Language
Country/Area
No result found
من بنسون إلى العصر الحديث: كيف تطورت مولدات البخار فوق الحرجة إلى مستقبل إنتاج الكهرباء؟
يُظهر تطور تكنولوجيا مولدات البخار، بدءًا من التصميمات الأولى وحتى مولدات البخار فوق الحرجة الحالية، مدى تأثير التقدم في الهندسة على صناعة الطاقة بأكملها. كنوع جديد من الغلايات، يعمل مولد البخار فوق الحرج فوق الضغط ودرجة الحرارة الحرجة وقد أصبح معدات لا غنى عنها في إنتاج الطاقة. على عكس الغلايات دون الحرجة التقليدية، تعمل مولدات البخار فوق الحرجة عند ضغوط أعلى من 22 ميجاباسكال (3200 رطل لكل بوصة مربعة) ودرجات حرارة عالية تصل إلى 374 درجة مئوية (705 درجة فهرنهايت)، مما يسمح بتخفيض كثافة الماء بسلاسة دون تغيرات في الطور، حيث يتحول الماء إلى غاز بخار لا يمكن تمييزه.
عندما يتم تسخين المياه فوق درجة حرارة حرجة وتوسيعها إلى ضغط أقل دون الحرج، فهذا يعني أن التكنولوجيا قادرة على استخدام الوقود بكفاءة، مما يتيح إنتاج الكهرباء بكفاءة.
تاريخيًا، كانت مولدات البخار فوق الحرجة تسمى أحيانًا غلايات بينسون. في عام 1922، حصل مارك بنسون على براءة اختراع لتصميم غلاية تقوم بتحويل الماء إلى بخار عند الضغط العالي. تعتبر السلامة أحد الاعتبارات الرئيسية في تصميم بنسون. قبل مجيء بنسون، كانت تصميمات مولدات البخار المبكرة لا يمكنها تحمل سوى الضغوط المنخفضة نسبيًا، عادةً حوالي 100 بار (10 ميجاباسكال)، وهو المعيار الصناعي في تطوير التوربينات البخارية في ذلك الوقت. إحدى الميزات التقنية المميزة لهذه الغلايات هي أسطوانة فصل الماء/البخار المثبتة. مع استمرار تطور تكنولوجيا بنسون، انحرفت تصميمات الغلايات بسرعة عن مفهوم بنسون الأصلي.
إن الكفاءة العالية لمولدات البخار فوق الحرج أكسبتها مكانًا في صناعة الطاقة المعاصرة، مما أدى إلى تحسين الأداء العام لمحطات الطاقة.
بمرور الوقت، في عام 1957، أصبحت محطة توليد الطاقة فيلو في ولاية أوهايو بالولايات المتحدة الأمريكية أول وحدة تجارية لتوليد الطاقة بالبخار فوق الحرج في العالم، والتي يمكن أن تعمل عند مستويات فوق الحرجة لفترات قصيرة من الزمن. في عام 2012، تم افتتاح أول محطة لتوليد الطاقة بالفحم في الولايات المتحدة مصممة للعمل في درجات حرارة فوق الحرجة، وهي محطة جون دبليو توركل لتوليد الطاقة بالفحم، في أركنساس، مما يمثل مزيدًا من النضج للتكنولوجيا فوق الحرجة.
مع تقدم التكنولوجيا، يستمر الابتكار في مولدات البخار فوق الحرجة. نجحت محطة توليد الطاقة ذات الدورة المركبة للبخار والغاز في كوثام في المملكة المتحدة في تشغيل مولد بخار جديد لاستعادة الحرارة والذي يجمع بين مزايا غلاية بينسون ومزايا تصميم الغلاية الأسطوانية. بالإضافة إلى ذلك، تعد محطة ياومنغ للطاقة في الصين أول مشروع مرجعي شهدناه حتى الآن، وقد بدأ البناء في عام 2001، مما يظهر طموحات الصين في هذا المجال التكنولوجي.
في عام 2014، أعلنت وكالة الأبحاث الحكومية الأسترالية CSIRO أنها وصلت إلى أرقام قياسية جديدة لضغط ودرجة حرارة البخار فوق الحرج من خلال تطبيق الطاقة الحرارية الشمسية، مما يثبت بشكل أكبر تنوع التقنيات المستقبلية.
مع الطلب على تقنيات أكثر كفاءة وأقل انبعاثات، بدأت صناعة طاقة الفحم أيضًا في استخدام تقنيات عالية الكفاءة ومنخفضة الانبعاثات (HELE)، والتي تعتمد على توليد الطاقة من الفحم فوق الحرج وفائق الحرج. لا تعمل هذه التقنيات على تحسين كفاءة توليد الطاقة فحسب، بل تساعد أيضًا في تقليل التأثير البيئي للوقود الأحفوري.
بشكل عام، يُظهر تطوير مولدات البخار فوق الحرج اتجاهًا واضحًا: يحتاج إنتاج الطاقة في المستقبل إلى الاعتماد على تقنيات أكثر كفاءة لمواجهة تحديات الطلب العالمي على الطاقة. مع دخولنا عصرًا تتزايد فيه أهمية مصادر الطاقة المتجددة، ما هو الدور الذي يمكن أن تلعبه هذه التقنيات في مزيج الطاقة المستقبلي؟
