«بویلر سبز» راهکاری برای استفاده مجدد از نیروگاه‌های زغال سنگ
این سازمان می‌گوید مذاکراتی با صاحبان احتمالی نیروگاه‌های زغالی برای ساخت نخستین تاسیسات دیگ‌های بخار (بویلر) سبز در جریان است. بویلرها تجهیزاتی هستند که در صنایع برای تولید بخار آب داغ با دما و فشار بالا به کار می‌روند. بویلرهایی که در نیروگاه‌ها استفاده می‌شوند با نام بویلرهای نیروگاهی شهرت دارند. از این بویلرها برای تولید فشار فوق‌العاده زیاد برای تولید جریان برق استفاده می‌شود. فرآیندی که در این بویلرها به صورت چرخه انجام می‌شود با عنوان «چرخه Rankine» معروف است. در حقیقت بویلرهای نیروگاهی به دیگ‌های بخار یا ژنراتورهای بخار گفته می‌شود که برای تولید بخار و استفاده از انرژی حرارتی و گرمایی آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. بویلرها در نیروگاه‌ها یک جزوجدایی‌ناپذیر از تاسیسات آن محسوب می‌شوند. دیگ‌های بخار داخل نیروگاه‌ها با استفاده از سوخت‌های فسیلی نظیر زغال سنگ، گاز و ... می‌توانند حجم زیادی از گرما را تولید کنند و سپس آب را به بخار آب مبدل سازند.
جو دلمار، مدیر ارشد امور دولتی و ارتباطات هولتک در ماه مه در گفت‌وگو با وب‌سایت پاور اظهار کرد: دیگ بخار سبز، اساسا یک سیستم ذخیره انرژی مدولار با ظرفیت بالا است که شامل یک مخزن حرارتی بزرگ پر از نمکهای مهندسی شده و ذرات منتشر‌کننده مادون قرمز است. هر ماژول می‌تواند حدود ۶۰ مگاوات ساعت انرژی حرارتی را با هدف طراحی استاندارد ۱۲ ساعته ذخیره کند. این سیستم از سه مخزن استوانه‌‌ای بزرگ به‌شدت عایق‌‌بندی شده تشکیل شده است که شامل مخزن پیش‌گرم‌کننده، دیگ بخار و مخزن فوق گرم‌کننده (سوپرهیتر) است که عمدتا با نمکهای مهندسی‌شده پر شده‌‌اند و مجهز به لوله‌هایی با پیکربندی خاص برای تبدیل آب به بخار فوق‌‌گرم هستند. همچنین هر مخزن حاوی یک مجموعه لوله است که امکان انبساط و انقباض بالا را در طول عملیات نیروگاه بدون ایجاد خستگی بالا ناشی از سیکل حرارتی فراهم می‌آورد و در برابر انجماد مخزن حرارتی پوششی در حالی که دمای آن برای چرخه تولید بخار کاهش می‌یابد، مقاومت می‌کند.
دلمار افزود: این فناوری از بخاری‌‌های برقی از نوع نیزه‌ای برای گرم کردن نمک‌‌ها استفاده می‌کند که با استفاده از نیروی مازاد شبکه برق تغذیه می‌شوند. وی در ادامه افزود که پس از آن می‌توان از انرژی حرارتی برای راه‌اندازی توربو ژنراتور نیروگاه‌های موجود برای تولید برق در صورت تقاضا استفاده کرد. همچنین بویلرهای سبز می‌توانند بخار را با همان آنتالپی و فشاری که توسط توربوژنراتور موجود نیروگاه برای تولید برق در مواقع مورد نیاز استفاده می‌شود، ارائه دهند. این شرکت حدود یک سال پیش طراحی مفهومی سیستم دیگ بخار سبز را تکمیل کرد و از آن زمان هولتک یک حق انحصاری موقت برای این سیستم به ثبت رساند. دلمار در ادامه افزود: متعاقبا طراحی دقیق شامل انتخاب مواد، آنالیزهای حرارتی، قابلیت ساخت، قابلیت استقرار در سایت و ارزیابی‌‌های قابلیت نگهداری برای بویلرهای سبز صورت پذیرفت. در این برهه زمانی، سیستم بویلر سبز را می‌توان به آسانی برای نیروگاه‌های موجود مبتنی بر زغال سنگ سفارشی کرد.
بر اساس تکنولوژی موجود
در حالی که بویلر سبز هنوز در یک نیروگاه عملیاتی آزمایش نشده است، اما این نوآوری بر اساس فناوری موجود کنونی در صنعت نیروگاهی دنیا ارائه شده است. قابل توجه است که این فناوری از بسیاری از زیرساخت‌‌های موجود نیروگاه‌های زغالی، به استثنای مشعل زغال‌‌سنگ، دودکش، انبار زغال‌‌سنگ و سیستمهای انتقال خاکستر استفاده می‌کند. دلمار خاطرنشان کرد: ما آماده ساخت و استقرار این سیستم در یک سایت فعال هستیم، اما هنوز قرارداد مستحکمی در این خصوص منعقد نکرده‌ایم. با این حال، او گفت: شرکت هولتک در حال گفت‌وگوهای گسترده با یک نیروگاه آزمایشی در ایالات متحده است، بنابراین، ما انتظار داریم اپراتورهای نیروگاه‌های زغال‌‌سنگ علاقه زیادی به آن داشته باشند. هولتک گفت: این نسخه از بویلر سبز صراحتا برای استفاده مجدد از نیروگاه‌های زغال سنگ بازنشسته متمرکز شده است.
دلمار گفت: ما معتقدیم که بازار برق در ایالات متحده و خارج از کشور، تحت تاثیر الزام جهانی برای کاهش کربن و سایر آلاینده‌هایی قرار دارد که نیروگاه‌های زغال‌‌سنگ را از نظر زیست‌‌محیطی غیرقابل تحمل می‌کنند. وی خاطرنشان کرد: بویلر سبز در شکل فعلی خود از نیروی مازاد شبکه برای ایجاد موجودی حرارتی خود استفاده می‌کند که می‌توان از آن برای تولید برق در دوره افزایش تقاضا استفاده کرد. نسخه فعلی به دنبال استفاده از توربو ژنراتور موجود در نیروگاه‌های فسیلی برای تولید برق است. بنابراین، برق تولیدی برای پاسخگویی به اوج تقاضا و در نتیجه قیمت مطلوب فروخته خواهد شد. ما کاملا انتظار داریم که دولت‌های محلی و فدرال از این فناوری که دارای اعتبار کربن قابل توجهی است، حمایت کنند، همان‌طور که برخی از دولت‌ها قبلا این کار را کرده‌اند.
دلمار خاطرنشان کرد که صرفه اقتصادی و انعطاف‌پذیری نیروگاه‌ها با قرار گرفتن SMR-۱۶۰، رآکتور ماژولار کوچک ۱۶۰ مگاواتی هولتک (SMR) در کنار یک بویلر سبز بسیار کارآمد می‌شود. با این حال، شرکت هولتک همچنین به‌طور جداگانه در حال توسعه یک سایت مجهز به سیستم سبز است که می‌تواند یک دیگ بخار سبز را با یک سیستم نیروگاهی خورشیدی SMR-۱۶۰ یا فتوولتائیک، با استفاده از یک سیستم تولید انرژی مبتنی بر چرخه Brayton ادغام کند. دلمار در انتها اظهار کرد: استفاده از این فناوری می‌تواند بازده عملیات را در محدوده ۵۵ درصد (در مقایسه با بازده حدود ۳۵ درصدی چرخه رانکین) قرار دهد.
ما همچنین در نظر داریم که تولید برق را با تامین بخار در فرآیند همراه کنیم و سوخت هیدروژن نیز در صورت نیاز تولید شود. در نهایت، ما قصد داریم که بویلر سبز را در مرکز یک شبکه کوچک قرار دهیم تا نیازهای برق محلی، بخار و هیدروژن را نیز برآورده کند. طراحی بویلر به طرز قابل ملاحظه‌ای در بازدهی تمام فرآیندهای نیروگاهی تاثیر دارد. در حال حاضر، سه کشور در جهان به عنوان اصلی‌ترین تولید‌کننده بویلرهای نیروگاهی شناخته می‌شوند؛ این تولید‌کنندگان توانسته‌اند بویلرهایی را طراحی کنند که در هر ساعت، هزاران تن بخار با فشار بالا را تولید کند و البته بازدهی مصرف سوخت آنها نیز بیشتر از ۹۰ درصد است.
