاخصهاي امتیازدهی مشخص گردد. شاخصهاي مؤثر در چهار بخش زیر تعیین میگردد:
- 1 شاخص الگوي مصرف برق و حرارت
- 2 شاخصهاي فنی
- 3 شاخصهاي اقتصادي
- 4 شاخصهاي زیست محیطی پس از شناسایی شاخصهاي مذکور در این چهار بخش، گروه فعالیتهاي صنعتی منتخب کشور براي تولید همزمان برق و حرارت اولویت بندي می شوند. براي اولویت بندي از روش چند معیاره استفاده شده است. به این منظور شاخصهاي تعیین شده، امتیازدهی می گردند و در نهایت اولویت بندي با در نظر گرفتن امتیاز شاخصها صورت میگیرد.
مقدمه
فناوري تولید همزمان برق و حرارت CHP - ١ - عبارتست از استفاده از یک منبع انرژي براي تولید دو شکل معمول انرژي یعنی الکتریکی و حرارتی در محل مصرف. با بکارگیري این روش اتلافات حرارتی و الکتریکی تا حد زیادي کاهش می یابد. در سه دهه اخیر پس از افزایش عمده بهاي سوخت، اهمیت بحث سوخت جایگزین، افزایش کارآیی انرژي و کاهش انتشار گازهاي گلخانهاي، تمایل به استفاده از فن آوریهاي جدید از جمله تولید همزمان برق و حرارت - CHP - افزایش یافته است. یکی از کاربردهاي اصلی این فناوري، بخش صنعت می باشد.
در حال حاضر به دلیل دیماند بالا و تقاضاي حرارت و برق همزمان و نسبتاً یکنواخت در این بخش، تولید همزمان برق و حرارت در سطح دنیا به صورت گسترده اي توسعه یافته است. در کشور ما به دلایل مختلف مانند عدم آگاهی صاحبان صنایع، پایین بودن قیمت حاملهاي انرژي و کم رنگ بودن استانداردهاي لازم براي مصرف انرژي و انتشار آلاینده هاي زیست محیطی، استفاده از این فناوري توسعه نیافته است.
به این منظور سیاستهایی تعیین شاخصهاي مؤثر بر استفاده از تولید همزمان برق و حرارت در صنایع کشور و اولویت بندي صنایع بر این اساس جهت استقرار سیستمهاي CHP در صنایع مستعد مورد نیاز است. اما با توجه به اینکه صنایع مختلف از لحاظ دارا بودن پتانسیل بکارگیري تولید همزمان از سطح یکسانی برخوردار نمی باشند، لازم است به منظور اجراي سیاستها و برنامه هاي
توسعه بکارگیري CHP، بخشهاي صنعتی اولویت بندي گردند æ جهت اینکار نیاز به تعیین شاخصهاي تاثیرگذار خواهد بود.
از آنجایی که هدف از استقرار سیستم تولید همزمان برق و حرارت، به کارگیري یک منبع انرژي براي تولید همزمان برق و حرارت مورد نیاز است، تاثیرگذارترین شاخصها، شاخصهاي مربوط به این بخش یعنی دیماند حرارتی و الکتریکی میباشد. براي اینکه سیستم تولید همزمان در محل مورد نظر به کار رود، باید از لحاظ فنی و اقتصادي نیز داراي توجیه باشد. بنابراین جهت اولویتبندي، شاخصهاي فنی و اقتصادي نیز باید در نظر گرفته شود. با توجه به اینکه یکی از اهداف سیستم تولید همزمان بهبود وضعیت زیست محیطی و کاهش انتشار آلاینده ها می باشد، این زیربخش نیز باید مورد توجه قرار گیرد. با توجه به این توضیحات شاخصهاي لازم در چهار بخش مذکور در ادامه تعیین میگردند.
-1 تعیین شاخصها در زیربخش الگوي برق و حرارت مصرفی
در این زیر بخش مهمترین پارامترها براي اولویت بندي فرصتهاي تولید همزمان در یک فعالیت صنعتی عبارتند از:
سهم مصرف انرژي از کل انرژي مصرفی در بخش صنعت کشور، ضریب بار حرارتی و الکتریکی١، تغییرات دیماند در طول سال، تطابق دیماند الکتریکی و حرارتی. مصرف انرژي در هر بخش صنعتی تابعی از فراوانی واحدهاي صنعتی آن بخش و مصرف ویژه انرژي می باشد. یکی از شاخصهاي بسیار مهم و تعیین کننده براي اولویت بندي صنایع در طرحهاي مشابه پروژه حاضر - با هدف بهینه سازي مصرف انرژي - میزان انرژي بري و سهم انرژي مصرفی آنها می باشد.
این شاخص به عنوان اولین شاخص در زیربخش الگوي برق و حرارت مصرفی تعیین میگردد. بار پیک، که بیشترین مصرف انرژي لحظه اي طی یک دوره زمانی مشخص می باشد، از جهات مختلف داراي اهمیت است. این پارامتر یکی از مهمترین عوامل در تعیین ظرفیت تجهیزات تامین کننده انرژي در هر سیستم می باشد و هر چقدر بار مصرفی به بار پیک نزدیکتر باشد و مدت زمان مصرف انرژي در بار پیک بیشتر باشد با توجه به اینکه تجهیزات در بار نزدیک به بار کامل کار می کنند، راندمان افزایش می یابد.
ضریب بار، متناسب با EFLH بوده و با تقسیم EFLH بر کل تعداد ساعات در سال - 8760 - به دست می آید. طی بررسی هاي صورت گرفته سیستمهاي تولید همزمان براي واحدهایی که داراي ضریب بار بیش از 0.7 می باشند مناسبتر خواهند بود.[2] با این توضیحات EFLH یا ضریب بار یکی از شاخصهاي زیربخش دیماند حرارت و توان خواهند بود. وجود دیماند یکنواخت در طول سال بر عملکرد مولد توان موثر است، زیرا معمولاً بهترین وضعیت براي عملکرد مولد توان حالتی است که در تمام طول سال در شرایط یکنواخت کارکند.
هنگامی که تغییرات دیماند حرارتی یا الکتریکی با زمان زیاد باشد، ممکن است سیستم تولید همزمان در پاره اي تعیین شاخصهاي مؤثر بر استفاده از تولید همزمان برق و حرارت در صنایع کشور و اولویت بندي صنایع بر این اساس از اوقات قادر به تامین برق مورد نیاز نبوده و این تقاضا از شبکه سراسري خریداري گردد و یا ممکن است براي جبران کمبود انرژي حرارتی نیاز به احتراق اضافی و یا استفاده از بویلر ررزو باشد.
به هر صورت در هر یک از این شرایط قطعاً پیامدهایی در متوسط بازدهی سالیانه و هزینه ها و درآمدهاي سالیانه وجود خواهد داشت. عملکرد ایده آل این است که بیشترین برق مورد نیاز در محل و با اطمینان از عملکرد پیوسته در شرایط نامی باشد و از تولید انرژي حرارتی اضافی جلوگیري گردد. بار حرارتی ایده آل و اقتصادي نباید به شرایط جوي وابسته باشد و در طول سال یکسان باشد که البته در واقعیت چنین نیست.
یکی از مواردي که در ارزیابی پتانسیلهاي تولید همزمان باید به آن توجه نمود، انطباق دیماند الکتریکی و حرارتی چه از لحاظ زمانی و چه از لحاظ کمی است. از لحاظ زمانی، حالت ایده آل این است که ساعات پیک تقاضاي حرارت و برق بر یکدیگر منطبق باشد زیرا در غیر این صورت، براي مثال به هنگام بروز دیماند پیک حرارت، تقاضاي الکتریکی در کمترین مقدار خود باشد، جهت تامین حرارت مورد نیاز، الزاما باید از یک منبع حرارتی اضافی استفاده گردد و یا در صورت بروز دیماند پیک برق در زمانی که دیماند حرارتی در کمترین مقدار است، اگر سیستم تولید همزمان قادر به تامین تقاضاي الکتریکی نیز باشد، اتلاف حرارت قابل توجه می باشد.
از لحاظ کمی نیز براساس مطالعات انجام شده بهترین محدوده نسبت توان به حرارت 0.5 تا 2.5 میباشد.[2]یکی دیگر از عوامل موثر در تصمیم گیري براي اجراي فناوریهاي پیشرفته در صنایع، چگونگی توسعه هر یک از بخشهاي صنعتی می باشد. هر چقدر ظرفیت تولید در بخشهاي صنعتی رو به رشد باشد و براي آنها برنامه هایی جهت احداث طرحهاي جدید در نظر گرفته شده باشد، این بخشها براي به کارگیري فناوریهاي پیشرفته جدید مناسبتر بوده و نسبت به سایر بخشهاي صنعتی در اولویت قرار میگیرند.
-2 تعیین شاخصها در زیربخش پارامترهاي فنی یکی از عوامل مهم براي اینکه سیستم تولید همزمان داراي توجیه چه از لحاظ فنی و چه از لحاظ اقتصادي باشد، ساعات فعالیت آن در طول سال است. تولید همزمان برق و حرارت در صنایعی که داراي ساعات فعالیتی بیش از 4000١ ساعت باشند از لحاظ فنی توجیه بیشتري دارد2] و .[3 این تعداد ساعت فعالیت در سال در بعضی از مراجع بیش از 6000 ساعت عنوان شده است.[4]
عمر تجهیزات یوتیلیتی موجود در واحد صنعتی - بویلرها، مولدهاي توان و . . . - و هرگونه تصمیم گیري درباره جایگزین کردن تجهیزات جدید و یا افزایش ظرفیت، تاثیر زیادي در امکان سنجی تولید همزمان برق و حرارت در واحد مذکور خواهد داشت. واحدهایی که داراي چنین شرایطی هستند نسبت به سایر واحدها داراي اولویت براي استقرار سیستم تولید همزمان می باشند و زمان ایده آل براي تصمیم گیري در مورد به کار بردن تولید همزمان برق و حرارت در یک واحد صنعتی زمانی است که مدیریت آن واحد تصمیم به استقرار تجهیزات جدید و یا افزایش ظرفیت گرفته است.
واحدهاي صنعتی که دیماند حرارتی در آنها به صورت آب داغ و یا بخار آب باشد نسبت به واحدهاي صنعتی که مصارف حرارت در آنها به صورت مستقیم و ... می باشد جهت استقرار سیستم تولید همزمان داراي اولویت می باشند2] با توجه به مشخصات فنی سیستمهاي تولید همزمان این سیستمها به راحتی قادر به تامین آب داغ و بخار آب می باشند æ تجهیزات مورد نیاز به این منظور از ساختار پیچیده اي برخوردار نمی باشند. بنابراین نوع تقاضاي حرارت یکی از شاخصهاي مهم در ارزیابی فنی سیستمها تولید همزمان و اولویت بندي بخشهاي صنعتی می باشد. در واحدهاي صنعتی مورد بررسی، به جز در مواردي که تولید همزمان برق و حرارت به صورت نزولی قابل کاربرد است مانند صنایع سیمان، کاشی، شیشه و ...، در سایر صنایع حرارت به صورت آب داغ و یا بخار آب مورد استفاده قرار می گیرد.
