توليد همزمان برق و حرارت يك روش صرفه جويي انرژي است كه در آن برق و حرارت بطور همزمان توليد مي‌شوند. حرارت حاصل از توليد همزمان مي‌تواند بمنظور گرمايش ناحيه‌اي (District heating) يا در صنايع فرآيندي مورد استفاده قرار گيرد.
فرآيند توليد همزمان مي‌تواند بر اساس استفاده از توربينهاي گاز، توربينهاي بخار يا موتورهاي احتراقي بنا نهاده شود و منبع توليد انرژي اوليه نيز شامل دامنه وسيعي است كه مي‌تواند سوختهاي فسيلي، زيست توده، زمين گرمايي يا انرژي خورشيدي باشد.
گرمايش ناحيه‌اي شامل سيستمي است كه در آن حرارت بصورت متمركز توليد و به تعدادي مشتري فروخته ميشود. اين كار با استفاده از يك شبكة توزيع كه از آب داغ يا بخار بعنوان حامل انرژي حرارتي بهره مي‌برد، انجام مي‌پذيرد. شكل (1) شماي يك سيستم بازيافت و انتقال حرارت را نشان مي دهد.
فهرست مطالب:
مقدمه
سابقة تاريخي
فصل اول: کلیات سیستم های تولید همزمان برق و حرارت CHP
1-1- سیستم های CHP
1-2- موارد کاربرد تولید مشترک برق و حرارت
1-3- خصوصيات گرمايش ناحيه‌اي
1-3-1- ارتقاء كارآيي انرژي
1-3-2-تأمين حرارت مطمئن و انعطاف پذيري
1-3-3- محيط زيست
1-3-4- هزينه‌هاي كمتر
1-3-5- استفاده هرچه بيشتر از فضاي ساختمانها
1-3-6- هزينه‌هاي پايين‌تر تعميرات و نگهداري
فصل دوم: تقسیم بندی، تجهیزات واجزاء سیستم تولید مشترک برق و حرارت CHP
2-1- کلیات تقسیم بندی
2-1-1- تقسیم بندی از دیدگاه مصرف انرژی
2-1-2- چرخه ی صعودی
2-1-3- چرخه ی نزولی
2-2- تقسیم بندی بر حسب تکنولوژی محرک ها
2-2-1- توربین بخار
2-2-1-1- توربین بخار زیرکشدار
2-2-1-2- توربین بخار پس فشاری
2-2-2- توربین گاز
2-2-3- میکروتوربین
2-2-4- موتورهای رفت و برگشتی (پیستونی)
2-2-4-1- موتورهای احتراق جرقه ای
2-2-4-2- موتورهای احتراق تراکمی
2-2-4-3- موتورهای دو گانه سوز
2-2-4-4- موتور استرلینگ
2-2-5- پیل سوختی
2-3- ظرفیت، کاربری، حوزه نفوذ پروژه و محل جغرافیایی اجرای پروژه
2-4- تجهیزات الکتریکی (Electrical Equipment)
2-4-1- ژنراتورها (Generators)
2-4-2- ژنراتور سنکرون (synchronous Generator)
2-4-3- ژنراتور آسنکرون (Mains Excited Asynchronous Generators)
2-5- تجهیزات بازیابی حرارت (Heat Recovery Equioment)
2-6- چیلرهای جذبی (Absorption Chillers)
2-7- سیستم های کنترل و مانیتورینگ (Control Panel and Monitoring)
2-8- محفظه اکوستیک (عایق صدا) ( (Acoustic Enclosure)
فصل سوم: پردازش، تحلیل و کاربرد سیستم های CHP
3-1- تحلیل عملکرد و بازدهی
3-2- تحلیل اقتصادی
3-2-1- هزینه ها و درآمدها
3-2-1-1- هزینه های قبل از نصب CHP
3-2-1-2- هزینه های پس از نصب CHP
3-2-1-3- درآمدهای پس از نصب CHP
3-2-1-4- درآمد خالص
3-2-2- سود پروژه
3-2-3- قیمت تمام شده هر واحد انرژی
3-2-4- صرفه جویی در هر واحد محصول
3-2-4-1- دیدگاه محلی
3-2-4-2- دیدگاه ملی
3-2-5- مثال:
3-3- هزينه سوختهاي ورودي به مدل شبكه توليد انرژي
3-3-1- داده‌هاي فني و اقتصادي تجهيزات موجود در شبكه توليد انرژي
3-4- کاربردهای تولید همزمان برق و حرارت
3-4-1- کاربرد سیستمهای تولید همزمان به صورت منطقه ای
3-4-2- کاربردهای صنعتی تولید همزمان
3-4-3- استفاده از تولید همزمان در بخش ساختمان
3-5- تجربیات جهانی در زمینه استفاده از تولید همزمان در بخش ساختمان
3-5-1- تجربه ایالات متحده آمریکا
3-5-2- تجربه ایالت ایلینویز
فصل چهارم: جنبه های زیست محیطی CHP
4-1- جنبه های زیست محیطی CHP
4-1-2- شرایط سوخت و آلاینده ها
4-1-3- موتورهای رقیق سوز (Lean-burn Engines)
4-1-4- موتورهای استوکیومتری با کاتالیزورهای مبدل سه راهه
4-1-5- کاتالیزور کاهنده حساس (Selecitive Catlytic Reduetion)
4-1-6- آلاینده های CO و هیدروکربن های نسوخته (UHC)
4-1-7- آلودگی صوتی
4-2- اثرات تولید همزمان برق و حرارت
4-2-1- تاثیر تولید همزمان بر میزان مصرف انرژی
4-2-2- تاثیر تولید همزمان بر صنعت برق
4-2-3-1- تاثیر بر کیفیت هوا، آب و خاک
4-2-3-2- تاثیرات تولید همزمان بر کیفیت هوا
4-3- فن آوری های جایگزین سیستمهای تولید همزمان برق و حرارت
4-3-1- تامین برق
4-3-2-تامین حرارت
4-3-3- شبیه سازی سیستمهای تولید همزمان برق و حرارت در بخش ساختمان
فصل پنجم: مطالعه موردی در ایران
چکیده
5-1- طرح دیدگاه ها و معیارهای تعیین مکان
5-2- اقدامات به عمل آمده در جهت تعیین مکان مناسب
5-3- مطالعات شبکه بار برای بهره برداری از موتور ژنراتور گازسوز
5-4- بررسی نحوه خرید و فروش انرژی در محل اتصال به شبکه بررسی وضعیت نیاز مصرفی محدوده مورد نظر و برآورد میزان نیاز به انرژی تولیدی مازاد
5-5- راندمان کلی سیستم
5-6- بعد مکانی یا فاصله انتقال حرارت
5-7- خواص ترمودینامیکی سیال و رابطه آن با عایق های حرارتی
5-8- تحلیل فنی سیستم
5-9- محاسبه و برآورد ظرفیت مورد نیاز برای برق و حرارت و سوخت گاز مصرفی
5-10- برآورد اقتصادی و هزینه های بودجه ای پروژه
5-11- استراتژی و نوع آنالیز
5-12- مشخصات فنی و ویژگیهای طرح
5-13- برنامه مالی و اقتصادی
5-14- آنالیز حساسیت
نتايج
ارائه راهکار و پیشنهاد جهت پیاده سازی
منابع
پیوست ها
فهرست جدول ها
جدول2-1- طبقه بندی CHP بر حسب ظرفیت و کاربری
جدول 2-2- خلاصه شرح تکنولوژی های CHP
جدول 3-1- اندازه گیری بازدهی سیستم های CHP
جدول3-2- پارامترهای پروژه
جدول 3-3- هزينه‌هاي سوخت ورودي به مدل بر اساس سناريوي مبنا
جدول 3-5- بار الکتریکی انواع ساختمانها
جدول4-1- انواع احتراق با در نظر گرفتن (نسبت سوخت به هوا)
جدول4-2- انتشار انواع آلاینده برای تولید همزمان برق و حرارت، نیروگاه های فسیلی و بویلرها
جدول 4-3- انتشار انواع آلاینده برای تولید همزمان برق و حرارت، نیروگاه های فسیلی و بویلرها
جدول 4-4- انتشار انواع آلاینده برای تولید همزمان برق و حرارت، نیروگاه های فسیلی و بویلرها
جدول 4-5- مقایسه مستقیمی بین انواع سیستمهای تولید همزمان برق و حرارت، نیروگاه های فسیلی و بویلرها
جدول 4-6- اطلاعات فنی تجهیزات تولید همزمان برق- حرارت- برودت
جدول5-1- لیست مشترکین منطقه برق فردوسی با مصرف بالاتر از 1 مگاوات
جدول5-2- لیست مشترکین منطقه برق فردوسی با مصرف بالاتر از 2 مگاوات
جدول5-3- جزئیات مصرف انرژی ساختمان وزارت نیرو
جدول5-4- پارامترهای اولیه اقتصادی
جدول5-5- نتایج محاسبات
جدول5-6- آنالیز حساسیت
فهرست شکل ها
شکل 1-1- تفاوت بین تولید همزمان و جداگانه
شکل 1-2- تفاوت بین تلفات انتقال گاز و برق
شكل 1-2- مقايسه بازده انرژي در نيروگاههاي معمول و نيروگاههاي توليد همزمان
شکل 2-1- CHP با چرخه ی صعودی
شکل 2-2- CHP با چرخه ی نزولی
شکل 2-3- شماتیک یک توربین زیرکشدار
شكل2-4- نيروگاههاي پس فشاري صنعتي
شكل 2-5- نيروگاههاي پس فشاري مورد استفاده در گرمایش منطقه ای
شکل 2-6- توربین های پس فشاری
شكل 2-7- توربين گاز مجهز به بويلر بازيافت
شكل 2-8- توليد همزمان در نيروگاه سيكل تركيبي
شکل 2-9- مقطعی ازیک توربین گاز
شکل 2-10- یک نمونه واحدتولید همزمان توربین گاز درکشور آلمان
شکل 2-11- میکروتوربین و با سیکل ساده
شکل2-12- سیکل یک میکروتوربین دارای رکوپراتور بر اساس سیستم های CHP
شکل 2-13- بازيافت حرارت از موتورهاي رفت و برگشتي
شکل 2-14- موتور پیستونی ( رفت و برگشتی)
شکل 2-15- شماتیک سیکل حرارتی از منابع حرارتی مورد استفاده در موتور پیستونی
شکل 2-16- نحوه عملکرد پیل سوختی به همراه فرایند شیمایی آن
شکل3-1-پکیج CHP
شکل 3-2- سیستم CHP ساختمانی براساس موتورهای احتراق داخلی
شکل 3-3- مقایسه تاثیر اجرای BCHP با سایر راهکارها در بهینه سازی مصرف انرژی وکاهش
شکل4-1-اثر نسبت سوخت به هوا بر انتشار آلاینده های موتور
شکل4-2- کنترل برای موتور استوکیومتری
شکل4-3- مقایسه انواع سیستم CHP
شکل 4-4- تاثیر سیستم تولید همزمان بر کیفیت هوا
شکل 4-5- فلودیاگرام نوعی تولید برق به صورت متمرکز
فهرست نمودارها
نمودار 3-1- نمودار بار الکتریکی، بارحرارتی
نمودار 3-2- بار الکتریکی، بار حرارتی و ضریب بار
نمودار 3-3- سهم برق تولید شده از سیستم های تولید برق همزمان را در سال 1999 در کشورهای عضو اتحادیه اروپا
نمودار 3-4- سهم کاربری های مختلف ساختمان از پتانسیل 75 گیگاواتی BCHP ایالات متحده
نمودار 3-5- پتانسیل ساختمانهای مختلف برای بهره گیری از CHP
نمودار 3-6- انواع ساختمانها و دیماند مورد نیاز آنها
نمودار 3-7- وضعیت و ترکیب سیستمهایBCHP در ایالت ایلینویز امریکا
فهرست پیوستها
پیوست 1 لیست آدرس اینترنتی تولید کنندگان
پیوست 2 مراحل اخذ مجوز احداث و بهره برداری مولد
پیوست 3 مجموعه قوانین، دستورالعمل ها، آیین نامه ها و مقررات مربوطه
پیوست 4 اطلاعات فني- اقتصادي ورودي مدل داده‌هاي فني ـ اقتصادي ورودي نيروگاه گازي
پیوست 5 بخشنامه