در این مواقع همیشه صحبت از راندمان نیروگاه‌های کشور می‌شود و اینکه راندمان پایین نیروگاه‌ها باعث مصرف زیاد سوخت است و در صورت افزایش راندمان نیروگاه‌ها، میزان مصرف سوخت نیز کمتر می‌شود و به کاهش ناترازی گاز کمک می‌کند؛ اما نکته بسیار مهم این است که افزایش راندمان واحدهای نیروگاهی الزاما به کاهش مصرف سوخت منجر نمی‌شود؛ اما قطعا با افزایش راندمان، بخشی از ناترازی تولید برق جبران خواهد شد. برای روشن شدن موضوع ابتدا به این مطلب می‌پردازیم که اصلا راندمان نیروگاه‌های حرارتی چیست و چگونه می‌توان آن را افزایش داد.
راندمان نیروگاه‌های حرارتی نسبت انرژی الکتریکی خروجی به انرژی گرمایی ورودی حاصل از سوخت است. به عبارتی یعنی از هر ۱۰۰واحد انرژی سوختی که مصرف می‌کنیم، چند واحد آن واقعا تبدیل به برق می‌شود؟ برای مثال اگر راندمان یک نیروگاه ۴۰درصد باشد، یعنی از هر ۱۰۰ لیتر سوخت، فقط معادل ۴۰ لیتر آن به برق تبدیل می‌شود و ۶۰ واحد باقی‌مانده به‌صورت گرما هدر می‌رود. طبق قوانین فیزیک (قانون دوم ترمودینامیک)، هیچ نیروگاهی نمی‌تواند ۱۰۰درصد راندمان داشته باشد و همیشه بخشی از انرژی هدر می‌رود؛ پس هدف کاهش تلفات و نه حذف کامل هدررفت است.
۱. افزایش راندمان بدون سرمایه‌گذاری عمده: کاهش مصارف داخلی نیروگاه‌ها، شست‌وشوی کمپرسورها، تنظیم احتراق، بهینه‌سازی بهره‌برداری، بهبود خلأ و فشار معکوس.
۲. افزایش راندمان با سرمایه‌گذاری متوسط: استفاده از سیستم مه‌پاش، اصلاح سیستم‌های خنک‌کاری، بهبود دیگ بخار بازیاب حرارتی (HRSG)، اصلاح و به‌روزرسانی تجهیزات جانبی، خنک‌سازی هوای ورودی.
۳. افزایش راندمان با سرمایه‌گذاری اساسی: تبدیل نیروگاه‌های گازی و بخار سیکل ساده به سیکل ترکیبی، افزایش نسبت فشار، ارتقا و به‌روزرسانی توربین‌های گاز، ارتقا و به‌روزرسانی توربین‌های بخار، تولید و استفاده همزمان برق و حرارت، ارتقا و به‌روزرسانی دیگ بخار بازیاب حرارتی و ارتقا و به‌روزرسانی مسیر گازهای داغ.
مجموع ظرفیت اسمی نصب‌شده نیروگاه‌های حرارتی کشور شامل نیروگاه‌های گازی، بخار و سیکل تا پایان اردیبهشت ماه ۱۴۰۵ بالغ بر ۷۸۵۰۰ مگاوات بوده است. اگر بتوان تنها ۱ تا ۱.۵درصد از مصارف داخلی نیروگاه را به روش‌هایی کاهش داد، می‌توان بدون افزایش ظرفیت نامی نیروگاه‌ها، توانی در حدود ۸۰۰ تا ۱۱۰۰ مگاوات به ظرفیت تولید اضافه کرد که مقدار قابل ملاحظه‌ای است و انگار یک نیروگاه جدید را وارد شبکه کرده باشیم. بنابراین کاملا واضح است که کاهش مصارف داخلی نیروگاه‌ها می‌تواند تا چه حد در افزایش راندمان نیروگاه‌ها موثر باشد؛ اما به جرات می‌توان گفت یکی از موثرترین روش‌های افزایش راندمان نیروگاه‌ها، استفاده از نیروگاه‌های سیکل ترکیبی است. در این روش، ابتدا گاز طبیعی در توربین گازی سوزانده می‌شود و برق تولید می‌کند. گازهای داغ خروجی که هنوز دمای بالایی دارند (حدود ۵۰۰ تا ۶۰۰درجه سانتی‌گراد) به‌جای دفع مستقیم به اتمسفر، وارد دیگ بازیاب حرارتی (HRSG) می‌شوند تا بخار تولید کنند و توربین بخار دوم را بچرخانند. این ترکیب باعث می‌شود انرژی که در نیروگاه‌های معمولی هدر می‌رود بازیابی شود و راندمان کلی به ۵۵ تا بیش از ۶۰ درصد برسد.
در سال‌های گذشته برنامه‌ریزی وزارت نیرو در خصوص احداث نیروگاه‌های گازی این بود که پس از احداث و بهره‌برداری از نیروگاه‌های گازی بخش بخار و سیکل آنها نیز احداث شود و به بهره‌برداری برسد؛ اما متاسفانه این اقدام در همه نیروگاه‌ها صورت نگرفته و اکثر نیروگاه‌های حرارتی فعلی به‌صورت گازی باقی مانده‌اند. استفاده از توربین‌های کلاس F و بالاتر، از دیگر روش‌های موثر افزایش راندمان است. راندمان توربین گازی کلاس F حدود ۳۸ تا ۴۰ درصد است و این در حالی است که توربین‌های قدیمیترکلاس E یا مدل‌های پیش از آن راندمانی حدود ۳۳ تا ۳۶ درصد دارند؛ اما نکته اصلی اینجاست که بیشترین راندمان وقتی ظاهر می‌شود که کلاس F را در سیکل ترکیبی به‌کار ببریم. همچنین توربین‌های با کلاس H وJ (نسل بعد ازF ) راندمان بالاتری دارند و در سیکل ترکیبی می‌توانند به ۶۰ تا ۶۲ درصد برسند. این بهبود عمدتا به‌دلیل دمای احتراق بالاتر (حدود ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد) و مواد و پوشش‌های حرارتی پیشرفته‌تر است.
یکی دیگر از روش‌های افزایش راندمان نیروگاه‌های حرارتی، تولید و استفاده همزمان برق و حرارت است. در نیروگاه‌های CHP، به‌جای دفع گرمای باقی‌مانده در کندانسور، از گرما برای مصارف صنعتی، گرمایش خیابان‌ها و ساختمان‌ها استفاده می‌شود. اگرچه این روش لزوما راندمان تبدیل به برق را افزایش نمی‌دهد، اما می‌تواند راندمان کلی استفاده از انرژی سوخت (برق و حرارت مفید) را تا ۸۰درصد یا بیشتر برساند.
* معاون سابق بهره‌برداری شرکت برق منطقه‌ای تهران
منبع : دنیای اقتصاد
