چکیده

در میان منابع متعدد، ایستگاه هاي تقلیل فشار گاز، منابعی سرشار از انرژي جهت تولید انرژي الکتریسیته می باشند. در فصل مشترك شبکه هاي انتقال به شبکه هاي توزیع، مقدار زیادي تلفات انرژي حرارتی در شیرهاي فشارشکن وجود دارد که در صورت نصب توربین هاي انبساطی و تولید برق به وسیله آنها می توان از هدر رفت انرژي حرارتی جلوگیري کرد. از طرفی با افزودن یک پیل سوختی به سیستم قادر خواهیم بود که یک انرژي الکتریکی فوق پاك که کمترین آسیب مخرب را بر شبکه توزیع برق داشته تولید نماییم، از سویی پیل هاي سوختی به دلیل راندمان بالا، عدم انتشار آلاینده هاي زیست محیطی، دانسیته ي توان بالا، عدم وجود قطعات متحرك، تجهیزات مطلوبی براي تولید انرژي به حساب می آیند. یکی از پرکاربردترین انواع پیل ها براي این منظور، پیل سوختی اکسید جامد است. دماي عملکردي بالاي پیل هاي سوختی اکسید جامد سبب شده تا با این نوع از پیل هاي سوختی بتوان سوخت هاي متنوعی نظیر گاز طبیعی را به طور مستقیم مورد استفاده قرار داد. با استفاده از پیل سوختی می توانیم از طریق گاز طبیعی مقداري از انرژي گرمایی غیر احتراقی مورد نیاز براي گرم کردن گاز فشرده را فراهم کنیم.

واژگان کلیدي: توربواکسپندر، پیل سوختی اکسید جامد، تقلیل گاز

١

مقدمه

ازدیاد و رشد جمعیت کشور و توسعه مناطق مسکونی و صنعتی، موجب افزایش تقاضا براي انرژي الکتریکی گردیده است. از طرفی قیمت سوخت هاي فسیلی مانند نفت و گاز و ذغال سنگ رو به افزیش است و استخراج از معادن کم عیارتر قیمت آنها را مرتبا افزایش میدهد، لذا در بعد مصرف، صرفه جویی و در بعد تولید، استفاده از نیروگاه هاي با راندمان بالا موضوعیت پیدا میکند. با توجه به بحران کمبود منابع انرژي و احساس خطر از منابع محدود انرژي، افزایش آلودگی محیط زیست، افزایش گاز هاي گلخانه اي، کاهش لایه اوزون بحث صنعت سبز موجب گردید مسایل بهینه سازي فرآیندهاي تولید، افزایش راندمان تولید و مدیریت مصرف کاهش داخلی و ممیزي انرژي مورد توجه جدي قرار گیرند(.(Bloch, 2001 رویکردهاي انجام شده در این راستا سه دسته می باشند:

– یافتن منابع جدید انرژي مثل: نیروگاه هاي انرژي خورشیدي، نیروگاه هاي انرژي بادي، نیروگاه هاي انرژي زمین گرمایی

– اصلاح روش هاي موجود تولید انرژي مانند: بهینه سازي، نوسازي، توان بخشی

– بازیافت: توربواکسپندر

استفاده از انرژي انتقال گاز طبیعی شهرها در فشارشکن ها و تقلیل دهندگان فشار و تبدیل اختلاف فشار ( p) آنها به انرژي الکتریکی و هم چنین استفاده از انرژي انتقال آب آشامیدنی از نقاط مرتفع به سطح زمین و تبدیل اختلاف فشار ( p) آن به انرژي الکتریکی می تواند بازده و راندمان شبکه انرژي را افزایش دهد که در حال حاضر این راندمان ۳۷/۵ درصد است. با توجه به تراکم پذیر بودن گاز طبیعی، انتقال آن به وسیله خطوط لوله در فشارهاي بالا انجام می شود تا به دلایل اقتصادي از قطور شدن خطوط انتقال جلوگیري شود. با توجه به نیاز مصرف کننده هاي مختلف به فشارهاي پایین تر، لازم است که فشار آن در محل مصرف تقلیل پیدا کند. این موضوع با کاهش انرژي، فشار ذخیره شده در یک ایستگاه تقلیل فشار انجام میگیرد. در اکثر این ایستگاه ها، فشار گاز توسط شیر فشار شکن به مقدار مورد نظر کاهش پیدا میکند. در این نوع کاهش فشار در حقیقت نوعی اتلاف انرژي به وجود می آید، در صورتی که می توان انرژي ذخیره شده در گاز طبیعی را با به کار بردن تجهیزات مناسب به گونه اي مفید از انرژي تبدیل نمود(.(Guda,2006 به جهت امکان انتقال گاز از نقاط تولید به نقاط مصرف، فشار گاز توسط توربوکمپرسور تا میزان ۱۰۰۰psi افزایش داده می شود و از طریق خطوط انتقال به نقاط مصرف ارسال میگردد. جهت استفاده از گاز در محل هاي مصرف، فشار گاز باید کاهش یابد. به طور استاندارد کاهش فشار گاز در ایستگاه هاي تقلیل فشار توسط تراتل والوها بدون تولید هیچگونه انرژي صورت می گیرد و مقدار قابل توجهی انرژي فشاري ذخیره شده در گاز، تحت تحول برگشت ناپذیر تلف می گردد. طبق قانون ژول- تامسون، درجه حرارت اکثر گازها در طی فرایند انبساط کاهش می یابد. در صورت استفاده از توربین انبساطی به جاي والوهاي فشار شکن همزمان با کاهش فشار گاز، قابلیت تبدیل انرژي فشاري ذخیره شده در گاز به انرژي مکانیکی فراهم میگردد که با تبدیل این انرژي مکانیکی در یک ژنراتور می توان انرژي الکتریکی تولید نمود(کاظمی، .(۱۳۸۹