تولید همزمان برق و حرارت(CHP) چیست؟

معمولاً برق مورد نیاز واحد های صنعتی، ساختمانهای تجاری و ساختمانهای مسکونی از نیروگاههای عمده کشور تامین می شود. در حالیکه نیاز حرارتی تمام آنها در همان محل تولید می گردد.اما روش دیگری که از دیر باز وجود داشته و امروزه توجه بیشتری را معطوف خود کرده، تولید مشترک برق و حرارت است. که عبارتست از تولید همزمان برق، یا توان محوری و حرارت مفید توسط یک سیستم.

سالها پیش از این فناوری برای اولین بار در نیروگاههای سیکل بخار بکار رفته و از بخار استخراج شده از سیکل برای مصارف گرمایشی کارخانه و واحدهای اطراف آن استفاده می شده است. این عمل گرچه کمی باعث کاهش راندمان نیروگاه بوده اما با تامین حرارت مورد نیاز واحد از مصرف حجم زیادی سوخت جلوگیری می کرده است.

خوشبختانه این ایدهتنها به نیروگاههای بخار محدود نشد و در طی این سالها، بویژه در سالهای اخیر، فناوری تلید مشترک برق و حرارت، که بهره وری بالایی را در مصرف انرژی به دنبال دارد، به سایر مولدهای تولید قدرت(مکانیکی یا الکتریکی) گسترش داده شد. به عبارت دیگر امروزه می توان با پیشرفتهای صورت گرفته، هر سیستم مولد قدرتی با هر اندازه و کاربرد را به صورت یک واحد مشترک طراحی نمود. به این ترتیب علاوه بر تولید توان الکتریکییا مکانیکی توسط دستگاه، امکان استحصال حرارت اتلافی مولد یا موتور به صورت انرزی گرمایی قابل استفاده وجود دارد.

امروزه به دلیل توجه خاصی که به این نوع سیستم ها می شود و نیز اهمیت کاربرد آن در دنیای امروزو نهادینه کردن فرهنگ استفاده از آن، در ادبیات مهندسی بجای اصطلاح دیر آشنای Cogeneration از عنوان "سیستم ترکیبی حرارت و قدرت" (Combined Heat Power) استفاده می شود.

بنابراین سیستم CHP در اصل یک فناوری جدید محسوب نمی شود. اما آنچنان پیشرفت و گسترش یافته است که کمتر شباهتی با مفهوم کلمه مترادفش، Cogeneration دارد.

همانطور که گفته شد سیستم های CHP غالباً برای تولید برق و حرارت به صورت همزمان طراحی می شود. یک محرک اولیه (موتور یا توربین) انرژی شیمیایی سوخت را آزاد نموده و به توان مکانیکی در محور خروجی تبدیل می کند. در این موارد، محور محرک با یک ژنراتور کوپل شده و توان الکتریکی تولید می شود، از طرف دیگر، حداکثر راندمان موجود برای محرک اولیه دستگاه و مولد کمتر از 50 درصد است و این به معنی اتلاف بیش از نیمی از انرژی سوخت به صورت حرارت می باشد.

در این نوع سیستم، منابع اتلاف این حرارت، که عبارتند از گازهای خروجی از محرک اولیه، سیکل خنک کن و روغن کاری، شناسائی شدهو با قرار دادن مبدل های حرارتی، گرمای اتلافی به شکل حرارت با دمای بالا( حرارت قابل استفاده) بازیافت می شود. با فراهم شدن امکان استحصال حرارت اتلافی در سیستم تولید مشترک برق وحرارت خصوصیات منحصر به فرد این سیستم به دست می آید.

دستگاه CHP بیشترین بهره وری در مصرف انرژی سوخت را دارد. به گونه ای که متوسط راندمان یک مولد برق در حدود 35 درصد و متوسط راندمان یک بویلر 90 درصد است. در حالیکه یک سیستم CHP با تولید هر دوی این محصولات راندمانی بیش از 85 درصد دارد.  یعنی راندمان الکتریکی آن حدود 35 درصد و راندمان حرارتی (منظور از راندمان حرارتی عبارتست از انرژی حرارتی تولید شده به انرژی سوخت مصرفی) 50در صد است. از طرف دیگر در مقایسه با سیستم های تولید برق و تولید حرارت متشابه رایج که به صورت مجزا هستند، حدود 35 درصد سوخت کمتری مصرف می کند.

کاهش در مصرف سوخت، هزینه سوخت مصرفی را در سبد اقتصادی واحد کاهش می دهد. همچنین از دید ملی، این صرفه جویی در مصرف سوخت می تواند چه از طریق صادرات و چه از طریق فراهم آمدن شرایطی برای استفاده های سودمند تر از سوخت فسیلی مزیت محسوب می شود. سیستم های  CHP نه تنها توسط فیلترهایی از آزاد شدن آلاینده هایی مانندNOx, CO2,COو  UHC جلوگیری می کند، بلکه کاهش 35 درصدی سوخت در این دستگاهها نقش بزرگی در کم شدن تولید آنها دارد.