مقایسه انواع نیروگاه های گازسوز، دیزلی، خورشیدی و WHR

احداث نیروگاه های کوچک مقیاس به منظور تامین برق صنایع، یک از راه حل های رفع کمبود و یا قطعی برق می باشد. سرمایه گذاری در نیروگاه ها، سرمایه گذاری های بلند مدت و چندین میلیاردی هستند که باید تمام جوانب و ریسک های آن سنجیده شود. در این مقاله قصد داریم تا به بررسی و مقایسه انواع نیروگاه گازی، دیزلی، خورشیدی و WHR بپردازیم. با ما همراه باشید.

مقایسه انواع نیروگاه گازی، دیزلی، خورشیدی و WHR از جنبه های مختلفی قابل بررسی می باشد که کاربردهای آن در صنایع بر اساس میزان سرمایه مورد نیاز و نوع استفاده، سوخت در دسترس، هزینه های اولیه راه اندازی، هزینه های نگهداری و تاثیرات زیست محیطی مورد بررسی قرار می گیرد. در این مقاله به بررسی 7 پارامتر می پردازییم.

پارامتر اول:

مقایسه نوع سوخت نیروگاه ها

سوخت نیروگاه گازی: سوخت مولد های گازی از گاز طبیعی می باشد که با توجه به وجود شبکه سراسری گاز در کل کشور نسبت به سوخت های دیگر در دسترس تر و آلایندگی کمتری دارد.

سوخت نیروگاه دیزلی: در این نیروگاه از گازوئیل به عنوان سوخت استفاده می شود. با توجه به محدودیت های اعمال شده توسط شرکت پخش فرآوردهای نفتی جهت جلوگیری از قاچاق سوخت، تامین آن جهت نیروگاه های بالای 1 مگاوات کار دشواری می باشد و نسبت به گاز مبلغ بیشتری در واحد دارد.

نیروگاه خورشیدی و نیروگاه WHR: نیروگاه های تجدیدپذیری هستند که به سوخت نیاز ندارند.

پارامتر دوم:

مقایسه مقدار مصرف سوخت هر نیروگاه

مصرف سوخت نیروگاه های گازی به ازای 1 مگاوات، 250 متر مکعب بر ساعت است.

مصرف سوخت نیروگاه های دیزلی به ازای 1 مگاوات، 250 لیتر بر ساعت است.

مصرف سوخت نیروگاه های خورشیدی و WHR صفر می باشد.

پارامتر سوم:

مقایسه بازدهی هر نیروگاه

بازده نیروگاه گازی: به طور کلی نیروگاه های گازی بازدهی بالاتری دارد. مولدهای گازی از برندهای معتبر راندمانی حدود 42% دارند، این در حالی است که استفاده از سیستم های CHP و CCHP می تواند راندمان نیروگاه را تا 70% افزایش دهند.

بازده نیروگاه دیزلی: این نیروگاه ها بازدهی کمتری نسبت به نیروگاه‌های گازی دارد و معمولاً در حدود 30-40% است.

بازده نیروگاه‌های خورشیدی: بستگی به نوع فناوری استفاده شده دارد. برای پنل‌های فتوولتائیک (PV)، بازدهی معمولاً بین 19-22% است.

بازده نیروگاه WHR: بازده نیروگاه‌های بازیافت حرارت بستگی به نوع منبع گرمای هدررفته و تکنولوژی استفاده شده دارد. این نیروگاه‌ها از انرژی هدررفته که در غیر این صورت از دست می‌رفت، استفاده می‌کنند، بنابراین حتی با بازدهی نسبی پایین‌تر، از نظر اقتصادی و زیست‌محیطی بسیار به‌صرفه هستند. در صنایعی که گرمای هدررفته زیادی تولید می‌شود، این نیروگاه‌ها می‌توانند بازدهی خوبی داشته باشند.

پارامتر چهارم:

مقایسه هزینه های انواع نیروگاه ها

نیروگاه گازی، هزینه‌های اولیه بالاتری برای ساخت و نصب دارد، اما هزینه سوخت نسبت به نیروگاه دیزلی کمتر است. به ویژه در مناطقی که گاز طبیعی فراوان است. هزینه راه اندازی نیروگاه گازی به ازای 1 مگاوات، 500.000 دلار است.

در نیروگاه دیزلی، هزینه ساخت و نصب اولیه کمتر است، اما هزینه سوخت بالاتر و هزینه‌های تعمیر و نگهداری نیز بیشتر است. هزینه راه اندازی نیروگاه گازی به ازای 1 مگاوات، 200.000 دلار است.

هزینه راه اندازی نیروگاه خورشیدی به ازای 1 مگاوات، 500.000 دلار است.

هزینه راه اندازی نیروگاه WHR به ازای 1 مگاوات، 1.000.000 دلار است.

پارامتر پنجم:

مقایسه اثرات زیست‌محیطی نیروگاه ها

مقایسه اثرات زیست محیطی انواع نیروگاه گازی، دیزلی، خورشیدی و WHR :

اثرات زیست محیطی نیروگاه خورشیدی:

• آلودگی صوتی و آلایندگی هوا بسیار پایین است.
• مصرف آب بسیار کم است.
• تولید پسماند و آلودگی آب بسیار پایین است.
• تأثیر بر زمین و پوشش گیاهی بسته به محل احداث متفاوت است.

تاثیرات محیطی نیروگاه WHR (بازیافت انرژی حرارتی):

• آلودگی هوا حداقلی است.
• آلودگی صوتی نسبتاً پایین است.
• مصرف آب محدود است.
• تولید پسماند بسیار کم است.
• کاهش انرژی حرارتی دفعی صنایع و کمک به محیط زیست

اثرات زیست محیطی نیروگاه گازی:

• آلایندگی هوا همچون NOx و SOx  متوسط است.
• آلودگی صوتی متوسط است.
• مصرف آب متوسط است.
• تولید پسماند محدود است.

اثرات زیست محیطی نیروگاه دیزلی:

• آلایندگی هوا همچون ذرات معلق، NOx و SOx بالا است.
• آلودگی صوتی بالا است.
• مصرف آب محدود است.
• تولید پسماند محدود است.

به طور کلی، نیروگاه های خورشیدی و WHR از نظر زیست محیطی ( آلودگی صوتی و زیست محیطی) مطلوب تر هستند. در نیروگاه گازی نیز به دلیل استفاده از گاز طبیعی، انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلاینده‌ها نسبت به نیروگاه‌های دیزلی کمتر است. از نظر آلودگی هوا و آلودگی صوتی نیروگاه های گازی در رده متوسط و نیروگاه های دیزلی نامطلوب تر هستند.

پارامتر ششم:

کاربردها انواع نیروگاه ها

نیروگاه گازی به دلیل بازدهی بالا و آلودگی نسبی، برای تولید برق در مقیاس بزرگ و به عنوان بخشی از شبکه برق ملی مناسب است.

نیروگاه دیزلی به دلیل امکان راه‌اندازی سریع و هزینه اولیه کمتر، اغلب در مناطق دورافتاده، برای کاربردهای اضطراری و در مکان‌هایی که دسترسی به گاز طبیعی ممکن نیست، استفاده می‌شود.

نیروگاه خورشیدی برای تولید برق در مقیاس های کوچک و  بزرگ در مناطقی که تابش خورشیدی بالایی دارند، کاربرد دارد. از این نوع نیروگاه ها می توان برای مناطق دور افتاده و روستایی استفاده کرد.

نیروگاه WHR (بازیافت اتلاف حرارتی): این نوع نیروگاه برای تولید برق از حرارت برای افزایش بازدهی انرژی و کاهش مصرف سوخت استفاده می شود. این نوع نیروگاه، برای صنایعی که حرارت بالایی تولید می کنند، مناسب است.

پارامتر هفتم:

مقایسه زمان راه اندازی انواع نیروگاه ها

نیروگاه خورشیدی:

زمان راه اندازی نیروگاه های خورشیدی نسبتا کوتاه است. نصب پنل های خورشیدی و اتصال به شبکه برق می تواند در عرض چند هفته تا چند ماه انجام شود. البته پیچیدگی و مقیاس پروژه تأثیر زیادی بر زمان راه اندازی دارد.

نیروگاه WHR (بازیافت تلفات حرارتی):

زمان راه اندازی نیروگاه های WHR نسبتاً کوتاه است. معمولاً این نیروگاه ها به عنوان بخشی از فرآیند صنعتی موجود، ایجاد می شوند. به طور کلی زمان راه اندازی در حدود 6 تا 12 ماه برآورد می شود.

نیروگاه گازی:

زمان راه اندازی نیروگاه های گازی به طور متوسط 12 تا 36 ماه است. در نیروگاه گازی پیچیدگی فرایندهای ساخت و نصب توربین های گازی زمان بر است. زمان راه اندازی بستگی به اندازه و پیچیدگی پروژه دارد.

نیروگاه دیزلی:

به دلیل ساختار ساده تر، زمان نصب و راه اندازی نیروگاه دیزلی کمتر است. معمولاً این نیروگاه ها در عرض 6 تا 12 ماه راه اندازی می شوند.

پارامتر هشتم:

مقایسه عمر مفید انواع نیروگاه ها

نیروگاه خورشیدی:
عمر مفید نیروگاه های خورشیدی معمولاً 25 تا 30 سال است. در نیروگاه های خورشیدی با گذشت زمان، بازده پنل های خورشیدی کاهش می یابد، اما با نگهداری و تعویض قطعات می توان عمر آنها را افزایش داد.

نیروگاه WHR (بازیافت حرارت دور):
عمر مفید نیروگاه های WHR به طور متوسط 15 تا 20 سال است. در واقع این نیروگاه ها معمولاً به عنوان بخشی از فرآیندهای صنعتی موجود طراحی می شوند و عمر مفید آنها بستگی به کیفیت ساخت و نگهداری دارد.

نیروگاه گازی:
عمر مفید نیروگاه های گازی معمولاً 20 تا 30 سال است. عمر مفید بستگی به فناوری توربین، نگهداری و تعمیرات دارد.

نیروگاه دیزلی:
عمر مفید نیروگاه های دیزلی 15 تا 25 سال است. این نیروگاه ها معمولاً برای کاربردهای کوتاه مدت و اضطراری استفاده می شوند و نحوه ی نگهداری و استفاده، تاثیر بسیاری در عمر مفید آن دارد.

به طور کلی، نیروگاه های خورشیدی طولانی ترین عمر مفید را دارند، به دنبال آن نیروگاه های گازی و سپس نیروگاه های WHR و دیزلی قرار می گیرند. البته عمر مفید به عوامل متعددی از جمله کیفیت ساخت، نگهداری و شرایط عملیاتی بستگی دارد.

در جدول زیر مقایسه‌ای از جنبه‌های مختلف بین نیروگاه ها ارائه شده است:

نتیجه‌گیری

انتخاب و مقایسه انواع نیروگاه گازی، دیزلی، خورشیدی و WHRبه عوامل متعددی بستگی دارد. از جمله این عوامل می توان به منابع در دسترس، نیاز به انعطاف‌پذیری (قابلیت استفاده دائم یا اضطراری)، میزان حساسیت به اثرات زیست‌محیطی، هزینه های اولیه سرمایه گذاری، نرخ بازگشت سرمایه و … اشاره کرد.

نیروگاه‌های گازی برای تولید برق در مقیاس بزرگ و با بازدهی بالا مناسب‌تر هستند، در حالی که نیروگاه‌های دیزلی به دلیل هزینه اولیه کمتر و قابلیت راه‌اندازی سریع‌تر، برای شرایط اضطراری و مناطق دورافتاده کاربرد بیشتری دارند. در حالی که نیروگاه‌های گازی و WHR به دلیل کارایی بالا و اثرات زیست‌محیطی مثبت گزینه‌های مناسبی هستند. نیروگاه‌های خورشیدی برای تأمین انرژی پاک و تجدیدپذیر ایده‌آل هستند.

نیروگاه های خورشیدی نیز در مکان های با تابش بالا مناسب هستند.

انتخاب نوع نیروگاه یکی از مواردی است که باید به دقت و با در نظر گرفتن همه جوانب انتخاب شود.