كيفية مقارنة تكلفة تشغيل مجموعة مولدات تعمل بالغاز الطبيعي بقدرة 250KW

تبدأ مقارنة تكاليف التشغيل بالرقم الذي تخفيه العديد من عروض الأسعار أمام أعين الجميع: استهلاك الغاز عند الحمل الفعلي المتوقع تشغيله، وليس عند نقطة اختبار مثالية. قد تبدو مجموعة مولد الغاز الطبيعي بقدرة 250KW اقتصادية على الورق إذا تم احتساب استهلاك الوقود عند الحمل الكامل وفي ظل جودة غاز مستقرة، إلا أن العديد من المنشآت تعمل لساعات طويلة عند حمل جزئي، مع تقلب محتوى الميثان، وتغير ضغط الدخول، أو تكرار دورات التشغيل والإيقاف. وبمجرد تغير هذه الظروف، قد تتغير تكلفة كل kWh بدرجة كافية لتغيير ترتيب وحدتين متماثلتين تقريبًا من الناحية الفنية.

تتمثل أول مقارنة مفيدة في تكلفة الوقود لكل kWh فعلي. اطلب بيانات استهلاك الغاز عبر عدة نطاقات للحمل، مثل 50% و75% و100%، وتأكد من توضيح ظروف الغاز المرجعية بوضوح. إذا قدم أحد الموردين الاستهلاك بوحدة Nm3/h بينما قدم مورد آخر مجرد تقدير عام، فلا يمكن مقارنة الأرقام بعد. كما تحتاج إلى معرفة ما إذا كان المحرك يستخدم نظام احتراق فقير، وكيف تتم إدارة نسبة الهواء إلى الوقود، وما إذا كان نظام التحكم بحلقة مغلقة متضمنًا. تؤثر هذه التفاصيل في استقرار الاحتراق، خصوصًا عندما لا يكون تركيب الغاز في الموقع ثابتًا.

يجب توحيد تكلفة الوقود قبل أي شيء آخر

يمكن لوحدتين بقدرة 250KW أن تعرضا قدرة خرج اسمية متشابهة، مع اختلاف تكاليف التشغيل الفعلية، لأن أساس احتساب الوقود مختلف. فقد تختلف القيمة الحرارية ومحتوى الرطوبة وآثار الكبريت وسلوك الضغط للغاز الطبيعي القادم من خط أنابيب، والغاز المصاحب من حقل نفطي، والغاز القادم من نظام معالجة صغير. وإذا لم يحدد عرض السعر القيمة الحرارية الصافية المتوقعة أو نطاق الميثان المقبول، فإن أي حساب للتكلفة يظل مؤقتًا.

تتمثل الطريقة العملية في حساب ما يلي:

• استهلاك الغاز بالساعة عند نطاق الحمل المستهدف،
• تكلفة الوقود المعدلة بناءً على جودة الغاز الفعلية المتاحة في الموقع،
• التكلفة لكل kWh صافي بعد خصم استهلاك المكونات المساعدة، مثل المراوح والمضخات وأجهزة منظومة الغاز وأنظمة التحكم.

غالبًا ما يتم تجاهل هذه النقطة الأخيرة. فالخرج الصافي أهم من الخرج الإجمالي عند مقارنة تكلفة التشغيل. وإذا كانت إحدى الحزم تتطلب أحمالًا طفيلية أكبر بسبب التهوية أو تكييف الغاز، فقد لا تعكس الكفاءة المعلنة كمية الكهرباء التي يمكنك استخدامها فعليًا.

تكلفة الصيانة ليست رقمًا سنويًا ثابتًا

بالنسبة إلى مجموعة مولد الغاز الطبيعي بقدرة 250KW، يجب مقارنة الصيانة وفقًا لفترة الخدمة، ونطاق قطع الغيار، وإمكانية وصول العمال، ومدة التوقف. وقد تكون قائمة قطع الغيار الأولية المنخفضة مضللة إذا كانت شمعات الإشعال ومكونات الإشعال والصمامات أو الأجزاء المرتبطة بالشاحن التوربيني تحتاج إلى الاستبدال بوتيرة أكبر في ظروف التشغيل الميدانية. وتؤثر جودة الغاز مباشرة في هذا الجانب. فعادةً ما يدعم الغاز الجاف والنظيف القادم من خط الأنابيب تخطيطًا أكثر استقرارًا للصيانة مقارنة بالغاز الذي يحتوي على ملوثات أو بقايا زيت أو ضغط غير منتظم.

تحقق بدقة مما إذا كان جدول الصيانة يعتمد على ساعات تشغيل المحرك أو kWh المولدة أو مزيج من كليهما. فالوحدات التي تعمل بأحمال منخفضة لفترات طويلة قد تراكم ساعات خدمة دون إنتاج طاقة يتناسب معها، مما يرفع تكلفة الصيانة لكل kWh. ومن ناحية أخرى، قد تبرر الوحدة المستخدمة لتوفير الطاقة الأساسية المستمرة استخدام مكونات ذات جودة أعلى إذا كانت فترة الإصلاح الشامل أطول وكان من السهل توقع فترة التوقف.

كما تؤثر إمكانية الوصول لأعمال الخدمة في الحسابات. فقد يقلل تصميم الحاوية أو الغلاف العازل للصوت من أعمال الموقع والتعرض للعوامل البيئية، لكنه يجب أن يتيح أيضًا وصولًا سهلًا إلى المرشحات ومكونات الإشعال ودوائر التبريد وخزائن التحكم. وعند إجراء المقارنة المرجعية للمشروعات الأكبر، توضح حزمة مرجعية مثل350-700kW Containerized Germany-MAN-Gas-Engine Generator/CHP Set نوع تفاصيل المواصفات التي تستحق طلبها حتى عندما تكون السعة المستهدفة 250KW، إذ تؤثر طريقة بدء التشغيل، ووضع تنظيم السرعة، وطريقة التحكم في الوقود، وبنية الإشعال، ومنطق التشغيل الآلي في تعقيد الخدمة واستقرار التشغيل.

يغير نمط الحمل التكلفة الفعلية أكثر مما توضحه العديد من جداول البيانات

ينتج المولد الذي يعمل بالقرب من نطاق الحمل ذي الكفاءة العالية عادةً منحنى تكلفة أكثر استقرارًا من مولد ذي سعة زائدة ويعمل بحمل منخفض. وإذا كان الطلب في الموقع ينخفض غالبًا عن 250KW، فقد تقضي الوحدة جزءًا كبيرًا من عمرها في نطاق أقل كفاءة، مع استهلاك أعلى للغاز لكل kWh وزيادة ترسبات الكربون أو إجهاد الإشعال. وفي هذه الحالة، قد يتحول خيار الشراء الأرخص إلى أصل التشغيل الأعلى تكلفة.

كما أن السلوك العابر مهم أيضًا. فقد تؤدي عمليات بدء تشغيل المحركات الكبيرة والضواغط المتقطعة والتشغيل المتوازي مع مصدر آخر إلى تقلبات متكررة في الحمل. وينبغي قراءة عرض السعر بالتزامن مع فلسفة التحكم، إذ تؤثر استجابة منظم السرعة وتنظيم الجهد وسلوك المزامنة في الاستقرار واستهلاك الوقود أثناء التشغيل الفعلي. وإذا كانت إحدى الوحدات تدعم التشغيل الآلي بمفتاح واحد، والتوازي، ومنطق الإيقاف، فقد يقلل ذلك تدخل المشغل وخسائر بدء التشغيل في الأنظمة التي تتكرر فيها دورات التشغيل. لكنه لا يخفض التكلفة تلقائيًا، إلا أنه قد يقلل أوجه عدم الكفاءة الخفية الناتجة عن التسلسل اليدوي المتكرر والتشغيل خارج المواصفات.

لا تفصل تكلفة التركيب عن تكلفة التشغيل في وقت مبكر جدًا

تبدو بعض النفقات وكأنها تخص النفقات الرأسمالية فقط، لكنها تؤثر لاحقًا في ميزانية التشغيل كل شهر. إذ يؤثر تحديد حجم منظومة الغاز واستقرار ضغط الأنابيب وتصميم التهوية والضغط العكسي للعادم ومحاذاة الأساس وتصميم نظام التبريد، كلها، في كفاءة تشغيل المحرك. وقد يؤدي عدم ملاءمة حجم العادم أو ارتفاع درجة الحرارة داخل الغلاف إلى خفض أداء الاحتراق وتقليل عمر المكونات. ويصبح ذلك مشكلة في تكلفة التشغيل، وليس مجرد عيب في التركيب.

كما يمكن أن يؤثر النقل وتجميع الموقع في نفقات الصيانة اللاحقة. فقد تقلل المنصة التي تصل كحزمة متكاملة من المصنع من أعمال المحاذاة وأخطاء التوصيلات، بينما قد يؤدي التسليم المنفصل الذي يتطلب إعادة تجميع واسعة في الموقع إلى تأخيرات في التشغيل التجريبي أو مشكلات موثوقية لاحقة إذا لم تتم المحافظة بدقة على حدود السماح. وبالنسبة إلى المواقع النائية، ينبغي إدراج تكاليف لوجستيات قطع الغيار في المقارنة منذ البداية. فقد يتسبب محرك منخفض التكلفة يصعب الحصول على قطعه في فترات توقف أطول وتكلفة طاقة فعلية أعلى.

قد تغير إمكانات CHP أساس المقارنة

إذا كان الموقع قادرًا على استخدام الحرارة المستعادة، فلا ينبغي تقييم تكلفة تشغيل مولد الغاز بناءً على الكهرباء وحدها. إذ يمكن لحرارة مياه غلاف المحرك وحرارة العادم وأحيانًا حرارة هواء الشحن أن تعوض وقود الغلاية أو الطلب على التسخين في العمليات. وفي تطبيقات التوليد المشترك للكهرباء والحرارة، يمكن لقيمة الخرج الحراري القابل للاستخدام أن تغير الترتيب الاقتصادي بين مجموعات المولدات بدرجة ملحوظة. ويكتسب ذلك أهمية خاصة عند مقارنة حزمة قياسية لإنتاج الطاقة فقط بمعدات مصممة وفق منطق CHP وأنظمة التحكم والتكامل الحراري.

ومع ذلك، لا ينبغي احتساب استعادة الحرارة إلا إذا كان هناك حمل حراري فعلي ومستمر. فلا ينبغي إدخال الحرارة المهدرة التي لا يوجد استخدام موثوق لها في نموذج التكلفة باعتبارها وفورات مضمونة. ففي العديد من التقييمات، تدخل الافتراضات غير الواقعية إلى جدول البيانات في هذه المرحلة.

أخطاء المقارنة الشائعة

• استخدام استهلاك الوقود عند الحمل الكامل باعتباره المعيار الوحيد للوقود، رغم أن الموقع نادرًا ما يعمل عند الحمل الكامل.
• تجاهل احتياجات المعالجة المسبقة للغاز. فإذا كانت هناك حاجة إلى الترشيح أو تنظيم الضغط أو نزع الماء أو إزالة الكبريت، فيجب إدراج استهلاك المكونات المساعدة والصيانة ضمن تكلفة التشغيل.
• افتراض فترة الإصلاح الشامل نفسها لجميع مستويات جودة الغاز ودورات التشغيل.
• مقارنة الوحدات ذات المنصة المفتوحة والوحدات الحاوية دون مراعاة الاختلافات في متطلبات التهوية والعزل الصوتي وإمكانية الوصول للخدمة.
• إغفال دعم التشغيل التجريبي وتكامل أنظمة التحكم ومنطق الحماية، وهي عوامل قد تقلل حالات الفصل غير المرغوب فيها أو التشغيل غير المستقر.

يجمع نموذج المقارنة الموثوق عادةً خمسة مدخلات: نمط الحمل الفعلي، ومواصفات الغاز المحلية، وفترة الصيانة لكل مكون، واستهلاك الطاقة المساعدة، وساعات التشغيل السنوية المتوقعة. وبعد توحيد هذه العناصر، تصبح مقارنة تكلفة تشغيل مجموعة مولد الغاز الطبيعي بقدرة 250KW بين الموردين وأنواع الحزم المختلفة أسهل بكثير. وإذا كان أي عرض سعر لا يستطيع توفير هذا المستوى من التفاصيل، فينبغي اعتبار التكلفة الظاهرية المنخفضة غير مكتملة، لا تنافسية.