اختراع شگفت‌انگیز دانشمندان ایرانی در خاورمیانه

ایسنا: جمعی از پژوهشگران مستقر در مرکز رشد دانشگاه صنعتی‌شریف برای اولین بار در خاورمیانه و کشور موفق به طراحی و ساخت دستگاهی شدند که سبب افزایش توان تولیدی توربین‌های گاز در شرایط پیک مصرف با استفاده از سیستم ذخیره‌سازی انرژی به‌صورت یخ می‌شود.

جمعی از پژوهشگران مستقر در پارک علم و فناوری دانشگاه صنعتی شریف برای اولین بار در خاورمیانه و کشور، موفق به طراحی و ساخت دستگاهی شدند که سبب ذخیره انرژی حرارتی در فاز یخ و ایجاد سرمایش هوای ورودی می‌شود. این دستگاه با خنک‌سازی هوای ورودی و ذخیره سرمایش سبب می‌شود توان تولیدی توربین‌های گازی حداقل به میزان ۱۵ درصد افزایش پیدا کند.

با توجه به اینکه تقاضای انرژی در شرایط پیک که در کشور ما عمدتا در اوج گرمای تابستان رخ می‌دهد تفاوت بسیار زیادی با متوسط تقاضا در طول سال دارد، توسعه ظرفیت نیروگاهی صرفا جهت پاسخگویی به تقاضای پیک، دارای توجیه اقتصادی نیست. به‌علاوه حتی رسیدن به ظرفیت مورد نیاز نیز فرآیندی چندین ساله خواهد بود. به این دلیل در سراسر دنیا از انواع روش‌های مکمل برای تامین انرژی در شرایط پیک استفاده می‌شود که ذخیره انرژی در شرایط غیر پیک اصلی‌ترین آن‌هاست.

دکتر علی بهروزی‌فر، مدیرعامل این شرکت مستقر در مستقر در پارک علم و فناوری دانشگاه صنعتی شریف در این خصوص گفت: با وجود این دستگاه در توربین‌های گازی، در ساعات تقاضای کمتر، انرژی الکتریکی صرف تولید یخ می‌شود. یخ تولید شده، در ساعات پیک به تدریج ذوب شده و از طریق مبدل حرارتی، هوای ورودی به توربین گاز را خنک می‌کند؛ این کار موجب افزایش توان تولیدی توربین گاز می‌گردد.

وی افزود: از این نوع مکانیزم در سراسر دنیا جهت افزایش توان تولیدی توربین گاز استفاده می‌شود، اما تاکنون تکنولوژی آن در کشور وجود نداشته است. در کشور ما نیز با حرکت به سوی واقعی شدن قیمت انرژی و همچنین افزایش تقاضا به خصوص در صنایع، استفاده از این سیستم دارای توجیه‌پذیری لازم بوده و چه بسا در آینده نزدیک گریز ناپذیر شود. به‌ویژه که در حال حاضر نیروگاه‌های گازی و سیکل ترکیبی کشور سهمی بیش از ۶۴ درصد از تولید انرژی الکتریکی دارند و این سهم رو به افزایش نیز هست. به کارگیری این سیستم در ساعات پیک می‌تواند حداقل ۱۵ درصد به ظرفیت واحدهای گازی بیفزاید.

بهروزی‌فر خاطرنشان کرد: مزیت بسیار مهم این سیستم، بی‌نیازی به آب است که در شرایط کم آبی فعلی کشور اهمیتی مضاعف دارد. به علاوه این سیستم توانایی کارکرد و بازده بالا در مناطق گرم و شرجی مانند جنوب کشور، که برنامه‌های توسعه آن‌ها در دست اجرا است، را داراست؛ در حالی که سیستم‌های مشابه علاوه بر نیاز به آب، در آب و هوای شرجی دارای محدودیت کارایی و تاثیر اندکی هستند. این سیستم در کلیه ایستگاه‌های تقویت فشار گاز و میادین نفتی نیز جهت افزایش ظرفیت انتقال یا برداشت قابل استفاده است.

وی گفت: به دلیل ابعاد بزرگ مخزن یخ در سیستم اصلی، وجود یک سیستم دقیق پایش وضعیت به طور مستمر ضروری است. این موضوع یک از پیچیدگی‌های اصلی این سیستم است که نمونه‌ای برای آن در دسترس نبوده و به طور کلی این سیستم برای اولین بار در کشور توسط تیم ما طراحی و نمونه مقیاس شده آن نیز ساخته شده است. اعضای شرکت ما متشکل از متخصصین مکانیک، فرآیند، برق، الکترونیک، کنترل و ابزار دقیق هستند که طی فرآیندی نسبت به انجام مطالعات امکان سنجی، طراحی مفهومی و پایه سیستم و توسعه و به ویژه ماژول نوآورانه پایش وضعیت یخ درمخزن اقدام کرده‌اند.

بهروزی‌فر یادآور شد: در این مسیر از انواع شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای و نرم افزارهای تخصصی و توسعه کدهای مختص این طرح بهره گرفته شده است. این سیستم به نحوی طراحی شده که تولید یخ به صورت کاملا کنترل شده باشد و ذوب آن با نرخ مدنظر در ساعت پیک مصرف برق صورت گیرد تا تولید توان پایدار را به ارمغان آورد. برای این منظور یک شبکه سنسور به همراه نرم افزار کنترلی ابتکاری که توسط اعضای تیم ما توسعه پیدا کرده در محل‌های معینی از مخزن قرار خواهد گرفت تا از آغاز اولین بلورهای یخ تا رسیدن به یخ کامل با حفظ شرایط مطمئنه و عدم آسیب به تجهیزات، تولید یخ را کنترل کنند.

وی تصریح کرد: به دلیل آن‌که این سیستم عمدتا در نیروگاه‌های برق به کار گرفته می‌شود، قابلیت اطمینان بالایی را نیاز دارد؛ هم از این جهت که تامین برق در شرایط پیک دچار اختلال نشود و هم از این جهت که برای عدم تامین برق مطابق آمادگی اعلام شده از سوی نیروگاه مشمول جریمه‌های سنگین نشود. طراحی این سیستم به شکلی است که تداخلی با کارکرد عادی نیروگاه نداشته و تعمیر و نگهداری آن نیز مستقل انجام شود. همچنین به دلیل اهمیت بسیار بالای برق در شرایط پیک، این سیستم بر اساس بهره‌وری حداکثری انرژی طراحی شده است. این سیستم در صنایعی چون نفت و گاز و پتروشیمی و خطوط تقویت فشار و در کل، هر کجا که نیاز به توربین گازی احساس می‌شود کاربرد اساسی دارد و یکی از مشکلات اصلی بهره‌برداری این سیستم در دماهای بالای تابستان را می‌تواند کنترل کند.

به گزارش روابط عمومی دانشگاه صنعتی‌شریف، این پروژه‌ها بدون پشتوانه دولتی بدلیل حجم بالای نقدینگی میسر نخواهد شد و برای رسیدن به نتیجه باید بتوان مشوق‌های مناسبی را برای بخش خصوصی جهت ورود به این عرصه ایجاد کرد.