التوليد المشترك للطاقة (CHP)
التوليد المشترك للطاقة (CHP) بالديزل والغاز: إنتاج الكهرباء والحرارة معًا من وقود واحد واستعادة الحرارة المهدرة. مشاريع تسليم مفتاح.
في التوليد التقليدي للكهرباء يضيع الجزء الأكبر من طاقة الوقود على شكل حرارة. أما التوليد المشترك للطاقة (CHP – combined heat and power) فيستعيد هذه الحرارة: إذ تتحول حرارة العادم وماء تبريد المحرك إلى ماء ساخن أو بخار أو حرارة للعمليات الصناعية. وبذلك تُنتَج الكهرباء والحرارة معًا من الوقود نفسه، ويمكن أن ترتفع الكفاءة الإجمالية للطاقة حتى 90%. ونقدّم أنظمة التوليد المشترك بمحركات الغاز وكذلك التوليد المشترك بالديزل للمواقع التي لا تتوفر فيها شبكة غاز.
نصمّم أنظمة التوليد المشترك خصيصًا لكل مشروع، ونقدّمها بنظام تسليم المفتاح، بما يشمل تصنيع اللوحات، والأتمتة، والتمديدات الميكانيكية، والتركيب في الموقع، والاختبار والإدخال في الخدمة.
كيف يعمل التوليد المشترك؟
- توليد الكهرباء: يدير محرك الاحتراق الداخلي الألترنيتر فيُنتج الكهرباء.
- استعادة حرارة ماء التبريد: تُنقل حرارة ماء قميص المحرك إلى دائرة الماء الساخن عبر مبادل حراري.
- استعادة حرارة العادم: تُمرَّر غازات العادم عبر مبادل استعادة الحرارة أو مرجل البخار، فيُحصل على ماء ساخن أو بخار.
- استخدام الحرارة: تُستخدم الحرارة المستعادة للتدفئة، والماء الساخن للاستخدام، وحرارة العمليات، أو تدفئة البيوت المحمية.
- التحكم: يعمل النظام تلقائيًا بحسب أحمال الكهرباء والحرارة في المنشأة، ويمكنه العمل بالتوازي مع الشبكة أو مستقلًا عنها.
التوليد التقليدي والتوليد المشترك
| توليد منفصل (كهرباء الشبكة + مرجل) | التوليد المشترك | |
|---|---|---|
| الكهرباء | تُؤخذ من الشبكة | تُنتَج في المنشأة |
| الحرارة | تُنتَج بحرق الوقود في مرجل منفصل | تُستعاد من الحرارة المهدرة للمحرك |
| الكفاءة الإجمالية | منخفضة بسبب الفقد الحراري | حتى 90% |
| استهلاك الوقود | منفصل للكهرباء والحرارة | الاثنان معًا من وقود واحد |
| أمن الطاقة | معتمد على الشبكة | يمكنه العمل بالتوازي مع الشبكة أو مستقلًا عنها |
التوليد المشترك بمحركات الغاز والديزل
أنظمة بمحركات الغاز: يمكن إنشاء أنظمة تعمل بالغاز الطبيعي والغاز الحيوي وأنواع الوقود الغازي الأخرى. وهي حل شائع للمنشآت ذات ساعات التشغيل السنوية الطويلة والمتصلة بشبكة الغاز.
التوليد المشترك بالديزل: في المواقع التي لا تتوفر فيها شبكة غاز يمكن أيضًا الاستفادة من حرارة العادم وماء التبريد في مجموعات توليد الديزل عبر استعادة الحرارة. والمواقع النائية، ومعسكرات التعدين ومواقع البناء، والمنشآت غير المتصلة بالشبكة هي المستخدمون النموذجيون لهذا التكوين. ونختار مجموعات الديزل لدينا من كتالوج منتجاتنا ضمن النطاق 10–4,125 kVA بحسب الحمل الكهربائي للمشروع؛ وللقدرات الشائعة يمكنكم الاطلاع على صفحات مولد 250 kVA و500 kVA و1000 kVA و2000 kVA.
وقد قارنّا الفروق بين محركات الغاز والديزل في مقالنا مولد غاز أم ديزل.
المكونات الرئيسية للنظام
- مجموعة المحرك والألترنيتر: المجموعة التي تُنتج الكهرباء، وتُختار بحسب الحمل الكهربائي للمنشأة.
- مبادل ماء القميص: ينقل حرارة ماء تبريد المحرك إلى دائرة الماء الساخن.
- مبادل العادم أو مرجل البخار: يُنتج ماءً ساخنًا أو بخارًا من حرارة غازات العادم.
- مبرّد الطوارئ: يواصل تبريد المحرك عندما تنخفض الحاجة إلى الحرارة.
- لوحة التحكم والتزامن: تدير جانبي الكهرباء والحرارة معًا، وتتيح العمل بالتوازي مع الشبكة.
لمن يناسب؟
للمنشآت التي تحتاج إلى الكهرباء والحرارة معًا على مدار العام:
- المنشآت الصناعية والمنشآت في المناطق الصناعية المنظمة (حرارة العمليات، والبخار)
- المستشفيات والمجمعات الصحية (الماء الساخن، والتدفئة، والتعقيم)
- الفنادق والمراكز التجارية (التدفئة، والماء الساخن للاستخدام، والمسابح)
- مراكز البيانات (التبريد عبر التوليد الثلاثي)
- البيوت المحمية (التدفئة؛ والاستفادة من غازات العادم بحسب المشروع)
ولكي يكون التوليد المشترك كفؤًا يجب أن تُستخدم الحرارة بانتظام. وفي المنشآت التي لا تحتاج إلى الحرارة إلا بضعة أشهر في السنة تُقيَّم الجدوى بحسب ساعات التشغيل السنوية.
ما الذي يحققه؟
- خفض تكاليف الكهرباء والتدفئة
- تحويل الحرارة المهدرة إلى طاقة
- وقود أقل للطاقة نفسها وانبعاثات كربونية أقل
- التشغيل المستقل عن الشبكة أو بالتوازي معها
- تعزيز أمن الطاقة في المنشأة عند انقطاع الشبكة
التشغيل المتوازي مع الشبكة والتزامن
تعمل أنظمة التوليد المشترك في الغالب بالتوازي مع الشبكة: يغطي النظام جزءًا من احتياج المنشأة من الكهرباء أو كله، ويُؤخذ الباقي من الشبكة. ولهذا تُستخدم لوحة التزامن بين المولد والشبكة. وفي الأنظمة متعددة المحركات تعمل المجموعات بالتزامن فيما بينها أيضًا، ويُوزَّع الحمل بينها بحسب الحاجة إلى الحرارة. وفي المنشآت الكبيرة يمكن ربط النظام بمستوى الجهد المتوسط.
خطوات مشروع تسليم المفتاح
- دراسة الجدوى: يُدرس ملف استهلاك الكهرباء والحرارة، وساعات التشغيل السنوية، وتكاليف الوقود.
- التصميم: تُحدَّد قدرة المحرك، ومعدات استعادة الحرارة، واللوحة، وبنية الأتمتة.
- التصنيع والتركيب: يُنفَّذ تصنيع اللوحات، والتمديدات الميكانيكية، والتركيب في الموقع.
- الاختبار والإدخال في الخدمة: يُختبر النظام بجانبيه الكهربائي والحراري ويُدخل في الخدمة.
- التشغيل والصيانة: يُتابَع النظام باستمرار عبر الصيانة الدورية والمراقبة عن بعد.
المعلومات المطلوبة لإعداد العرض
- الاستهلاك الكهربائي بالساعة أو بالشهر
- الحاجة إلى الحرارة ونوعها (ماء ساخن، أو بخار، أو حرارة للعمليات)
- ساعات التشغيل السنوية والوقود المراد استخدامه
- شروط الربط بالشبكة ونظام التدفئة القائم
لندرس معًا ملف الطاقة لمنشأتكم: اطلبوا عرضًا. وللتركيب والصيانة يمكنكم الاطلاع على خدمتي التركيب والتشغيل وخدمة المولدات.
الأسئلة الشائعة
ما هو التوليد المشترك للطاقة؟
التوليد المشترك (CHP) نظام ينتج الكهرباء والحرارة في آن واحد من وقود واحد. وبما أن حرارة العادم وماء تبريد المحرك تُستعاد على شكل ماء ساخن أو بخار أو حرارة للعمليات الصناعية، فإن الكفاءة الإجمالية للطاقة أعلى بكثير من التوليد التقليدي ويمكن أن تصل إلى 90%.
ما أنواع الوقود التي يمكن استخدامها في نظام التوليد المشترك؟
يمكن إنشاء أنظمة التوليد المشترك وفق المشروع لتعمل بالغاز الطبيعي والغاز الحيوي وأنواع الوقود الغازي الأخرى. وفي المواقع التي لا تتوفر فيها شبكة غاز يمكن أيضًا الاستفادة من حرارة العادم وماء التبريد في مجموعات الديزل عبر استعادة الحرارة. ويُختار الوقود بحسب إمكانية حصول المنشأة عليه ومدة التشغيل.
لمن يناسب التوليد المشترك؟
يناسب المنشآت التي تحتاج إلى الكهرباء والحرارة معًا على مدار العام: المنشآت الصناعية، والمستشفيات، والفنادق، والمراكز التجارية، ومراكز البيانات، والبيوت المحمية، والمنشآت في المناطق الصناعية المنظمة. وانتظام الحاجة إلى الحرارة هو الشرط الأساسي الذي يحدد كفاءة النظام.
ما الفرق بين التوليد المشترك والتوليد الثلاثي؟
ينتج التوليد المشترك الكهرباء والحرارة معًا. أما في التوليد الثلاثي فيُحوَّل جزء من الحرارة المستعادة إلى تبريد بواسطة وحدة تبريد امتصاصية، فتُنتَج الكهرباء والحرارة والتبريد معًا. ويُفضَّل في المنشآت التي ترتفع فيها الحاجة إلى التبريد في أشهر الصيف.
هل يمكن لنظام التوليد المشترك العمل بالتوازي مع الشبكة؟
نعم. بفضل بنية التزامن يمكن لنظام التوليد المشترك العمل بالتوازي مع الشبكة وتغطية جزء من احتياج المنشأة من الكهرباء أو كله. كما يمكن، بحسب المشروع، تأمين عمل النظام مستقلًا عن الشبكة عند انقطاعها.
ما المعلومات المطلوبة لمشروع التوليد المشترك؟
الاستهلاك الكهربائي للمنشأة بالساعة أو بالشهر، والحاجة إلى الحرارة ونوعها (ماء ساخن، أو بخار، أو حرارة للعمليات)، وساعات التشغيل السنوية، والوقود المراد استخدامه، وشروط الربط بالشبكة، وبيانات المرجل أو نظام التدفئة القائم.