میکروتوربین ها

هزینه انتقال و توزیع برق سهم بالائی از هزینه تولید انرژی را در بر می گیرد این میزان برای شبکه های رایج تا 500 دلار به ازای هر KW می رسد. در مسیر انتقال و توزیع الکتریسیته تا 7% انرژی هدر می رود بنابراین چنانچه توزیع تولید جایگزین انتقال و توزیع الکتریسیته گردد هزینه انرژی الکتریکی به مقدار قابل توجهی کاهش خواهد یافت. در صنعت برق آمریکا در دهه 1990 توزیع تولید گسترش بیشتری یافته بطوریکه 20% نیروگاههای جدیدالتاسیس از نوع واحدهای کوچک می باشند. براساس اطلاعات موجود در حدود 10 GW از نیروگاههای موجود در گستره 1-10 MW می باشند که حدود 80% آن را نیروگاههای دیزلی (رفت و برگشت) تشکیل می دهند. قسمت اعظم واحدهای کوچک تولید برق توسط کارخانه کاترپیلار (Caterpillar) ساخته شده اند. جنرال الکتریک (GE) ، زیمنس و ABB نیز در این زمینه با کاترپیلار رقابت دارند موتورهای رفت و برگشتی از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه بوده و قطعات یدکی و سرویس آنها نیز به سادگی در سراسر دنیا در دسترس است ولی نکته منفی این ماشینها نگهداری و آلودگی ایجاد شده توسط آنهاست. گرچه تلاشهای زیادی در زمینه بهبود این دو مسئله برای ماشینهای رفت و برگشتی می شود ولی میکروتوربینها از لحاظ نگهداری و ایجاد آلودگی وضعیت بهتری در مقایسه با موتورهای دیزلی دارند.

زمانیکه میکروتوربین مدل 330 توسط کپستون ارائه شد موجب معرفی فن آوری جدید میکروتوربین گردید. البته تاکنون یک تعریف دقیق برای میکروتوربین نشده است ولی معمولا" این لفظ برای توربین های گازی با سرعت بالا در گستره قدرت 15-300 KW بکار می‌رود. صنعت میکروتوربین در چند تکنولوژی توربین های گازی کوچک، مولدهای کمکی و اتوموبیل های توربو مطرح گردید. هسته اصلی یک میکروتوربین قسمت توربین - کمپرسور است که با سرعت بسیار بالا دوران می کند (در مدل Capstone 330 سرعت دوران 96000rpm می باشد) و در امتداد آن ژنراتور با سرعت بالا وجود دارد که دارای مغناطیس های دائمی است. یک پارامتر کلیدی جهت کاهش اصطکاک استفاده از یاتاقانهای هوائی یا بعبارتی یاتاقانهای گازی است که ضمن کاهش اصطکاک عمر یاتاقان را نیز افزایش داده و امکان داشتن سرعت بالا را فراهم می کند. 
ژنراتور سرعت بالا برق با فرکانس بالا (در مدل Capstone 330 ، 1600 HZ) تولید کرده و فرکانس برق تولیدی به روش الکترونیکی به مقدار مناسب کاهش می یابد. 
بطور کلی میکروتوربین دو مزیت عمده دارد یکی کاهش تزریق آلاینده ها به محیط و دیگر کاهش تعمیرات در مقایسه با مولدهای دیگر می باشد.مقادیر تولیدی THC , CO , NOx (هیدروکربوها) در محصولات خروجی میکروتوربین کمترین است. 
در ارتباط با تعمیرات تجربه نشان داده که میکروتوربین ها نیاز به تعمیرات بسیارکمی دارند. بطور نمونه یک واحد میکروتوربین در Tulsa بعد از 20000 ساعت کار تنها نیاز به تعویض فیلترهای هوا داشته است. بعلاوه میکروتوربین ها سبک وکوچک هستند و عملکرد آنها با لرزش کم و تولید صدای اندک همراه است. 
نکته دیگری که برای میکروتوربین ها وجود دارد چگونگی اتصال به شبکه سراسری برق است. این مسئله به کمک الکترونیک و میکروپروسسورها تا حد زیادی مرتفع شده و همچنان در حال پیشرفت می باشد. البته به غیر از مسئله تکنیکی اشاره شده در صنعت برق آمریکا جهت اتصال به شبکه، شرایط حداقلی لازم است که این نیز مسئله ای برای میکروتوربین ها وجود دارد ولی این شرایط در حال بهبود بوده و ارتباط میکروتوربین ها با شبکه سراسری آسانتر شده است. 
مسئله دیگری که در گسترش میکروتوربین ها مطرح است هزینه تمام شده می باشد این هزینه برای یک واحد تا 1100 دلار بازاء هر KW می باشد گرچه این مبلغ کمتر از مقادیر مربوط به واحدهای توزیع قدرت مشابه مانند توربین های بادی و پیل سوختی است ولی از میزان 500 دلار مربوط به واحدهای دیزلی بیشتر است. چنانچه میکروتوربین ها به تعداد زیاد مورد استفاده قرار گیرند هزینه اشاره شده در بالا کاهش یافته و با هزینه مربوط به انواع دیزلی قابل رقابت بوده بخصوص که از لحاظ تعمیرات بسیار بهتر از واحدهای دیزلی می باشند. 
ترکیب میکروتوربین ها با تجهیزات ذخیره انرژی (مانند باطری ها و چرخ لنگرها) موجب بهبود کیفی برق تولیدی و افزایش قابلیت سیستم خواهد شد. امکانات ایجاد شده توسط شبکه اینترنت و کامپیوترهای حساس موجب افزایش کارآئی صنعت تولید برق شده است. البته تولید برق تنها مسئله میزان KWh نیست بلکه بیشتر مسئله کیفیت و قابلیت در مدار بودن برق تولیدی است. بیشتر قطعی برق در شبکه ها در قسمت توزیع می باشد که بهترین راه حل این مسئله توزیع تولید می باشد. با توجه به آلودگی کم میکروتوربین ها و بخصوص عدم استفاده از روغن در یاتاقانها امکان استفاده از محصولات خروجی توربین در بعضی فرآیندهای صنعتی وجود دارد و می توان از این واحدها در سیستم های تولید مشترک قدرت و حرارت بنحو مناسب استفاده کرد. در اینصورت راندمان کلی واحد تا 70-80% افزایش خواهد یافت. استفاده بعنوان شارژر باطری در بعضی از اتومبیل های جدید (باتوجه به آلودگی کم) مورد توجه قرار گرفته که این مورد بطور عملی در نوعی اتوبوس در آمریکا استفاده شده و نتیجه مثبت داشته است.

منبع: ----------