جایگزینی میکرو سی اچ پی (Micro CHP) به جای پکیچ های خانگی
یازدهمین دوره از پروژه های دانش آموزی تبیان نیز با یاری خداوند و حضور پر شور شما دوستان و علاقمندان به پایان رسید اما کار ما هنوز تمام نشده است! این دوره نیز همچون سال های گذشته دوستان بسیاری با ثبت طرح ها و ایده های خلاقانه خود در منوی "پیشنهاد موضوع" ما را در ارتقای تنوع پروژه ها یاری نموده اند. هم چون گذشته بر آن شدیم تا با گردآوری این ایده های جالب، علاوه بر قدردانی از این دوستان نوآور، زمینه ای را برای ایده پروری سایر پژوهشگران علاقمند فراهم آوریم. فراموش نکنید که ما همیشه منتظر طرح های جدید شما عزیزان هستیم.
نام ایده: جایگزینی میکرو سی اچ پی (Micro CHP) به جای پکیچ های خانگی در شبکه های برق هوشمند
نام ارائه دهنده/دهندگان: طاها صلاح جو - حسن نوبختی
زمینه و نوع پروژه: فنی مهندسی
درجه سختی: متوسط
نام مدرسه: دبیرستان دوره اول اسلام
چکیده
هدف دانش آموزان از پژوهش حاضر بررسی جایگزینی میکرو سی اچ پی (Micro CHP) به جای پکیچ های خانگی در شبکه های برق هوشمند بود. آنها با مطالعه کتب و مقالات موجود و همچنین جستجو در منابع اطلاعاتی به بررسی امکان جایگزینی میکرو سی اچ پی پرداختند.
مقدمه
شبکه هوشمند برق بیان کننده یک الگوی مناسب در زمینه شبکه انرژی الکتریکی است که باعث تقویت مواردی همچون کنترل شبکه، بازدهی، اطمینان و قابل دسترس بودن آن، تولید انرژی، انتقال، توزیع و مصرف انرژی می شود. کاربری های اصلی شبکه برق هوشمند به صورت زیر تعریف می گردد: زیرساخت های اندازه گیری پیشرفته، پاسخ به تقاضا، آگاهی موقعیتی گسترده منطقه، مولد نیروهای پراکنده و مدیریت شبکه توزیع برق.
زیرساخت های اندازه گیری پیشرفته به شرکت منطقه ای توزیع برق این امکان را می دهد که با جمع آوری، اندازه گیری و تجزیه و تحلیل داده های مربوط به انرژی به مدیریت بهینه شبکه، اعلام قطعی برق و محاسبه صورت حساب بپردازد.
پاسخ به تقاضا بازده سیستم را با تنظیم بار به صورت اکتیو یا به صورت پسیو از طریق اعلام قیمت های متغییر بهبود می بخشد. مولدهای پراکنده برق می تواند در زمان اوج مصرف برق به عنوان منابعی محلی به شبکه اصلی برق عمل برق رسانی را انجام دهد. مهمترین گام هایی که وزارت نیرو و شبکه توزیع برق در ایران بر روی آن متمرکز شده اند، گسترش زیرساخت های اندازه گیری پیشرفته و شبکه های تولید پراکنده برق به خصوص مولد های ترکیبی برق و انرژی حرارتی می باشد. پتانسیل اثر این کاربری ها بر روی ذخیره انرژی به صورت قابل ملاحظه ای زیاد خواهد بود.
خدمات مشاوره ای دانش آموزان در دو بخش اصلی در شبکه های هوشمند برق متمرکز شده است: سیستم های ترکیبی برق و انرژی حرارتی و شبکه های مخابراتی، و سیستم های تولید ترکیبی برق و انرژی حرارتی
یکی از منابع مهم توزیع انرژی، تولید همزمان انرژی گرمایی و الکتریکی است. این تکنولوژی در دنیا به صورت چشمگیری در حال گسترش و توسعه می باشد.
اخیرا دولت جمهوری اسلامی ایران با اصلاح قیمت های حامل انرژی (طرح هدف مندی یارانه ها) تصمیم به حل مشکل روز افزون انرژی گرفته است، در نتیجه قیمت انرژی الکتریکی برای مصرف کننده ها به صورت قابل توجهی افزایش یافته است. این جهش قیمت در هر دو بخش خانگی و صنعتی به وضوح دیده می شود. مراکز تولیدی و صنعتی با مصرف بالای انرژی الکتریکی جهت استفاده از یک سیستم کارآمد و با صرفه به تکاپو افتاده اند.
یکی از این راهکارهای کارآمد استفاده از شبکه هوشمند برق است، که تولید همزمان انرژی الکتریکی و حرارتی یکی از کاربری های شبکه هوشمند می باشد.
CHP یک راه حل کارآمد جهت حل مشکل انرژی می باشد که وابستگی مصرف کننده را به شبکه توزیع قطع می کند و به عبارت دیگر خود کفایی در تولید انرژی را برای مصرف کننده به ارمغان دارد. CHP یک تکنولوژی پیشرفته در جهت تولید همزمان انرژی الکتریکی و حرارتی با استفاده از یک منبع سوخت مانند: گاز طبیعی، گازهای زیستی، سوخت های زیستی، زغال سنگ، گرمای اتلافی و یا ترکیبات نفتی می باشد.
CHP یک سیستم یکپارچه تولید انرژی می باشد که بسته به نوع انرژی درخواستی مصرف کننده نهایی قابل تغییر و اصلاح می باشد. یک طراحی هوشمند و دقیق از سیستم CHP باعث افزایش کارآیی مصرف سوخت می شود. تکنولوژی CHP از یک سیستم برگشت حرارت اتلافی جهت تولید انرژی الکتریکی استفاده می کند. بازده سیستم CHP بین 60 تا 80 درصد برای تولید انرژی حرارتی و الکتریکی می باشد. این کارآیی فوق العاده علاوه بر بهینه سازی بسیار عالی مصرف سوخت اثرات زیست محیطی بسیار ارزشمندی را داراست.
مزایای و محاسن استفاده از CHP:
از هر 100 واحد انرزی سوخت ورودی سیستم CHP تقریبا 40 درصد تبدیل به انرژی الکتریکی می شود در حالی که 50% انرژی حرارتی تولید می شود.
نکته اصلی در صرفه جویی انرزی توسط سیستم CHP در این است که از گرمای تلف شده و بی استفاده در سیستم جهت راه اندازی سیستم گرمایش و سرمایش استفاده می شود.
سیستم CHP همچنین قابلیت سازگاری با تکنولوژی های مختلف و انواع سوخت های را دارا می باشد.
یکی از مزایای استفاده از CHP صرفه جویی در هزینه های مربوط به ساخت و نگه داری شبکه های انتقال و توزیع برق می باشد که به دلیل تولید برق مورد نیاز در محل مصرف می باشد. کاهش تولید مواد آلاینده و گازهای گلخانه ای مضر برای محیط زیست یکی دیگر از این مزایاست.
مهمترین مزیت سیستم های CHP توانایی ایجاد یک منبع مورد اطمینان و همیشه در دسترس جهت تولید انرژی الکتریکی می باشد.
در آخر به خاطر تولید محلی برق واحد های صنعتی از نوسان ها و خاموشی های برق، خصوصا در ساعات اوج مصرف مصون می باشند. میکرو سی اچ پی ها می توانند در مصارف خانگی حدود 80% برق را تامین کنند که این خود کمک می کند بار بر روی شبکه تعدیل شود علاوه بر این به دلیل تقاضای بالای مصرف برق می تواند اطمینان بیشتری را در صورتی قطعی شبکه داشته باشد در کلان شهرها با تمرکز بالای جمعیت نظیر توکیو استفاده از میکرو سی اچ پی توصیه می شود.
هدف دانش آموزان از پژوهش حاضر بررسی جایگزینی میکرو سی اچ پی (Micro CHP) به جای پکیچ های خانگی در شبکه های برق هوشمند بود. آنها با مطالعه کتب و مقالات موجود و همچنین جستجو در منابع اطلاعاتی به بررسی امکان جایگزینی میکرو سی اچ پی پرداختند.
مهارت های کسب شده
1. چگونگی تفکر طراحی
2. چگونی پژوهش و استخراج مطالب
3. آشنایی با استاندارهای طراحی و نحوه ارائه ایده در گام های اولیه و نهایی
4. آشنایی با روش های ایده یابی
5. آشنایی با نگارش مقاله
بخش پروزه ای دانش آموزی سایت تبیان
تهیه: مهدی رحمانی، تنظیم: نیلوفر یاقوتی
