تأثير درجة الحرارة المحيطة وتغيير نوع الوقود على أداء محطات التوربينات الغازية وتأثيرها البيئي: دراسة حالة محطة غاز غرب طرابلس)

الملخص

يقوم هذا البحث بتحليل الأداء والتأثيرات البيئية لمحطات التوربينات الغازية العاملة بالديزل والغاز الطبيعي. ويقدم تقييمًا شاملاً لكيفية تأثير تغير درجات الحرارة المحيطة ونوع الوقود على تشغيل توربينات الغاز وانبعاثات الملوثات. ويتم ذلك في ظل ثبوت كلا من درجة حرارة مدخل التوربين وصافي الطاقة المتولدة للحد من تأثيراتهما وتمكين المقارنة بشكل أكثر وضوحًا. وبناءً على دراسة حالة محطة توليد الكهرباء ذات الدورة البسيطة بغرب طرابلس بقدرة 167 ميجاوات، تم استخدام نموذج ديناميكي حراري تم تطويره ببرنامج إكسل لمحاكاة أداء محطة الغاز. تشير النتائج إلى أنه مع تغير درجة الحرارة المحيطة، يتأثر صافي الطاقة المفقودة بالدورة بالمقام الأول بالتغيرات في الطاقة المفقودة في التوربين (~45٪) والضاغط (~40٪)، على الرغم من أن غرفة الاحتراق مسؤولة عن أكثر من 80٪ من صافي الطاقة المفقودة في الدورة. وتسلط النتائج الضوء أيضًا على العلاقات بين استهلاك الوقود النوعي، والكفاءة الحرارية الصافية، وانبعاثات الملوثات. حيث أن لكل ارتفاع في درجة الحرارة المحيطة بمقدار 10 درجات مئوية، تنخفض الكفاءة الحرارية الصافية بنسبة 1.55% و1.5%، ويرتفع استهلاك الوقود النوعي بنسبة 1.57% و1.52%، وترتفع انبعاثات الملوثات بنسبة 1.58% و1.53% للديزل والغاز الطبيعي على التوالي. ويؤدي التحول من الديزل إلى الغاز الطبيعي إلى تقليل صافي تدمير الطاقة أو الطاقة المفقودة بشكل كبير (~73٪)، ويعزى ذلك إلى انخفاض الطاقة المفقودة في غرفة الاحتراق، ويعزز الكفاءة الحرارية الإجمالية بنحو 1٪. ويؤدي التحول إلى الغاز الطبيعي أيضًا إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ~24٪)) وذلك بسبب انخفاض نسبة الكربون إلى الهيدروجين في تركيبته (~15.2٪) وإلى انخفاض استهلاك الوقود (~10.2٪).  وقد حددت الدراسة عوامل انبعاث 3.082 كجم ثاني أكسيد الكربون/كجم وقود للديزل و2.612 كجم ثاني أكسيد الكربون/كجم وقود للغاز الطبيعي. وتشير النتائج إلى أن استخدام الغاز الطبيعي هو الأفضل، خاصة في الأشهر الأكثر حرارة.