ژنراتور گازی

ژنراتور گازسوز چیست؟

ژنراتور گازسوز، ژنراتور گازی و یا موتور ژنراتور گازسوز، هرسه یک معنی را داشته و به مجموعه‌ای گفته می‌شود که اجزای اصلی آن را یک موتور گازسوز احتراق داخلی با سوخت گاز طبیعی (یا CNG و LNG)، یک ژنراتور (آلترناتور) و سایر سیستم‌ها مانند سیستم کنترلی، سیستم خنک کاری، تابلوهای برق و سیستم Gas train تشکیل داده که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. موتورهای گازسوز مورد استفاده در ژنراتورهای گازی از نوع پیستونی و دارای اشتعال نوع جرقه‌ای بوده که فرایند احتراق در داخل سیلندرهای موتور، توسط جرقه شمع‌ها صورت می‌گیرد. در سالیان اخیر، تمایل صنایع و کاربری‌های مختلف به استفاده از ژنراتورهای گازسوز با سوخت گاز طبیعی، به دلایلی همچون انتشار گازهای خروجی اگزوز کمتر، راندمان بالاتر، کاهش تولید مشتقات کربن و عدم نیاز به ذخیره سازی سوخت افزایش یاقته و استفاده این تجهیرات را بیشتر از قبل جذاب نموده است.

اجزای ژنراتور گازی

قسمت‌های اصلی یک موتور ژنراتور گازسوز، موتور احتراق داخلی با سوخت گاز طبیعی، آلترناتور و سیستم کنترلی موتور ژنراتور می‌باشند. همچنین تمامی ژنراتورهای گازسوز دارای سیستم Gas Train ، سیستم Cooling ، تابلوهای حفاظت و کنترل و تجهیزات اتصال به شبکه نیز می‌باشند. اجزای موتور ژنراتورهای گازسوز با توجه به نوع، حساسیت و تکنولوژی ساخت آن‌ها متفاوت بوده، اما برخی از قسمت‌های اصلی که در تمام ژنراتورهای گازسوز مشترک بوده عبارتند از:

• موتور با سوخت گاز
• آلترناتور
• سیستم سوخت گاز (Gas Train)
• شاسی
• تابلو برق به همراه کلید قدرت
• سیستم خنک کاری ریموت (Remote Cooling)
• سیستم اگزوز
• گرمکن آب و روغن
• سیستم Pre-Lube
• تابلو برق سنکرون
• لرزه گیر
• سیستم هوارسانی

مزایای ژنراتورهای گازسوز

در سال‌های اخیر، استفاده از ژنراتورهای گازسوز به طور قابل توجهی افزایش یافته است. این افزایش نه تنها در بخش‌های صنعتی بلکه در مصارف خانگی و تجاری نیز قابل مشاهده است. استفاده از ژنراتورهای گازسوز به دلیل افزایش هزینه‌های مربوط به سوخت‌های فسیلی و وضع قوانین و مقرارت محدود کننده‌ی انتشار گازهای آلاینده، در حال افزایش بوده و به همین علت ژنراتورهای گازی به عنوان یه یک انتخاب محبوب و پرکاربرد برای مصارف مختلف، تبدیل شده است. مهم‌ترین مزایای استفاده از ژنراتورهای گازسور عبارتند از:

• هزینه سوخت ارزان :قیمت سوخت گاز طبیعی از قیمت گازوئیل کمتر بوده و به همین علت، هزینه‌ عملکرد کارکرد ژنراتور گازی از دیزل ژنراتور کمتر می‌باشد. به طور متوسط و با در نظر گرفتن قیمت‌های جهانی برای گاز طبیعی و گازوئیل، هزینه تولید یک مگاوات ساعت انرژی الکتریکی برای یک دیزل ژنراتور، حدود 6 برابر هزینه تولید همان مقدار انرژی برای یک ژنراتور گازسوز می‌باشد.
• آلاینده‌های کمتر :ژنراتورهای گازی معمولاً در مقایسه با دیزل ژنراتورها، آلاینده‌های مضر کمتری مانند NOx، CO و ذرات معلق، تولید می کنند و این امر موتورهای گازسوز را به گزینه ای سازگار با محیط زیست تبدیل نموده است.
• عدم نیاز به ذخیره سوخت :در ژنراتورهای گازسوز به دلیل استفاده از شبکه گاز شهری برای تامین سوخت مورد نیاز، نیازی به ذخیره سازی سوخت نبوده و مانند چالش‌های مربوط به تامین گازوئیل و سرویس منبع ذخیره سوخت وجود ندارد.

معایب ژنراتورهای گازسوز

ژنراتورهای گازسوز در کنار مزایای متعددی که ارائه می‌دهند، دارای معایبی نیز می‌باشند که در هنگام انتخاب و استفاده، به آن ها توجه کرد:

• نیاز به شبکه گاز شهری : اولین نکته‌ای در استفاده از ژنراتور گازی باید در نظر گرفت دسترسی به شبکه گاز شهری و تامین گاز طبیعی با فشار مورد نیاز ژنراتور گازسوز مورد نظر است. در برخی از مناطق دور افتاده و صعب العبور امکان دسترسی به شبکه گاز شهری وجود ندارد.
• سرویس های دوره ای ژنراتور گازسوز :ژنراتورهای گازسوز به دلیل پیچیدگی سیستم‌های کنترلی و اهمیت مسیر خط گاز ورودی موتور گازسوز، نسبت به دیزل ژنراتورها نیاز بررسی‌ها و سرویس‌های دوره‌ای بیشتری داشته که این امر هزینه‌های مربوط به تعمیرات و نگهداری ژنراتور گازی را افزایش می‌دهد.
• هزینه سرمایه‌گذاری اولیه بالا :یکی از معایب ژنراتورهای گازسوز هزینه بالای آن است که در مقایسه با دیزل ژنراتور، قیمت بیشتری دارد. البته با توجه به قیمت پایین گاز طبیعی، ژنراتور گازسوز هزینه عملکرد بسیار کمتری داشته و در نتیجه مجموع هزینه بهره‌برداری از ژنراتور گازی (Total Operating Cost) در طول دوره استفاده از دستگاه، از دیزل ژنراتور کمتر می‎‌باشد.

کاربرد ژنراتورهای گازی

ژنراتورهای گازسوز یکی از مهم‌ترین ابزارهای تأمین انرژی در صنایع مختلف و حتی مصارف خانگی به شمار می‌روند. این تجهیزات با استفاده از سوخت گاز طبیعی ، انرژی الکتریکی تولید می‌کنند و به دلیل مزایای مختلف خود، کاربردهای گسترده‌ای دارند.

کاربرد ژنراتور گازسوز در نیروگاه‌های تولید پراکنده

در کشور ما شرکت‌های توزیع برق به منظور مرتفع نمودن نیاز مشتریان و همچنین کاهش تلقات شبکه توزیع و افزایش راندمان و قابلیت اطمینان شبکه، در مناطق پرتراکم و یا در نزدیکی مصرف‌کنندگان بزرگ، مجوز احداث نیروگاه‌های تولید پراکنده با استفاده از ژنراتورهای گازسوز تا ظرفیت 25 مگاوات را صادر می‌نماید. کارخانجات و صنایع بزرگ مانند پتروشیمی، فولاد، سیمان و خودروسازی از جمله صنایعی هستند نیاز به تامین برق پایدار در مقیاس‌ مگاواتی داشته و گاهاً تامین توان‌های بزرگ از طریق شبکه برای آن‌ها میسر نیست و یا با محدویت‌هایی همراه است. در این مواقع احداث نیروگاه تولید پراکنده با استفاده از ژنراتور گازسوز، یکی از راه‌حل‌های تأمین پایدار و مداوم انرژی الکتریکی مورد نیاز این صنایع می‌باشد.

کاربرد ژنراتور گازسوز در مصارف اضطراری

امروزه با پیشرفت و توسعه ژنراتورهای گازسوز، استفاده از این تجهیزات به عنوان یک منبع پشتیبان برق در مواقع قطعی شبکه، میسر شده است. به طوری که ژنراتورهای گازسوز Rich Burn در دسته سیستم‌های اضطراری Type 10 قرار گرفته و بر اساس استاندارد NFPA110 قادرند ظرف مدت کمتر از 10 ثانیه وارد مدار شوند. ژنراتورهای گازسوز Lean Burn در دسته سیستم‌های اضطراری Type 30 قرار گرفته و می‌توانند در مدت 30 ثانیه از لحظه وقوع خاموشی روشن شده و وارد مدار گردند.

کاربرد ژنراتور گازسوز در مناطق دورافتاده

در مناطقی که دسترسی به شبکه برق سراسری وجود ندارد، ژنراتورهای گازسوز به عنوان منبع اصلی تأمین انرژی استفاده می‌شوند. این مناطق شامل روستاهای دورافتاده، تأسیسات نفت و گاز در بیابان‌ها و جنگل‌ها، و کمپ‌های معدنی می‌شوند. مناطق دورافتاده معمولاً با چالش‌های متعددی در زمینه تأمین انرژی مواجه هستند. به دلیل فاصله زیاد از شبکه‌های برق سراسری، هزینه‌های بالای انتقال برق و مشکلات زیست‌محیطی، تأمین انرژی پایدار در این مناطق نیازمند راهکارهای ویژه‌ای است. یکی از این راهکارها استفاده از ژنراتورهای گازسوز است.

کاربرد ژنراتور گازسوز در سیستم‌های CHP

سیستم‌های تولید همزمان برق و حرارت (Combined Heat and Power) یکی از فناوری‌های پیشرفته و کارآمد در حوزه تولید انرژی محسوب می‌شوند که در آن‌ها علاوه بر تامین انرژی الکتریکی، از حرارت تولید شده توسط موتور احتراق داخلی نیز جهت مصارف تامین آب گرم، گرمایش و مصارف صنعتی استفاده می‌شود. این سیستم‌ها به دلیل بهره‌وری بالا و کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی، توجهات زیادی را به سوی خود جلب نموده‌اند. ژنراتورهای گازسوز به عنوان یکی از اجزای اصلی سیستم‌های CHP، نقش مهمی در بهبود کارایی و کاهش هزینه‌های انرژی ایفا می‌کنند.

مصرف سوخت ژنراتور گازی

حجم و فشار گاز مور نیاز برای تامین سوخت ژنراتور گازی، بسته به توان و ابعاد دستگاه متفاوت است. به طور معمول برای ژنراتورهای گازی با مقیاس بزرگ مگاواتی، یک ایستگاه گاز 60psi برای تامین سوخت مورد نیاز ژنراتور گازی ضروری می‌باشد. حجم (دبی) گاز مورد نیاز بر اساس مشخصات موتور مشخص می‌شود و باید در نظر داشته باشید که مقادیر حجم و فشار مورد نیاز سیستم سوخت رسانی ژنراتور گازی که توسط سازنده اعلام می‌شود، مقادیر حداقلی و تحت بار نامی می‌باشند. متوسط مصرف سوخت ژنراتورهای گازی 250 متر مکعب به ازای هر مگاوات ساعت می‌باشد. در شکل زیر دیاگرام سیستم سوخت رسانی ژنراتور گازسوز ارائه شده است که در آن هوای ورودی از طریق یک میکسر، با گاز طبیعی ترکیب شده و از عبور از توربوشارژ متراکم شده و وارد افترکولر می‌شود و میزان ورود مخلوط سوخت و هوا به سیلندرها، از طریق یک دریچه برقی کنترل می‌شود. همیچین برای تنظیم میزان ترکیب سوخت و هوا (لامبدا) از یک شیر برقی در مسیر گاز ورودی به موتور استفاده می‌شود.

ژنراتور گازی کامینز پاور

شرکت Cummins Power Generation یکی از برترین تولیدکنندگان انواع موتور ژنراتورهای گازسوز در دنیا شناخته می‌شود. ژنراتورهای گازی کامینز پاور به عنوان یک منبع قدرتمند، انعطاف‌پذیر و قابل اعتماد برای تولید برق در صنعت شناخته می‌شوند. ژنراتورهای گازی کامینز پاور از نوع تمام سنسور بوده و با راندمان الکتریکی بالا و موتورهای خودتنظیم که عملکرد موتور را مطابق با تغییرات سوخت ثابت نگه می‌دارد، عملکرد فوق العاده ای را از خود نشان می‌دهند. همچنین ژنراتورهای گازی کامینز پاور با بهره‌گیری از سنسورهای NOx بر روی موتور، محدودیت‌های مربوط به انتشار آلاینده‌های خروجی ژنراتور گازی را رعایت می‌کنند. ویژگی‌های منحصر به فرد ژنراتورهای گازی کامینز که آن را از سایر موتور ژنراتورهای گازسوز مجزا می‌کنند عبارتند از:

• راندمان فوق العاده
• انعطاف در ترکیبات سوخت گاز
• راه اندازی و استارت سریع
• سیستم کنترلی مطمئن و بهنیه
• هزینه بهره‌برداری پایین
• عملکرد عالی در شرایط گذرا
• قابلیت بهره‌برداری با سوخت گاز دارای عدد متان پایین
• بهره‌گیری از گرمکن روغن و سیستم Pre-Lube برای استارت بهتر
• فشار گاز ورودی کم (حداقل 3psi)