آینده سیستم انرژی کارآمد با ظهور هاب انرژی هوشمند

شهرام استواری

هاب انرژی به عنوان یک رابط بین تولید کننده و مصرف کننده انرژی نقش قابل توجهی را در یکپارچه سازی چند حامل و منابع تولید انرژی به منظور افزایش بهره وری در تامین تقاضا ایفا می نماید. به منظور بهره برداری از حامل های مختلف انررژی به طور همزمان و توزیع بهینه انرژی در شبکه هوشمند انرژی، مفهومی به نام هاب انرژی هوشمند ظهور كرد. استفاده از این مفهوم راه حلی موثر به منظور ساخت یک سیستم انررژی كارآمد است.
افزایش هزینه انرژی، بروز آلودگی های زیست محیطی و تمایل برای حفظ محیط زیست، تمایل به استفاده از منابع و تجهیزات با راندمان باالا و همچنین افزایش تقاضا از اشکال مختلف انرژی از جمله دلایل اصلی هستند كه محققان را به سمت ادغام شکل های مختلف از انرژی سوق داده است.
بحث مدیریت انرژی برای كشورهای توسعه یافته بسیار حیاتی تلقی شده و سیاست گذاری بلند مدت برروی این موضوع صورت گرفته است. از سوی دیگر منابع انرژی تجدیدپذیر نیز نقش بسیار حیاتی در تامین انررژی ایفا می كنند و با توجه به رشد فناوری ذخیره سازی انرژی، نقش این منابع پررنگ تر می شود.
یکی از چالش های اساسی منابع انرژی تجدیدپذیر، تولید متناوب این نوع از انرژی است که در صورت عدم مدیریت مناسب باعث می شود بخش زیادی از این انرژی هدر رود. اما استفاده از منابع ذخیره ساز انرژی این امکان را به هاب انرژی می دهد تا از هدر رفت تولیدات این منابع تا حد زیادی جلوگیری شود. مسئله برنامه ریزی و بهره برداری از هاب انرژی یک مسئله پیچیده است كه باید هم از نظر فنی و هم از نظر اقتصادی مورد بحث و بررسی قرار گیرد. بدین منظور بهتر است كه این مسئله را به دو قسمت تقسیم نمود.
در بخش اول از این مسئله فنی – اقتصادی باید سایز و تکنولوژی بهینه هر یک از تجهیزات انتخاب گردد. در بخش دوم، نقطه بهینه بهره برداری از تجیهزات انتخاب شده مطرح می گردد. یکی از نمونه های هاب انرژی در حوزه تولید برق نیروگاه های CHP و CCHP می باشد. CHP که مخفف عبارت Combined Heat and Power است به معنای تولید همزمان دو نوع انرژی می باشد. به عبارت دیگر اگر شما از یک منبع انرژی دو نوع انرژی در محل مصرف دریافت کنید یک سیستم CHP دارید. به عنوان مثال استفاده از بخاری ماشین در زمستان یک واحد CHP می باشد.
در نیروگاه‌های حرارتی که سهم عمده‌ای در تأمین نیاز الکتریسیته جوامع مختلف دارند، به‌طور متوسط تنها یک‌سوم از انرژی سوخت ورودی، به انرژی مفید الکتریسیته تبدیل می گردد، به عبارت دیگر بازده این نیروگاه‌ها حدود ۳۰ تا ۳۵ درصد است. از این گذشته، در شبکه‌های انتقال برق نیز حدود ۱۵ درصد از انرژی الکتریسیته تولیدی، تلف می‌شود. در شکل زیر می توانید یک سیستم CHP را مشاهده نمایید.
CCHPکه مخفف Combined Cooling ,Heat and Power می باشد به معنای تولید همزمان برق ,سرما و حرارت می باشد.به اين قبيل سيستم ها كه به طور همزمان برق، گرما و سرما توليد مي شود، اصطلاحاً Trigeneration يا CCHP گفته مي شود.
در شکل زیر می توانید یک سیستم CCHP را مشاهده نمایید. مولد قدرت اولیه در سیستم‌های CHP، معمولاً موتورهای احتراقی، توربین گازی، میکروتوربین و پیل سوختی است. کیفیت گرمای خروجی هر یک از این فناوری‌ها، متفاوت بوده و بسته به کاربردهای مختلف و نیاز گرمایشی، می‌توان یکی از آنها را به کار برد. امروزه از نظر هزینه نصب و راه‌اندازی، موتورهای احتراقی دارای پایین‌ترین قیمت و سیستم‌های پیل سوختی با توجه به اینکه هنوز به مرحله تجاری شدن نرسیده‌اند، بالاترین هزینه را دارند.