توليد الطاقة من الحرارة غير المستخدمة
كيف يستخدم التوليد المزدوج طاقة الحرارة المهدرة؟.
- تؤدي كفاءة الطاقة الصناعية إلى خلق فرص للحد من الغازات المسببة للاحتباس الحراري
- تعمل تقنية الدورة المركبة على توليد طاقة مفيدة عن طريق التقاط الحرارة المهدرة
- تعمل تقنية التوليد المزدوج على توليد الطاقة، فضلاً عن الحرارة اللازمة لعمليات إنتاج النفط والغاز
من واقع أهمية العمل على الحدّ من إهدار مواردنا الطبيعية الثمينة على كوكب الأرض، فإنه يُنظر إلى كفاءة الطاقة الصناعية على أنها إحدى الأولويات لتخفيف التأثيرات المترتبة على التغيّر المناخي.
وبحسب المنتدى الاقتصادي العالمي، فإن قطاع التصنيع والإنتاج على كوكب الأرض مسؤول عن 20% من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على مستوى العالم.ومن الممكن أن تنخفض انبعاثات الغازات المسبّبة للاحتباس الحراري إلى حدّ كبير عندما تستفيد الصناعة بأكبر قدر ممكن من الوقود المنتج للطاقة.
يمكن أن يحدث ذلك عندما يستخلص قطاع الطاقة الحرارة غير المستخدمة ويحولها إلى طاقة مفيدة، ولكن كيف يحدث ذلك؟ هنا نتعرف على الطريقة التي يتم بها الاستخلاص وتقليل الانبعاثات.
تعزيز توليد الطاقة بالطرق التقليدية
وينطوي إنتاج الطاقة الحرارية بالطرق التقليدية للأغراض الصناعية على إنتاج الحرارة من مصادر للطاقة قائمة على الكربون. حيث تؤدي الحرارة إلى غليان الماء لإنتاج البخار، الذي يستخدم بعدها لتشغيل التوربين.
ثم يقوم التوربين بتشغيل مولد، ويعمل المولد على توليد الكهرباء نتيجة لذلك. تحتوي كل مرحلة من مراحل إنتاج الطاقة في هذه العملية على أوجه قصور تؤدي إلى توليد حرارة مهدرة.
يمكن توليد الطاقة من محطات توليد الطاقة الكهربائية التي تدار بواسطة توربينات الاحتراق عن طريق عملية دورة إما بسيطة أو مزدوجة. في الدورة البسيطة، ينتج توربين الاحتراق الطاقة ولكن كمية كبيرة من الحرارة تستنفد وتهدر.
الاستخلاص إلى أقصى حد
في الدورة المركبة ، يتم استخلاص الحرارة المهدرة لتوربين الغاز، ثم يتم استخدامها لإنتاج البخار، والذي يستخدم بدوره لتوليد طاقة كهربائية إضافية عبر توربين بخار. ونتيجة لهذا فإن الدورة المركبة تستخلص قدرًا أكبر من وقود التوربين، ولكنها تفي فقط بالحاجة إلى إنتاج الطاقة.
إن أنظمة الحرارة والطاقة المركبة من بين القوى في كفاءة استخدام الطاقة. وهي تقلل من عدم الكفاءة من خلال عمليات تعرف باسم الدورة المركبة والتوليد المزدوج.
وتعمل هذه الأنظمة المقتصدة على تسخير الحرارة غير المستخدمة من تيار العادم في معمل توليد الطاقة الصناعية. فبدلاً من ترك الحرارة تنفلت إلى الغلاف الجوي، يتم التقاط الحرارة واستخدامها بشكل فعّال في عمليات الإنتاج.
انبعاثات أقل مع المزيد من الحرارة
تأتي الفوائد الأخرى من إنتاج الحرارة النافعة والكهرباء بشكل متزامن من الوقود نفسه. وتكفي كميات وقود بسيطة لإنتاج طاقة أكبر مما يُسهم في خفض الانبعاثات.
في هذا الإطار، يقول كبير مهندسي أرامكو السعودية، المهندس خالد القحطاني: "إن إستراتيجية كفاءة استهلاك الطاقة للشركة تهدف إلى تحقيق الاكتفاء الذاتي بنسبة 100% في معامل التشغيل". ويضيف :"تعد أنظمة الإنتاج المزدوج أساسية لإستراتيجيتنا لتحقيق الاكتفاء الذاتي في توليد الطاقة الكهربائية ومعالجة الحرارة لمرافق إنتاج المواد الهيدروكربونية، وتعمل الشركة على إعادة تجهيز المعامل القائمة بأنظمة التوليد المزدوج لتوليد الطاقة، فضلًا عن الحرارة اللازمة لعمليات إنتاج النفط والغاز". ويضيف القحطاني: "من خلال إنتاج الكهرباء كمنتج ثانوي طبيعي لأعمالنا، يمكننا خفض الانبعاثات واستهلاك الطاقة من شبكة توزيع الكهرباء في المملكة".
المفهوم البيئي المحسن
يتم تخصيص التوليد المزدوج في أرامكو السعودية لكل مرفق بعينه.و يراقب كل معمل لتوليد الطاقة عن كثب احتمالية وجود فوائض في الطاقة، يُعاد توجيهها بعد ذلك إلى احتياجات أخرى، الأمر الذي يساعد في خفض كثافة الطاقة لدى الشركة بشكل مضطرد.
يتمتع مجمع مصفاة جازان التابع لأرامكو السعودية والذي أُنشئ حديثًا بتصميم صناعي رائد لحماية البيئة. وقد أُنشئ المجمع ـ مصفاة، معمل للطاقة والغاز ــ لزيادة القيمة الهيدروكربونية إلى أقصى حدّ بإنتاج منتجات ثانوية متعددة داخل المرفق نفسه.
وإلى جانب المصفاة هناك واحدة من أضخم معامل محطة الكهرباء العاملة بتقنية دورة التغويز المركبة والمتكاملة على مستوى العالم، والتي تضم معمل توليد طاقة ضخمة مزدوجة. ويعمل الغاز الاصطناعي، الناتج من مخلفات التفريغ، على تشغيل معمل طاقة مركبة ذي خمس مجموعات بقوة 3,8 جيجاواط.
وتنتج توربينات الغاز العشرة والتوربينات البخارية الخمسة في المعمل الطاقة لكل من المصفاة والشبكة الوطنية، والبخار لإنتاج المعالجة في المصفاة. وهذا التصميم عبارة عن "تصميم ذكي" للاستفادة إلى أقصى حد من الهيدروكربون.
خفض كثافة استهلاك التطبيقات الصناعية للطاقة
وفي صميم التحدي الذي يواجه المجتمع للعيش على نحو أكثر استدامة، ثمّة حاجة إلى الكفاءة في كيفية استخدامنا الفعّال لمواردنا الطبيعية، حيث تشكّل كفاءة استخدام الطاقة غالبًا أولوية اقتصادية في تخفيف التأثيرات المترتبة على التغيّر المناخي.
وتهدف تقنية التوليد المزدوج للطاقة في التطبيقات الصناعية إلى خفض كثافة الطاقة في معامل التشغيل. وفي أرامكو السعودية، يمكّن التوليد المزدوج الشركة من إنتاج الكهرباء كمُنتج ثانوي طبيعي لأعمالها.
وذلك بدوره يهدف إلى الحدّ من استهلاك الشركة للطاقة من شبكة توزيع الكهرباء على المستوى الوطني، في حين يُسهم في إمدادات الطاقة المحلية بالمملكة.
إلى جانب جهودنا في التوليد المشترك للطاقة، والصيانة الدورية المتكاملة، وتعزيز المحتوى المحلي، واحتجاز الكربون وتخزينه، تتمثل جهودنا للحد من البصمة الكربونية وتقليل آثارها.
