في عالم الطاقة ، توجد طرق مختلفة لإنتاج الكهرباء. يمكن استخدامه الوقود الحفري (النفط، الفحم، الغاز الطبيعي...) لإنتاج الطاقة الكهربائية بعدة طرق. المشكلة في استخدامها هي التلوث الذي تولده ومواردها المحدودة. يمكننا أيضًا الحصول على الطاقة من خلاله مصادر متجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الحرارية الأرضية أو الهيدروليكية، وبالتالي الاهتمام بالبيئة لأنها لا تنضب.
وبغض النظر عن مصدر الطاقة المستخدم، فإن الكفاءة أمر ضروري في أنظمة إنتاج الطاقة. كلما زادت كفاءة استخدام الطاقة، كلما تمكنا من الاستفادة من الموارد بشكل أفضل وتوليد كمية أكبر من الطاقة عالية الجودة. النظام الذي يتميز بكفاءته العالية هو نظام التوليد المشترك للطاقة.
ما هو التوليد المشترك للطاقة؟
التوليد المشترك للطاقة هو نظام عالي الكفاءة لإنتاج الطاقة، والذي يولد في وقت واحد الطاقة الكهربائية والطاقة الحراريةتحقيق أقصى استفادة من الطاقة الأولية المستخدمة، والتي تأتي عادة من احتراق الوقود الأحفوري مثل الغاز الطبيعي أو النفط.
تعتبر هذه العملية أكثر كفاءة بكثير من أنظمة التوليد التقليدية، لأنها لا تنتج الكهرباء فحسب، بل تستخدم أيضًا الحرارة المتولدة أثناء العملية، والتي قد يتم إهدارها لولا ذلك. وهذا يترجم إلى تحسن كبير في استخدام الموارد الطبيعية.
مزايا التوليد المشترك للطاقة
والميزة الرئيسية للتوليد المشترك للطاقة هو كفاءة عالية في استخدام الطاقة. ومن خلال الاستفادة من الحرارة لتوليد الطاقة الحرارية، يتم تجنب الحاجة إلى تركيبات إضافية مثل الغلايات التقليدية. وهذا يعني أنه بدلاً من إدارة نظامين مستقلين (أحدهما لتوليد الكهرباء والآخر للحرارة)، فإن التوليد المشترك للطاقة يحل كلا الحاجتين في عملية واحدة.
ومن المزايا المهمة الأخرى إمكانية تنفيذ التوليد المشترك للطاقة قريبة من نقطة الاستهلاك، والحد من خسائر الطاقة في وسائل النقل. هذه الخسائر، التي يمكن أن تتراوح في الشبكات الكهربائية التقليدية بين 25% و30%، يتم تقليلها بشكل كبير في أنظمة التوليد المشترك للطاقة اللامركزية.
ومن الناحية البيئية، فإن زيادة الكفاءة تترجم أيضًا إلى انخفاض انبعاثات CO2 وغيرها من الغازات الملوثة. إذا تم استخدام الحرارة المهدرة أيضًا للتبريد (التوليد الثلاثي)، فسيتم تحسين الكفاءة بشكل أكبر.
عناصر التوليد المشترك
يتكون نظام التوليد المشترك للطاقة من عدة عناصر تعمل معًا لتحقيق الأداء العالي:
- مصدر الطاقة الأساسي: هي بشكل عام أنواع الوقود الأحفوري مثل الغاز الطبيعي، على الرغم من أنه يمكن أيضًا استخدام الغاز الحيوي أو الميثان الحيوي في تطبيقات محددة.
- محول الطاقة الميكانيكية: تعمل التوربينات الغازية أو البخارية أو المحركات الترددية على تحويل الطاقة الكيميائية للوقود إلى طاقة ميكانيكية.
- الاستفادة من الحرارة: الغلايات أو المبادلات الحرارية أو المجففات تستعيد الحرارة المتولدة في العملية.
- نظام التبريد: عند عدم استخدام جزء من الطاقة الحرارية يتم استخدام نظام التبريد (أبراج التبريد أو المكثفات الهوائية).
أنواع محطات التوليد المشترك
هناك عدة أنواع من محطات التوليد المشترك للطاقة اعتماداً على العناصر التي تستخدمها لتحويل الطاقة الأولية:
- مصنع محركات الغاز: استخدام الغاز الطبيعي أو الديزل أو زيت الوقود. أنها توفر كفاءة عالية في إنتاج الكهرباء، ولكنها أقل كفاءة في إنتاج الحرارة.
- مصنع توربينات الغاز: يتم استعادة الطاقة الحرارية للغازات العادمة بسهولة، ويمكن استخدامها لإنتاج البخار.
- محطة التوربينات البخارية: يستخدم تمدد البخار عالي الضغط لتحريك التوربينات وتوليد الكهرباء.
- مصنع الدورة المركبة: يستخدم كلاً من توربينات الغاز والبخار لتحسين الكفاءة العامة للعملية.
فوائد التوليد المشترك للطاقة
يولد التوليد المشترك سلسلة من الفوائد التي يمكن تجميعها في ثلاث فئات عريضة:
- فوائد للدولة والمجتمع: توفير الطاقة الأولية، والحد من الانبعاثات الملوثة، وخلق فرص العمل والتنمية الإقليمية.
- فوائد المستخدم: زيادة الكفاءة، وخفض تكاليف الطاقة، والامتثال للوائح البيئية وزيادة القدرة التنافسية الصناعية.
- فوائد لشركة الكهرباء: تجنب تكاليف نقل وتوزيع الطاقة، وتحسين تخطيط إمدادات الكهرباء.
ومع قدرته على توليد الكهرباء والحرارة في وقت واحد، يظل التوليد المشترك للطاقة خيارا رئيسيا في تطوير تكنولوجيات الطاقة المستدامة. إن إمكانية تقليل الانبعاثات وتقليل تكاليف الطاقة وزيادة الكفاءة تجعل من هذا النظام حلاً شاملاً للصناعات والمنازل وحتى المراكز الحضرية ذات الطلب المرتفع على الطاقة.