الصين جودة عالية مجموعة توليد الكهرباء التي تعمل بالغاز الطبيعي والغاز الحيوي والغاز البترولي المسال للطاقة الاحتياطية

الفوائد الأساسية
الصديقة للبيئة (نسبة إلى النظافة):

انبعاثات منخفضة: احتراق الغاز الطبيعي ينتج عنه ملوثات أقل بكثير مقارنة بالفحم والديزل. تكون انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أقل بنسبة حوالي 50 في المائة مقارنة بالفحم وأقل بنسبة حوالي 30 في المائة مقارنة بالنفط. كما أن انبعاثات أكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت والمواد الصلبة الدقيقة أقل بكثير مقارنة بالفحم والديزل.

لا يوجد سخام/رماد: يؤدي الاحتراق إلى إنتاج كمية ضئيلة جدًا من السخام أو الرماد، مما يقلل الحاجة للتخلص من النفايات الصلبة.

تكلفة الوقود وتوافره:

الاقتصادية النسبية: في المناطق التي يكون فيها الغاز الطبيعي شائعًا وبنيت فيها البنية التحتية للأنابيب بشكل جيد، غالبًا ما يكون الغاز الطبيعي أكثر اقتصادية من الوقود السائل مثل الديزل (خاصة إذا كان الغاز المنقول عبر الأنابيب متاحًا).

استقرار التوريد (الغاز المنقول عبر الأنابيب): يُعتبر الغاز الطبيعي الذي يتم تسليمه عبر الأنابيب عادةً أكثر استقرارًا وموثوقية مقارنة بوقود الديزل، الذي يتطلب نقلًا متكررًا وتخزينًا (بشرط أن تكون شبكة الأنابيب متطورة بشكل جيد).

الأداء التشغيلي:

انطلاق سريع واستجابة سريعة: عادة ما يكون لوحدات توليد الكهرباء بالغاز وقت بدء تشغيل قصير واستجابة سريعة للحمل، مما يجعلها مثالية لتوفير الطاقة الاحتياطية أو تحويل الذروة.

تشغيل سلس وضوضاء منخفضة: عملية احتراق الغاز الطبيعي نسبيًا سلسة، والاهتزاز والضوضاء عادة ما تكون أقل من مجموعات مولدات الديزل ذات القوة نفسها.

تكاليف صيانة أقل (مقارنة بأنواع معينة): يحترق الغاز الطبيعي بطريقة أنظف ويسبب تكوّن كميات أقل من الكربون وتلوث المواد التشحيمية، لذلك قد يكون لمكونات مثل شمعات الإشعال وحلقات الأسطوانة والمواد التشحيمية فترات استبدال أطول وصيانة أقل نسبيًا (وخاصة عند المقارنة مع الوقود الثقيل أو الفحم).

الكفاءة:

كفاءات أعلى: تتميز المجموعات المولدة التي تعمل بالغاز الطبيعي الحديثة (وخاصة المحركات الاحتراقية الداخلي والتربينات الغازية) بكفاءات عالية لإنتاج الطاقة. تصل كفاءة محركات احتراق الغاز عادة إلى حوالي 35-45 في المائة، مع وصول الوحدات عالية الكفاءة إلى 48 في المائة أو أكثر. أما التربينات الغازية فلها نطاق واسع من الكفاءات، من حوالي 30-40 في المائة للدوائر البسيطة إلى أكثر من 60 في المائة للدوائر المركبة.

إمكانيات عالية للإنتاج المشترك: تتناسب مولدات الغاز الطبيعي جيداً مع الإنتاج المشترك. بفضل درجات حرارة العادم المرتفعة ودرجة حرارة ماء غلاف الأسطوانة العالية وكفاءة استرداد الحرارة الناتجة، يمكنها إنتاج الكهرباء والحرارة المفيدة (بخار أو ماء ساخن)، مما يزيد من الكفاءة العامة لاستخدام الطاقة إلى 70%-90%، مما يحسن الاقتصاد والحماية البيئية بشكل كبير.

مرونة الوقود:

تم تصميم بعض الوحدات لتكون متوافقة مع نطاق واسع من الوقود الغازي، مثل البيوجاز، والميثان المرتبط بالفحم، وغاز مكبات النفايات، وغاز النفط المصاحب، وما إلى ذلك، مما يعزز مرونة استخدام الموارد.

العيوب الأساسية والتحديات
الاعتماد العالي على البنية التحتية:

قيود الشبكة: أكبر قيد هو الحاجة للاتصال بشبكة أنابيب الغاز الطبيعي. في المناطق التي لا تتوفر فيها الأنابيب، يمكن أن يؤدي استخدام غاز الـ LNG أو CNG إلى إضافة تكلفة ومعقدات كبيرة.

تخزين ونقل الـ LNG/CNG: يستلزم استخدام غاز الـ LNG أو CNG خزانات مبردة متخصصة أو أسطوانات ضغط عالي، بالإضافة إلى مرافق النقل والتعبئة المقابلة، مما يزيد من الاستثمار الأولي وتكاليف التشغيل ويمكن أن يشكل مخاطر أمان (والتي تحتاج إلى تنظيم صارم).

تكاليف الاستثمار الأولي:

عادةً ما يكون تكلفة شراء مولد الغاز الطبيعي أعلى من تكلفة مولد الديزل بنفس القوة. وإذا كان يجب بناء منشأة لاتصال الغاز الطبيعي (محطة تنظيم، إلخ) أو نظام تخزين وإعادة تزويد LNG/CNG، فإن الاستثمار الأولي سيكون أعلى بكثير.

تقلب تكلفة الوقود:

السعر الخاص بالغاز الطبيعي يتأثر بشدة بعرض وطلب السوق، والعوامل الجيوسياسية وغيرها، وهناك خطر التقلبات. خلال فترات ارتفاع أسعار الغاز، قد تتضاءل ميزة التكلفة التشغيلية أو حتى تختفي.

كفاءة أقل قليلاً مقارنة بالديزل (دورة بسيطة فقط):

في التطبيقات البسيطة لإنتاج الكهرباء (وليس الإنتاج المشترك)، فإن المجموعات المولدات الحديثة العالية السرعة التي تعمل بالديزل وتكنولوجيا مماثلة عادةً ما تنتج الكهرباء بكفاءة أعلى قليلاً من الوحدات التي تعمل بالمحركات ذات الاحتراق الداخلي للغاز الطبيعي (كفاءة الديزل يمكن أن تكون مرتفعة يصل إلى 40-50٪). ومع ذلك، فإن الوحدات التي تعمل بالغاز الطبيعي توفر مزايا بيئية ومتعلقة بالضوضاء بشكل كبير.

مشكلة هروب الميثان:

على الرغم من كونه نظيفًا عند الاحتراق، يمكن أن يحدث تسرب للميثان أثناء استخراج ومعالجة ونقل الغاز الطبيعي. الميثان هو غاز دفيئي قوي له تأثير دفيئي قصير الأجل أعلى بكثير من ثاني أكسيد الكربون. تقليل هروب الميثان عبر سلسلة التوريد هو قضية بيئية مهمة.

متطلبات السلامة العالية:

الغاز الطبيعي قابل للاشتعال والانفجار، ويوجد متطلبات صارمة جدًا لأمان تصميم غرفة المولد، التهوية، اكتشاف تسريب الغاز، أنظمة حماية الحرائق، والإجراءات التشغيلية.

السيناريوهات الرئيسية للتطبيق
الطاقة الموزعة: يتم تركيبها بالقرب من المستخدمين (مثل المصانع، المستشفيات، مراكز البيانات، المalls التجارية، الأحياء)، وتقدم الكهرباء والحرارة (CHP)، مما يحسن كفاءة الطاقة ويعزز موثوقية إمدادات الطاقة.

إنتاج الحرارة والكهرباء المتزامن (CHP): المولدات التي تعمل بالغاز الطبيعي هي العمود الفقري للـ CHP الفعّال.

الطاقة الاحتياطية: لمواقع ذات توريد مستقر للغاز عبر الأنابيب ولها متطلبات حماية بيئية وضوضاء (على سبيل المثال المستشفيات، مراكز البيانات، مراكز الاتصالات، المباني الفاخرة).

الطاقة الأساسية أو الذروة: كطاقة أساسية نظيفة أو طاقة مرنة عند الذروة في الشبكة (تكون التوربينات الغازية مناسبة بشكل خاص لاستخدامات الذروة).

استغلال الغاز المرافق/غير التقليدي: إنتاج الكهرباء من الغاز الطبيعي أو البيوجاز المنتج في الموقع في حقول النفط والغاز، مكبات النفايات، محطات معالجة الصرف الصحي، وما إلى ذلك.

المناطق النائية (عند توفر توريد الغاز): كال مصدر رئيسي للطاقة أو مصدر مهم للطاقة في المناطق النائية التي تحتوي على حقول غاز طبيعي أو يمكن توريدها بالغاز عبر CNG/LNG.

ملخص
الخصائص الرئيسية لمولدات الغاز الطبيعي هي نسبيًا نظيفة وصديقة للبيئة، ضوضاء تشغيل منخفضة، مناسبة لأنظمة إنتاج الطاقة المشتركة، وتتمتع بتكاليف تشغيل مميزة في المناطق ذات مصادر غاز مستقرة. تكمن قوتها الأساسية في صداقتها للبيئة وإمكاناتها الكبيرة لإنتاج الطاقة المشتركة. ومع ذلك، فهي تعتمد بشكل كبير على البنية التحتية لشبكات الغاز (وخاصة خطوط الأنابيب)، ويمكن أن ترتفع تكلفة استخدامها بشكل كبير في المناطق التي لا تتوفر فيها خطوط أنابيب. كما تكون تكاليف الاستثمار الأولي عادة مرتفعة وهناك خطر تقلب أسعار الغاز. اختيار مولد يعمل بالغاز الطبيعي يتطلب الجمع بين ظروف الغاز المحلي، المتطلبات البيئية، ميزانية الاستثمار الأولي، تكاليف التشغيل والحاجة إلى إنتاج الطاقة المشتركة.

باختصار: صديقة للبيئة، هادئة، مناسبة لإنتاج الطاقة المشتركة، لكنها 'اعتمادية على الموقع' (تعتمد على مرافق إمداد الغاز).