سلاح نانو در برابر بحران برق؛ فیلترهای ایران‌ساخت برای مهار ناترازی

به گزارش رکنا ، صنعت برق ایران در سال‌های اخیر با چالش فزاینده ناترازی میان عرضه و تقاضا مواجه بوده است؛ به‌گونه‌ای که برآوردهای شبکه سراسری نشان می‌دهد در سناریوی واقع‌بینانه، میزان ناترازی توان در اوج مصرف تابستان سال 1405 به حدود 13 هزار و 640 مگاوات خواهد رسید.

اگرچه توسعه ظرفیت‌های جدید و تجدیدپذیر بخشی از راهبرد کلان کشور است، اما کسری‌های بحرانی که عمدتاً در 18 درصد از ساعات اوج مصرف رخ می‌دهند، لزوماً نیازمند احداث نیروگاه‌های جدید و زمان‌بر نیستند و مدیریت بهینه‌سازی دارایی‌های موجود می‌تواند راهگشا باشد.

در این میان، راندمان نیروگاه‌های حرارتی کشور که به تازگی از مرز 40 درصد عبور کرده است، وابستگی مستقیمی به سلامت قطعات و تجهیزات دوار نظیر توربین‌ها و کمپرسورها دارد. استفاده از سیستم‌های فیلتراسیون صنعتی یکی از ارکان اساسی در حفاظت از این تجهیزات است. فیلترهای ورودی با جلوگیری از نفوذ ذرات مخرب و مدیریت بهینه جریان سیالات، نقش کلیدی در افزایش ایمنی، کاهش استهلاک و تضمین تولید پایدار و مقرون‌به‌صرفه انرژی ایفا می‌کنند.

مکانیسم‌های فیلتراسیون و تاثیر آن بر عملکرد توربین‌ها

عملکرد توربین‌های گازی و تجهیزات حساس نیروگاهی به‌شدت تحت تاثیر کیفیت هوا و روغن‌های روانکار قرار دارد. در بخش فیلتراسیون هوا، گرفتگی منافذ فیلترهای سنتی موجب پدیده‌ای مخرب به نام «افت فشار» در ورودی کمپرسور می‌شود که مستقیماً دبی هوای ورودی و به تبع آن راندمان چرخه تولید را کاهش می‌دهد.

فناوری‌های نوین فیلتراسیون با بهره‌گیری از فرآیند الکتروریسی و ایجاد لایه‌های پلیمری (مانند پلی‌آمید) با ضخامت کمتر از 100 نانومتر، ساختاری شبکه‌ای ایجاد می‌کنند که بدون ایجاد مقاومت در برابر جریان هوا، راندمان جذب آلاینده‌ها را به‌شدت بالا می‌برد.

بررسی‌های فنی نشان می‌دهد در حالی که فیلترهای سلولزی معمولی تنها توانایی جذب حدود 70 درصد از ذرات 2 میکرونی را دارند، فیلترهای پوشش‌داده‌شده با الیاف پیشرفته این میزان را به 96 درصد ارتقا می‌دهند و در عین حال افت فشار ناچیزی را به سیستم تحمیل می‌کنند.

علاوه بر هوای ورودی، تصفیه روغن‌های روانکار توربین نیز برای ممانعت از تشکیل ذرات ارگانیک موسوم به «وارنیش» ضروری است. تشکیل رسوبات وارنیش در دمای زیر 50 درجه سانتی‌گراد موجب کاهش انتقال حرارت، گرفتگی فیلترها و افزایش دمای یاتاقان‌ها می‌شود که در نهایت به افت راندمان و توقف‌های برنامه‌ریزی‌نشده می‌انجامد. استفاده از فیلترهای عمقی پیشرفته توانسته است این معضل را در نیروگاه‌های کشور به‌طور چشمگیری مهار کند.

بومی‌سازی تجهیزات و ارزش‌آفرینی اقتصادی

در پاسخ به نیازهای زیرساختی و با هدف رفع وابستگی در تامین تجهیزات راهبردی، شرکت‌های دانش‌محور داخلی گام‌های موثری در بومی‌سازی فیلترهای نیروگاهی برداشته‌اند. در حال حاضر، سه شرکت پیشگام و فعال در حوزه فناوری نانو شامل «فیلتر بهران»، «آزاد فیلتر» و «فیلتر دیلمان» تامین‌کنندگان اصلی این قطعات در کشور محسوب می‌شوند که با بهره‌گیری از تکنولوژی نانوالیاف و ادغام این فناوری‌های پیشرفته در خطوط تولید خود، نیاز صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و نیروگاهی را برطرف کرده‌اند.

داده‌های عملیاتی و اقتصادی مرتبط با عملکرد این سه شرکت در بازار فیلترهای صنعتی، نشان‌دهنده یک الگوی موفق از ارزش‌آفرینی است. بررسی خروجی مالی این شرکت‌ها نشان می‌دهد که حجم فروش تجمیعی آن‌ها در بازه زمانی 1397 تا 1403 بالغ بر 2800 میلیارد ریال بوده است.

از منظر پیامدهای عملیاتی در شبکه، استفاده از این محصولات از طریق افزایش مستقیم راندمان تولید، به کاهش مشکل ناترازی برق کشور کمک شایانی کرده است. همچنین بررسی اثرات زیرساختی و راهبردی این تجهیزات حاکی از آن است که اتکا بر این توانمندی بومی، مسیر تامین انرژی پاک، مقرون‌به‌صرفه و پایدار را هموارتر ساخته است.

اهرم اقتصادی فیلتراسیون: مطالعه موردی نیروگاه دماوند

ارزیابی‌های بین‌المللی نشان‌دهنده تاثیر شگرف بهینه‌سازی جریان هوا بر بازدهی توربین‌هاست. مطالعات مرجع شرکت دونالدسون ثابت کرده است که استفاده از فیلترهای پیشرفته با کاهش افت فشار، می‌تواند منجر به افزایش 1/4 درصدی در بهره‌وری تولید برق توربین‌های گازی شود.

با در نظر گرفتن متغیرهای عملیاتی و اقلیمی ایران و لحاظ کردن حاشیه اطمینان، در صورت فرض دستیابی به تنها نیمی از این استاندارد (معادل افزایش 0/7 درصدی بهره‌وری)، نتایج خیره‌کننده‌ای در مقیاس صنعتی به دست می‌آید.

به‌عنوان نمونه، نیروگاه سیکل ترکیبی دماوند با ظرفیت اسمی 2700 مگاوات مورد ارزیابی قرار گرفته است. با احتساب 8000 ساعت کارکرد سالانه این نیروگاه، بهبود 0/7 درصدی در راندمان، منجر به تولید سالانه 151 هزار مگاوات‌ساعت برق مازاد می‌شود.

اهمیت این دستاورد زمانی روشن‌تر می‌شود که این حجم از تولید اضافه به ارزش ریالی تبدیل شود. بر اساس گزارش‌های عملکرد و صورت‌های مالی شرکت توانیر، ارزش اقتصادی و هزینه تولید این میزان برق اضافی طی سال‌های 1400 تا 1403، به رقمی بالغ بر 4070 میلیارد تومان می‌رسد. به عبارت دیگر، استفاده از قطعات مصرفی بومی با حجم فروش 280 میلیارد تومان در کل کشور، توانسته است تنها در یک نیروگاه از عدم‌النفعی معادل 4070 میلیارد تومان جلوگیری کند که نشان‌دهنده یک نسبت بازگشت سرمایه استثنایی در مقیاس ملی است.

مدیریت چالش ناترازی برق در کشور، رویکردی چندوجهی می‌طلبد که در آن، حفظ و ارتقای ظرفیت‌های موجود اهمیتی هم‌تراز با توسعه ظرفیت‌های جدید دارد. تحلیل فنی و اقتصادی تجهیزات فیلتراسیون نشان می‌دهد که چگونه مداخلات مهندسی در مقیاس خرد، نظیر پوشش‌دهی الیاف فیلترها و کاهش مقاومت در برابر جریان هوا، می‌تواند به نتایج کلان در سطح شبکه سراسری منجر شود.

بومی‌سازی و تولید فیلترهای نیروگاهی توسط قطب‌های صنعتی و شرکت‌های فعال دانش‌بنیان ایرانی در حوزه نانو نظیر بهران، آزاد و دیلمان فیلتر، اثبات کرده است که سرمایه‌گذاری بر روی فناوری‌های پیشرفته محافظتی، علاوه بر صیانت از تجهیزات گران‌قیمت دوار، ارزان‌ترین و سریع‌ترین مسیر برای تزریق صدها هزار مگاوات‌ساعت برق مازاد به شبکه است. تداوم حمایت از این زنجیره تأمین و استانداردسازی تجهیزات مصرفی نیروگاه‌ها، گامی استوار در جهت پایداری شبکه برق و توسعه اقتصاد دانش‌محور انرژی خواهد بود.