با گسترش سریع جمعیت شهری،  تقاضا برای سیستم‌های مدیریت پسماند کارآمد تشدید می‌‌‌شود. سیستم‌های مرسوم به دلیل سهولت اجرا و هزینه‌‌‌های اولیه نسبتا کم،  به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌‌‌اند. با وجود این‌،  این روش‌‌‌ها دارای اشکالات قابل‌توجهی هستند که نادیده گرفتن آنها به تدریج کار را سخت‌‌‌تر می‌‌‌کند. فناوری زباله به انرژی (WtE) راه‌‌‌حلی پیشگامانه است که زباله‌‌‌ها را به دارایی‌‌‌های ارزشمند تبدیل می‌‌‌کند. یکی از چشمگیرترین ویژگی‌‌‌های WtE توانایی آن در تبدیل زباله به خاکستر است که حجم دفن زباله را تا ۹۰ درصد کاهش می‌‌‌دهد.

مزایای فرایند WtE

مزایای WtE فراتر از دفع زباله است. با جلوگیری از انتشار CO۲ برای هر تن زباله سوزانده شده،  راه‌‌‌حلی پاک‌‌‌تر و سازگار با محیط زیست ارائه می‌‌‌دهد. علاوه بر این،  گرمای تولید شده در تاسیسات WtE می‌تواند برای تولید برق و گرمایش منطقه‌‌‌ای استفاده شود و سودآوری را افزایش دهد و در عین حال آسیب به محیط زیست را کاهش دهد. به مدد فناوری‌‌‌های جدید گرمای تولید‌شده از سوزاندن زباله‌‌‌ها را می‌توان به طور موثر برای تولید برق و گرمایش خانه‌‌‌ها و محیط‌‌‌های تجاری مهار کرد.

این عملکرد دوگانه میزان زباله‌‌‌های حمل‌شده به محل‌‌‌های دفن زباله را کاهش می‌‌‌دهد و فرصت‌‌‌های درآمدزایی جدیدی را برای اپراتورهای تاسیسات WtE ایجاد می‌‌‌کند. عملکرد قابل اعتماد سیستم‌های WtE به‌ویژه در مناطقی که تقاضای انرژی بالا و منابع کمیاب است،  ارزشمند است. با ادغام WtE در شبکه‌‌‌های انرژی فعلی،  کارآیی و انعطاف‌پذیری کلی سیستم انرژی افزایش می‌‌‌یابد. این مهم،  فناوری تبدیل زباله به انرژی را به عنوان یک استراتژی حیاتی برای پرداختن به چالش‌‌‌های مدیریت زباله و تولید انرژی تعیین می‌‌‌کند.

توربین‌‌‌های بخار نقش برجسته‌‌‌ای در تاسیسات WtE ایفا می‌‌‌کنند و قابلیت اطمینان فوق‌‌‌العاده و هزینه‌‌‌های عملیاتی پایین‌‌‌تری را ارائه داده و در عین حال انتشار گازهای گلخانه‌‌‌ای را کاهش می‌‌‌دهند. گرمای تولید‌شده از احتراق زباله تولید بخار می‌‌‌کند که توربین‌‌‌های بخار را برای تبدیل انرژی حرارتی به نیروی الکتریکی به حرکت در‌می‌‌‌آورد. ترکیب منابع انرژی تجدیدپذیر حرارتی،  ماشین‌‌‌آلات با مصرف انرژی کارآمد و سیستم‌های شبکه هوشمند،  پایه و اساس راه‌‌‌حل‌‌‌های انرژی پایدار و سازگار با محیط زیست را شکل می‌‌‌دهد.

شرکت Triveni Turbines که به دلیل تخصص خود در طراحی توربین‌‌‌های بخار تا ۱۰۰ مگاوات مشهور است،  تبدیل انرژی کارآمد را در تاسیسات WtE ممکن می‌‌‌سازد. به طور همزمان،  اتصال دستگاه‌‌‌های اینترنت اشیا (IoT) به توربین‌‌‌های بخار،  درک مبتنی بر داده‌‌‌ها را از روند تولید و مصرف انرژی هموار می‌‌‌کند و به شرکت‌ها قدرت می‌‌‌دهد تا انتخاب‌‌‌های آگاهانه داشته باشند. این روش پیامدهای زیست محیطی را به حداقل می‌‌‌رساند و تامین انرژی پایدار و قابل اعتماد را تضمین می‌‌‌کند و انعطاف‌‌‌پذیری را در برابر کمبود انرژی و نوسانات برق تقویت می‌‌‌کند.

گنجاندن توربین‌‌‌های بخار در سیستم‌های WtE به دلایل متعدد ضروری است. با نرخ بازدهی که اغلب از ۴۰ درصد فراتر می‌‌‌رود،  توربین‌‌‌های بخار در سناریوهای تولید انرژی گرمایی از ضایعات،  نقش اساسی دارند. توانایی آنها برای حفظ عملکرد ثابت و قابل اعتماد،  جریان ثابت برق را در شبکه تضمین می‌‌‌کند. علاوه بر این،  توربین‌‌‌های بخار به طور یکپارچه با چارچوب‌‌‌های انرژی فعلی ترکیب می‌‌‌شوند و راه‌‌‌حلی انعطاف‌پذیر برای پیاده‌‌‌سازی WtE ارائه می‌‌‌دهند.

مطالعه موردی

شرکت تریونی توربینز یک رهبر بازار جهانی در محدوده توان تا ۱۰۰ مگاوات،  نقش اساسی در این انتقال ایفا کرده است و اهمیت توربین‌‌‌های بخار را در تبدیل زباله (شهری،  تجاری و صنعتی) به برق نشان می‌‌‌دهد. یک مثال در این خصوص مربوط به یک نیروگاه در آلمان است. این شرکت نقش مهمی ‌‌‌در پروژه تبدیل زباله به انرژی با استفاده از سوخت مشتق‌شده از زباله (RDF) در یک تولیدکننده کاغذ پیشرو در آلمان ایفا کرد. واحد مولد توربین بخار (STG) شرکت تریونی با موفقیت در یک کارخانه مبتنی بر زیست توده در آلمان در ماه اوت ۲۰۲۱ نصب و راه‌‌‌اندازی شد.

به‌‌‌‌‌‌رغم چالش‌‌‌های ناشی از پاندمی ‌‌‌جهانی،  مهندسان خدمات Triveni پشتیبانی مستمری را ارائه کردند و نیروگاه کارخانه کاغذ را قادر ساختند تا به طور موثر از گرما و برق تولید‌شده از نیروگاه WtE مبتنی بر RDF استفاده کند. این مشتری از سال ۲۰۰۸،  انرژی حرارتی را برای خشک کردن کاغذ با تامین مواد زائد محلی برای سوخت عملیات خود تامین کرده است. نیروگاه RDF که توسط توربین بخار چگالشی ۱۵.۶ مگاواتی Triveni نیرو می‌‌‌گیرد،  با فشار بخار ورودی ۲۷ بار و دمای ورودی ۳۲۰ درجه سانتی‌گراد کار می‌‌‌کند.

فرآیند تولید کاغذ به مقادیر قابل‌توجهی انرژی حرارتی و الکتریکی نیاز دارد که مشتری را به سرمایه‌‌‌گذاری در یک نیروگاه RDF سوق می‌‌‌دهد تا به طور موثر این خواسته‌‌‌ها را برآورده کند. شرکت تریونی توربینز واحد مولد توربین بخار و تجهیزات مربوطه را فراهم کرد،  که سالانه ۳۰۰ هزار تن زباله را برای تولید انرژی ‌برای کارخانه کاغذ و جوامع همسایه فرآوری می‌‌‌کند. این پروژه با سوزاندن ضایعات به روشی سازگار با محیط زیست،  پایداری را تا حد زیادی افزایش می‌‌‌دهد و بخش قابل‌توجهی از نیاز بخار کارخانه کاغذ را تامین می‌‌‌کند. علاوه بر این،  گرمای اضافی حاصل از فرآیند خشک کردن کاغذ برای گرم کردن استخر در فضای باز استفاده می‌‌‌شود که رویکردی جامع برای بهره‌‌‌وری انرژی و استفاده از منابع نشان می‌‌‌دهد.

صرفه‌‌‌جویی در انرژی و کاهش انتشار

نیروگاه RDF سالانه در مصرف ۳۲ میلیون متر مکعب گاز طبیعی و انرژی اولیه صرفه‌‌‌جویی قابل‌توجهی را ایجاد می‌‌‌کند که باعث کاهش انتشار CO۲ تا ۵۵ هزار تن در هر سال می‌‌‌شود. این مطالعه موردی مزایای زیست محیطی ابتکار انرژی پایدار را نشان می‌‌‌دهد. همچنین ادغام توربین‌‌‌های بخار در نیروگاه‌‌‌های WtE با اصول اصلی اقتصاد دایره‌‌‌ای (CE)،  که هدف آن کاهش،  استفاده مجدد،  بازیافت و بازیابی مواد است،  مطابقت دارد،  بنابراین ضایعات را به حداقل می‌‌‌رساند و عمر مفید منابع را به حداکثر می‌‌‌رساند. آینده راه‌حل‌‌‌های WtE امیدوارکننده به نظر می‌‌‌رسد زیرا کشورهای متعددی به طور فعال پذیرش این فناوری‌‌‌ها را ترویج می‌‌‌کنند.

 کاربرد سینرژیک توربین‌‌‌های بخار در نیروگاه‌‌‌های WtE گامی ‌‌‌قابل‌توجه به سمت اقتصاد سبزتر است. فناوری‌‌‌های پیشرفته،  امکانات WtE را برای جذب و کاهش انتشار CO۲ توانمند می‌‌‌سازد. استفاده از قدرت توربین‌‌‌های بخار در نیروگاه‌‌‌های WtE تولید انرژی را بهینه می‌‌‌کند. دی‌‌‌اکسید کربن جذب‌‌‌شده را می‌توان مورد استفاده یا ذخیره‌‌‌سازی قرار داد و ردپای کربن این تاسیسات را کاهش داد. انرژی تولید شده توسط نیروگاه‌‌‌های WtE مجهز به توربین‌‌‌های بخار می‌تواند به کربن‌‌‌زدایی در صنایع مختلف از جمله کاربردهای گرمایش کمک کند.