تولید همزمان گرما و برق در گلخانه‌های ایران: مروری جامع بر مبانی، کاربردها و تحلیل اقتصادی-فنی با نگاهی به پژوهش‌های بومی و الزامات پدافند غیرعامل

Abstract

افزایش هزینه‌های انرژی در گلخانه‌های مدرن و تعدیل تدریجی یارانه‌های حامل‌های انرژی در ایران، ضرورت به‌کارگیری سامانه‌های با بازده بالا را دوچندان کرده است. سامانه‌های تولید همزمان گرما و برق (CHP) با بازده کلی بیش از ۸۰ درصد، جایگزین مناسبی برای تأمین جداگانه گرما و برق هستند. پژوهش‌های پیشین در ایران در این زمینه عمدتاً بر مقیاس‌های بزرگ (بیش از ۲ مگاوات) متمرکز بوده و به مزیت راهبردی این سامانه‌ها در پدافند غیرعامل توجه نکرده‌اند. این مقاله با مرور پژوهش‌های مختلف (از صنایع عمومی تا کاربرد در گلخانه)، یک مطالعه موردی محاسباتی برای گلخانه ۵ هکتاری خیار در اقلیم تبریز ارائه می‌دهد. نیازهای حرارتی بر اساس روش درجه-روز رشد و داده‌های هواشناسی ایستگاه تبریز برآورد شده است. یک سامانه CHP با موتور گازسوز ۵۰۰ کیلوواتی به عنوان یک واحد پایه در آرایش غیرمتمرکز پیشنهاد شد. نتایج نشان داد با نرخ ارز فعلی و تعرفه‌های فعلی انرژی، دوره بازگشت سرمایه در سناریوی پایه حدود ۹۱ سال برآورد می‌شود که به مراتب بیشتر از عمر مفید سامانه است. دلیل این چالش که نکته­ای کلیدی محسوب می­شود این است که مشکل اصلی نه در فناوری CHP، بلکه در ناهمخوانی شدید بین نرخ ارز و تعرفه‌های تقریباً ثابت انرژی است. این ناهمخوانی تمام زیربخش‌های انرژی کشور را درگیر کرده است و نیروگاه­های بزرگ مقیاس نیز دچار ناهوخوانی در دوره بازگشت سرمایه و البته به مراتب شدیدتر هستند. مزیت مهم‌تر سامانه‌های CHP در شرایط فعلی این است که قابلیت جزیره‌ای شدن و تأمین انرژی اضطراری، به طور ذاتی با اصول پدافند غیرعامل همخوانی دارند. معایب اصلی شامل سرمایه‌گذاری اولیه بالا، نیاز به نگهداری تخصصی و صدای موتور است. این مقاله نشان می‌دهد کهسرمایه گذاری روی CHPهای کوچک‌مقیاس توسط بخش خصوصی در شرایط فعلی تعرفه­گذاری انرژی و نرخ ارز مورد نیاز برای سرمایه­گذاری در ایران دچار چالش اساسی هستند، اما با لحاظ مزیت‌های پدافندی می‌توانند راهبردی مؤثر برای ارتقای تاب‌آوری زیرساخت‌های حیاتی کشاورزی در شرایط بحران محسوب شوند