طرح احداث نیروگاه برق پراکنده CHP

امروزه، انرژی راهبردی‌ترین نیاز بشر است و تأمین آن به یکی از نگرانی‌های همیشگی کشورها تبدیل گشته است. با نگاه به وضعیت رو به اتمام منابع انرژی فسیلی از یک سو و تاثیرات مخرب این نوع از انرژی بر محیط زیست از سوی دیگر، اهمیت و ضرورت بهینه سازی روش‌های تولید انرژی و تبدیل سوخت‌های فسیلی به آن به روشنی نمایان می‌شود.
برق، به عنوان یکی از انواع انرژی‌های تبدیلی، نقشی حیاتی در سبد انرژی هر کشور بر عهده داشته و حجم عظیمی از آن در سراسر جهان، از طریق تبدیل سوخت‌های فسیلی تأمین می‌شود. در ایران، بیش از ۸۰ درصد از انرژی الکتریکی مصرفی، توسط توربین‌های گار و بخار نیروگاه‌های حرارتی تولید می‌شود. بنابراین بدلیل محدودیت منابع سوخت فسیلی، موضوع کنترل قیمت تمام شده انرژی، کاهش اثرات تبدیل و مصرف انرژی بر محیط زیست، کاهش اتلاف و ارتقا راندمان در تولید برق به روش حرارتی ضرورت و اهمیت بالایی به خود می‌گیرد. افزایش راندمان، به روش‌های مختلفی انجام می‌شود.
بحث اصلی CHP بیشتر جهت نیروگاههای برق می‌باشد. زیرا اخیراً ساخت نیروگاههای کوچک تا 25 مگاوات بسیار رواج پیدا کرده و دولت حاضر به خرید برق مازاد تولیدی این کارخانجات می‌باشد. اگر از انرژی هدر رفته این نیروگاهها استفاده نشوداین نیروگاه‌ها غیر اقتصادی می‌شوند. در حال حاضر روشهایی که می‌توان از انرژی ضایعاتی این نیروگاهها استفاده کرده از اهمیت زیادی برخوردار می‌باشند بنابراین لازم است تولید کننده برق پراکنده از انحاء موارد استفاده آگاه گردد.
نیروگاه‌های کوچک برق به 4 صورت اصلی هستند:
1- توربین بخار
2- توربین گاز
3- موتور احتراق داخلی
4- ترکیبی از توربین بخار و گاز

توربین بخار:

ابتدا آب با فشار زیاد به دیگ بخار پمپاز می‌گردد. در دیگ بخار آب تبخیر شده و دمای بخار به دمای بالاتر از دمای اشباع برده شده و سوپر هیت تولید می‌شود. بخارخشک حاصل وارد توربین شده و توسطان محور یک ژنراتور برق به چرخش درآمده برق تولید می‌کند خروجی بخار توربین سپس وارد کندانسور شده و تقطیر میگرددو دوباره وارد سیکل پمپ می‌شود. در این نیروگاهها بهتر است از توربین‌های BACK PRESSUR استفاده کرد زیرا خروجی بخار این توربینها دارای فشار بوده و می‌توانند یک کارخانه‌ای که به بخار فشار پایین نیاز دارد فرستاده شده و سپس خروجی تله بخارها را جمع آوری و به پمپ برگردانده شود. این مبحث نکات بسیار ریز ودرشت داشته که در یک کتاب می‌توان آنرا جمع آوری کرد.

توربین گاز:

توربین گاز همانند موتور یک هواپیمای جت می‌باشد. هوا ابتدا توسط کمپرسور تحت فشار واقع شده به داخل اتاق احتراق هدایت می‌شود گاز و یا سوخت وارد این اتاق شده با هواسوخته و گازهای داغ تولید می‌شود از انجا وارد یک توربین گاز شده و پره‌های انرا به حرکت در میاورد و وقتی از توربین خارج می‌شود دمایی حدود 600 الی 800 درجه سانتیگراد دارد. این هوای داغ بسیار پر انرژی و از مزایای آن کم بودن نسبت گاز دی اکسید کربن به اکسیزن می‌باشد و می‌توان گفت گاز داغ اما پاک می‌باشد.
از معایب این نوع نیروگاه‌ها نیاز به گاز طبیعی بصورت فشرده (کمپرس شده) می‌باشد.

سیکل ترکیبی:

اگر گازهای خروجی توربین وارد مبدلی شود که بخار سوپر هیت تولید می‌کند و بخار سوپر هیت وارد توربین بخار گردد در آنصورت نیروگاه سیکل ترکیبی خواهد بود.

طرح احداث نیروگاه برق پراکنده CHP

نیروگاه موتور درون سوز:

این نوع نیرو گاه ها را می‌توان اولین نیروگاه پراکنده نامید، یک موتور احتراق داخلی با سوخت بنزین یا گازوییل و اخیراً گاز طبیعی محور یک ژنراتور را به گردش در آورده و برق تولید می‌کند. در دو نقطه از انرژی هدر رفته این موتورها می‌توان استفاده کرد اول استفاده از گرمای روغن موتور که توسط سیال آب گرفته می‌شود و دیگری استفاده از گازهای حاصل احتراق آن که دارای دمایی حدود 400 الی 600 درجه سانتیگراد می‌باشد. نکته مهم در موتورهای احتراقی با گاز طبیعی در داغتر بودن دمای خروجی گازها نسبت به گازوییل می‌باشد.
راندمان این نیروگاه‌ها عموماً 30 الی 40 درصد می‌باشد. یعنی بازای هر 100 کیلو و یا متر مکعب 30 الی 40% ان انرژی مفید بوده و الباقی به هدر می‌رود. در استفاده از انرژی هدر رفته هر کدام از این نیروگاه‌ها روش‌های مختلفی وجود دارد.
برای روشن شدن و درک ساده‌تر این انرژی به بیان چند مثال می‌پردازیم.
1- هر متر مکعب گاز طبیعی 8500 الی 9500 کیلو کالری گرما تولید می‌کند.
2- یک بخاری گاز سوز خانگی 0.8 تا 1.2 متر مکعب در ساعت گاز می‌سوزاند.
3- بطور متوسط هر بخاری گازسوز 10 کیلو وات انرژی مصرف می‌کند.
4- میانگین مصرف آبگرم یکنفر در شبانه روز معادل سوختن 2/0 متر مکعب سوخت می‌باشد.
5- میانگین تعداد افراد هر خانواده ایرانی 5 نفر می‌باشد.
6- مصرف متوسط گاز جهت تهیه آبگرم بهداشتی در ایران یک متر مکعب بازای هر خانواده است.
7- هرده مترمربع از یک منزل مسکونی در زمستان از درمناطق سردسیر 15/0 متر مکعب گاز در ساعت نیاز دارد.
8- هر 1000 کیلو وات (یک مگا وات) برق تولیدی نیروگاهها 250 الی 320 متر مکعب گاز مصرف می‌کند.
9- هر 10 کیلووات برق 3 متر مکعب گاز نیاز دارد 1 متر مکعب آن تبدیل به برق مفید شده و دو متر مکعب هدر می‌رود.
10- بسادگی می‌توان از 2 متر مکعب گاز هدر رفته 5/1 متر مکعب را بازیافت کرد.
11- از قدرت هدر رفته یک نیروگاه یک مگاواتی گرمایش ساختمان و مصرف آبگرم 150 خانواده را می‌توان تأمین کرد.
12- هوای خنک (ایر کاندیشن) 100 آپارتمان را در مناطق گرمسیر را تأمین می‌کند.

طرح احداث نیروگاه برق پراکنده CHP

ویژگی ها و مزایای طرح

تولید پراکنده که در زبان انگلیسی به اختصار (DG) نامیده میشود، مخفف (Distributed Generation) است به تولید برق از منابع کوچک انرژی گفته میشود . تولید پراکنده به مواردی اطلاق میشود که برق در همان محل مصرف یا در نزدیکی محل مصرف تولید میشود. تولید پراکنده نیروگاه های مقیاس کوچکی هستند که ظرفیت حداکثری تولید آنها ۲۵ مگاوات میباشد. تولید پراکنده به آن دلیل به وجود
آمد که در برخی از نقاط افت جریان و ولتاژ مشاهده میشد. این طرح جهت پرکردن این نقایص مطرح شد . تولید پراکنده به دو دسته تولید همزمان برق و حرارت (CHP) و نیز برق، سرما و حرارت (CCHP) تقسیم میشود. منظور از تولید همزمان، تولید برق در کنار صور دیگر انرژی و استفاده از همه موارد به طور همزمان است . مولد تولید همزمان مولدی است که اتلاف حرارت آن مستقیما مورد استفاده قرار گرفته یا برای تولید آب گرم، بخار یا کاربردهای دیگر بازیافت میشود . از مزایای مهم تولید همزمان این است که بازده الکتریکی موثر آن بیش از 1٫۵ برابر بازده نیروگاه های حرارتی است.
در حال حاضر، کشورهای صنعتی بیشتر برق خود را در تاسیسات بزرگ متمرکز مثل سوخت فسیلی (زغال سنگ، گاز)، هسته ای یا برقآبی تولید میکنند. این نیروگاه ها هزینه ها را به خوبی کاهش میدهند، اما برق را معمولاً به مسافتهای دور منتقل میکنند و محیط زیست را تحت تاثیر قرار میدهند توجه به این نکته ضروری است که دیزل ژنراتورهای موجود در کارخانجات و صنایع مختلف به دلیل مباحث فنی؛ امکان اتصال به شبکه برق سراسری و تولید مستمر سالانه برق را ندارند و در واقع به عنوان ژنراتورهای برق اضطراری از آنها استفاده میشود. در حالی که مولدهای برق مقیاس کوچک امکان تولید بی وقفه برق در طی سال را داشته و مولد برق دائم کار گازسوز با توان بسیار بالا و گارانتی بیش از 80 هزار ساعت میباشند.
بالا رفتن هزینه های انتقال و توزیع، به مولدهای تولید پراکنده این امکان را میدهد که برق تولیدی خود را به قیمتی ارزانتر در اختیار مصرف کنندگان قرار دهد.

شرح سرمایه گذاری و سیاست تشویقی دولت

سرمایه گذاری در یک نگاه
نصب مولدهای تولید همزمان برق و حرارت (موتورهای درونسوز، ژنراتور و تاسیسات بازیافت حرارت)

مؤلفه‌های درآمدی سرمایه گذاری:

• فروش برق مولدها به شبکه سراسری با قرارداد خرید تضمینی 5 ساله
• فروش برق به مشترکین خصوصی و تجاری برق
• استفاده از حرارت سرسیلندر و اگزوز مولد به صورتهای مختلف:
تولید گازکربنیک/آبمقطر/سردخانه/گلخانه/استخر/سرمایش و گرمایش
• فروش حق انتشار آلاینده (Emission Right) برابر ضوابط پیمان کیوتو

مؤلفه‌های هزینه‌ای سرمایه گذاری:

• هزینه‌های اولیه نصب سیستم
• هزینه‌های بهره برداری
پرسنل/ فیلتر و روغن/ نگهداری و تعمیر/ استهلاک تجهیزات

سیاست‌های تشویقی دولت در سرمایه گذاری احداث نیروگاه CHP

• خرید تضمینی برق تا 5 سال
• سوخت رایگان تا 5 سال
• افزایش چندبرابری نرخ خرید تضمینی
• احتساب پرداخت‌ها در طبقه دیون ممتاز
• پیش‌پرداخت تولید برق 3 ماه
• بروکراسی میانبر در صدور پروانه‌ها و مجوزها
• پرداخت صورتحساب برق در صورت عدم تولید بدلیل قطع گاز
• تسهیل شرایط فروش برق به مشترکین تجاری

مزیت‌های سرمایه گذاری و شاخصهای اقتصادی طرح توجیهی احداث نیروگاه برق پراکنده

حمایت‌های دولت در تأمین رایگان سوخت و خرید تضمینی برق، به همراه امکان کسب درآمد از حرارت مولدها از مهم‌ترین مزیت‌های سرمایه گذاری در حوزه تولید انرژی بشمار می‌آیند.

درآمدهای طرح نیروگاه CHP

فروش برق به شبکه (تعدیل سالانه: 15 تا 25%)
انرژی الکتریکی تولیدی مولدها بسته به راندمان کاری بین 90 تا 110 تومان بازای هر کیلووات ساعت خریداری شده و قرارداد خرید تضمینی تا 5 سال منعقد خواهد شد. صورتوضعیت برق تولیدی در طبقه دیون ممتاز بوده و در پایان هر ماه به شرکت توانیر ارسال و در کمتر از 15 روز توسط این شرکت پرداخت می‌شود.
درآمد ناخالص ماهانه فروش برق مولد 1 مگاواتی: 70 میلیون تومان در ماه

استفاده از حرارت مولد در فرآیندهای تولید محصول یا کاهش مصرف سوخت

استفاده از حرارت مولد با توجه به پتانسیلهای منطقه برای بهره گیری از حرارت برآورد می‌شود. معمولاً از حرارت مولدها در فرآیندهای زیر استفاده می‌شود:
• تولید گازکربنیک از دود مولد (200 کیلوگرم در ساعت بازای 1 مگاوات قیمت هر تن – 4 میلیون ریال)
• تولید آب مقطر
• تولید برودت در چیلر جذبی و تزریق به سردخانه (300 تن تبرید بازای هر 1 مگاوات – 5000 متر مربع مساحت فضای تجاری )
• تزریق گرما و گازکربنیک به گلخانه‌ها برای تسریع روند رشد (در صورت نصب تجهیزات مورد نیاز )
• تولید آب گرم برای استخرها و مصرف ساختمان (70 مترمکعب در ساعت بازای هر 1 مگاوات)

فروش Emission Right در نیروگاه CHP

با توجه به راندمان کاری مولدهای تولید همزمان برق و حرارت، بازای هر 1 مگاوات ظرفیت نصب شده سالانه از انتشار 3000 تن گازهای گلخانه‌ای جلوگیری می‌شود. برابر مفاد پیمان کیوتو، با ثبت پروژه بعنوان یک پروژه دوستدار محیط زیست، گواهی حق انتشار آلاینده به صاحب مولد اعطا و برابر قیمت روز Emission Right در بورسهای جهانی ) متوسط قیمت 2 الی 7 دلار در سال 2014 و 2015 و با پیش بینی قیمت بین 9 تا 13 دلار در سال 2016 (، باعث درآمدزایی تا 10 سال خواهد بود).

طرح احداث نیروگاه برق پراکنده CHP

هزینه‌های احداث نیروگاه برق پراکنده 1 مگاواتی

هزینه اولیه
قیمت مولد و تاسیسات اتصال به شبکه بازای هر 1 مگاوات دستگاه نو و مورد تأیید وزارت نیرو: حدود 2 الی 3.8 میلیارد تومان
مولد استوک با تضمین بازای هر 1 مگاوات: 1 الی 1.4 میلیارد تومان
+ هزینه تاسیسات بازیافت حرارت + بازیافت هزینههای تملک/اجاره زمین
+ هزینه ثبت پروژه بعنوان دوستدار محیطزیست( 6 الی 8 ماه زمان نیاز دارد)
هزینه ماهانه: ( افزایش سالانه حدود 20 %)
هزینه سوخت: 18 میلیون تومان- 5 سال اول رایگان ( این هزینه ماهانه صورت وضعیت و توسط توانیر پرداخت می‌شود)
هزینه روغن و فیلتر: 5 میلیون تومان
هزینه پرسنل (برای کل سایت): 10 میلیون تومان (برای سایتهای صنعتی و تجاری بزرگ این مورد، هزینه مجزایی نیست)

تخمین هزینه‌ها و درآمدها در هر طرح با توجه به مشخصات و پتانسیلهای هر محل متغیر است.

جدول حدودی خلاصه هزینه‌ها و منافع نصب مولد 1 مگاواتی

هزینه‌های اولیه (حدودی به علت تعداد زیاد مدل‌های پیشنهادی

و وابسته به شرایط خاص هر پروژه )

درآمدهای

ناخالص

مولد نو

مولد استوک تولید برق *

استفاده از حرارت

2.2-1.8 میلیارد

1.4-1 میلیارد 90 میلیون تومان

در صورت تغییر

تعرفه افزایش میابد

بسته به کاربرد

مجموعه متغیر است.

کوپل به چیلر و

تولید سرما

* هزینه اتصالات و سیستم بازیافت حرارت متغیر بوده و به مبالغ فوق بسته شرایط خاص به پروژه اضافه می‌گردد.
* درآمد تولید برق با فروش انرژی به مشترکین تجاری می‌تواند تا 50% افزایش یابد.

• قابل ذکر هست با فرض آماده بودن بستر کار از طرف شرکت توزیع برای تأمین نیاز الکتریکی
1 مگاوات یک مجتمع حدود 10 میلیارد ریال بابت هزینه خرید انشعاب به شرکت توزیع باید
پرداخت گردد، که با احداث نیروگاه CHP مذکور این هزینه حذف می‌گردد.

شرح

زمان بازگشت سرمایه (ماه)

با استفاده از حرارت مولد

بدون استفاده از حرارت مولد

با استفاده از تجهیزات نو

26 32

با استفاده از تجهیزات استوک کارنکرده

17

20

با استفاده از تجهیزات دست دوم 9

11

شرح زمان بازگشت سرمایه (ماه)

با استفاده از حرارت مولد بدون استفاده از حرارت مولد
با استفاده از تجهیزات نو 26 32
با استفاده از تجهیزات استوک کارنکرده 17 20
با استفاده از تجهیزات دست دوم 9 11

مقدار صدای تولیدی نیروگاه برق CHP

مولدهای داخل) silencer کاهش شدت صوت تا 60 دسی بل را خواهند داشت- معادل یک اتومبیل(صدایی به مراتب کمتر و در حد یک سیستم موتورخانه معمولی خواهد داشت و با توجه به بزرگی سیستم پیشنهادی و توان بالای آن، برای اطمینان با عایق کاری استاندارد مکان تاسیسات Chp صدای تولیدی کاهش چشمگیری خواهد داشت که تا 50 db هم امکان پذیر می‌باشد.