گرما و برق ترکیبی به عنوان بستری برای سیستم های انرژی پاک

2 دسامبر 2021  توسط موسسه فناوری جورجیا

بر اساس آخرین تحقیقات موسسه، اگر صنایع انرژی بر و ساختمان های تجاری بیشتری از گرما و برق ترکیبی (CHP) استفاده کنند، ایالت جورجیا می تواند به طور چشمگیری انتشار گازهای گلخانه ای خود را کاهش دهد و در عین حال مشاغل جدید و جامعه سالم تری ایجاد کند.

این مقاله که اکنون به صورت دیجیتالی در دسترس است و در 15 دسامبر در مجله Applied Energy در حال چاپ است، نشان می دهد که CHP یا تولید همزمان می تواند به طور قابل اندازه گیری ردپای کربن را کاهش دهد و در عین حال مشاغل سبز ایجاد کند. بر اساس داده های اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده، جورجیا از نظر تولید خالص برق در مجموع در بین 50 ایالت رتبه هشتم و از نظر انتشار کل دی اکسید کربن رتبه یازدهم را دارد.

مریلین براون، محقق اصلی، ریجنتز و بروک بایرز، استاد سیستم‌های پایدار در دانشگاه، گفت: فرصتی عظیم برای CHP وجود دارد تا در هزینه‌های صنایع صرفه‌جویی کند و آنها را رقابتی‌تر کند و در عین حال آلودگی هوا را کاهش دهد، شغل ایجاد کند و سلامت عمومی را افزایش دهد.

بهره مندی از محیط زیست، اقتصاد و سلامت عمومی

این تحقیق نشان می دهد که اگر جورجیا سیستم های CHP را به 9374 سایت مناسب برای تولید همزمان اضافه کند، می تواند انتشار کربن در جورجیا را تا 13 درصد کاهش دهد. رساندن CHP به تنها 34 کارخانه صنعتی جورجیا که هر کدام 25 مگاوات ظرفیت برق دارند، می تواند انتشار گازهای گلخانه ای را تا 2 درصد کاهش دهد. نویسندگان مطالعه، با استفاده از ابزارهای مدل‌سازی که توسعه داده‌اند، خاطرنشان می‌کنند که این سطح «قابل دستیابی» از پذیرش CHP می‌تواند 2000 شغل به ایالت اضافه کند. استقرار کامل می تواند 13000 شغل جدید را پشتیبانی کند.

به گفته براون، سیستم‌های CHP می‌توانند 85 تا 90 درصد کارایی داشته باشند، در مقایسه با بازدهی 45 تا 60 درصدی سیستم‌های حرارت و برق سنتی. CHP دارای مزایایی نسبت به برق تجدیدپذیر از خورشید و باد است که فقط انرژی متناوب را ارائه می دهد.

فن‌آوری‌های CHP، الکتریسیته مفید برای گرما و سرمایش را تولید می‌کنند و در نتیجه راندمان سیستم فوق‌العاده بالا، هوای پاک‌تر و انرژی مقرون‌به‌صرفه‌تر را به همراه دارند. صنایع جورجیا که از CHP سود می برند شامل صنایع شیمیایی، نساجی، خمیر و کاغذ و تولید مواد غذایی است. ساختمان های تجاری بزرگ، پردیس ها و پایگاه های نظامی نیز می توانند از CHP بهره مند شوند. با استفاده از برق و گرما از یک منبع واحد در محل، سیستم انرژی قابل اعتمادتر، انعطاف پذیرتر و کارآمدتر است.براون توضیح داد که CHP می‌تواند با استفاده از انرژی کلی کمتر، همان نیازها را با راندمان بالاتر برآورده کند، در حالی که اوج تقاضا در شبکه برق منطقه را کاهش می‌دهد. علاوه بر این، در صورت قطع یا اختلال در شبکه برق یک جامعه، شرکت هایی با منابع برق در محل خود می توانند به برق ادامه دهند.

محاسبه هزینه ها و مزایای CHP برای هر کارخانه

این تحقیق از پایگاه داده هر سایت صنعتی جورجیا برای تعیین اینکه کدام یک سیستم CHP را تسهیل می کند یا می تواند راه اندازی کند، استفاده کرد. آنها سپس نوع مناسب سیستم CHP را برای گیاهان بدون سیستم شناسایی کردند. برای کمک به ارزیابی اینکه آیا یک سیستم CHP سرمایه گذاری مالی مناسبی است، آنها مدلی را برای تخمین مزایا و هزینه های هر سیستم CHP، با در نظر گرفتن هزینه نصب تجهیزات، عملیات و نگهداری، هزینه سوخت و تامین مالی ایجاد کردند. براون توضیح داد که نتیجه یک “ارزش فعلی خالص” تخمینی هر سیستم بود که ارزش فعلی هزینه ها و منافع آتی را منعکس می کرد.

این مقاله همچنین از تجزیه و تحلیل داده ها برای پیش بینی مزایای اقتصادی و بهداشتی CHP برای جورجیایی ها استفاده کرد. براون گفت، کارخانه‌هایی که به تولید همزمان تبدیل می‌شوند، می‌توانند نیروی کار انرژی پاک ایالت را بین 2000 تا 13000 نفر ، بسته به میزان پذیرش گسترده افزایش دهند. بر اساس یازدهمین سرشماری ملی سالانه مشاغل خورشیدی در سال 2020، در حال حاضر، ایالت حدود 2600 شغل در تولید خودروهای الکتریکی و کمتر از 5000 شغل در صنعت خورشیدی دارد.

براون تاکید کرد، علاوه بر رشد شغلی، پذیرش CHP می تواند به مزایای سلامتی چشمگیری برای ساکنان آسیب پذیرتر ایالت منجر شود. او خاطرنشان کرد: زمانی که شرکت‌ها برق آلاینده بیشتری را از گرمای اتلاف تولید می‌کنند، آنرا جایگزین می‌کنیم.

این مطالعه نزدیک به 150 میلیون دلار کاهش هزینه های بهداشتی و آسیب های زیست محیطی را در سال 2030 در سناریوی “دست یافتنی” برای CHP تخمین می زند، با نزدیک به 1 میلیارد دلار مزایای بهداشتی و زیست محیطی اگر هر کارخانه جورجیا شناسایی شده در این مطالعه CHP را اتخاذ کند.

براون گفت: پیشرفت‌های بهداشت عمومی بسیار زیاد است – این باعث نجات جان بسیاری از افراد و همچنین اجتناب از آسم و مشکلات قلبی در دوران کودکی می‌شود.

تحقیقات Georgia Tech توسط Drawdown Georgia، یک طرح در سراسر ایالت حمایت شد.