نتایج یک مطالعه مروری که با مشارکت پژوهشگران پژوهشگاه نیرو، دانشگاه تهران شمال و دانشگاه صنعتی مالک اشتر انجام شده، نشان میدهد بهکارگیری نانوفناوری در بخشهای مختلف نیروگاهها میتواند بازده تولید انرژی، طول عمر تجهیزات و پایداری زیستمحیطی را به طور همزمان افزایش دهد.
فناوری نانو میتواند بازده و پایداری نیروگاهها را متحول کند
افزایش راندمان نیروگاهها، کاهش مصرف سوخت، کنترل آلایندهها و افزایش طول عمر تجهیزات از مهمترین چالشهای صنعت برق در جهان به شمار میرود. در شرایطی که ارتقای بهرهوری و حرکت به سمت تولید انرژی پاک به یکی از اولویتهای اصلی صنعت نیرو تبدیل شده، فناوریهای نوین میتوانند نقش تعیینکنندهای در تحقق این اهداف ایفا کنند.
در همین راستا، پژوهشگران پژوهشگاه نیرو با همکاری دانشگاه تهران شمال و دانشگاه صنعتی مالک اشتر، در یک مطالعه مروری، کاربردهای نانوفناوری در بخشهای مختلف نیروگاه را بررسی کردهاند. نتایج این پژوهش نشان میدهد استفاده نظاممند از نانومواد میتواند عملکرد زیرسامانههای اصلی نیروگاه را بهبود داده و زمینه را برای توسعه نیروگاههای هوشمند، پاک و با بازده بالاتر فراهم کند.
بررسیها نشان میدهد در بخش احتراق، استفاده از نانوافزودنیها در سوخت مازوت، فرآیند گوگردزدایی و بهسوزی را بهبود میبخشد و به کاهش قابل توجه انتشار آلایندهها کمک میکند. همچنین در بخش حفاظت تجهیزات، پوششهای نانومتری روی پرههای توربینهای گازی و بخار، مقاومت آنها را در برابر خوردگی، خزش و خستگی حرارتی افزایش داده و عمر بهرهبرداری از این تجهیزات را طولانیتر میکند.
پژوهشگران در این مطالعه، نقش نانوفناوری را در بخشهای مختلف نیروگاه بهعنوان یک فناوری تحولآفرین برجسته کردهاند. بر اساس نتایج این بررسی، فیلترهای هوای مبتنی بر نانوالیاف با جذب مؤثر ذرات ریز، از آسیب به کمپرسورها جلوگیری کرده و مانع افت راندمان تجهیزات میشوند. از سوی دیگر، عایقهای پیشرفته مبتنی بر آئروژلهای نانوساختار، به دلیل رسانایی حرارتی بسیار پایین، تلفات انرژی در خطوط لوله و تجهیزات را به حداقل میرسانند.
این مطالعه همچنین نشان میدهد نانومواد در مدیریت منابع آب نیروگاهها نیز نقش مؤثری دارند. استفاده از این مواد در سامانههای تصفیه آب و بازیافت پساب، مصرف آب را به شکل معناداری کاهش میدهد و به افزایش پایداری زیستمحیطی نیروگاهها کمک میکند.
در بخش تجهیزات الکتریکی نیز بهکارگیری نانوکامپوزیتها در هسته ژنراتورها و ترانسفورماتورها، موجب کاهش تلفات هیسترزیس و جریانهای گردابی و در نتیجه افزایش بازده تبدیل انرژی میشود. همچنین استفاده از روانکارها و نانوسیالات حاوی نانوذرات، اصطکاک و سایش تجهیزات دوار را کاهش داده و هزینههای نگهداری و تعمیرات را کم میکند.
پژوهشگران در جمعبندی این مطالعه تأکید کردهاند که نانوفناوری دیگر یک فناوری جانبی برای صنعت نیروگاهی نیست، بلکه به یک راهبرد کلیدی برای افزایش بازده، پایداری و بهبود اقتصاد بهرهبرداری از نیروگاهها تبدیل شده است. به گفته آنها، کاهش تلفات انرژی، افزایش عمر تجهیزات، کاهش آلایندهها و مدیریت بهینه منابع آب، از مهمترین مزایای توسعه این فناوری در صنعت برق است.
با این حال، این پژوهش چالشهایی همچون هزینه تولید نانومواد در مقیاس صنعتی، الزامات ایمنی، ارزیابی اثرات بلندمدت زیستمحیطی و ضرورت تدوین مدلهای اقتصادی برای توجیه سرمایهگذاری را از موانع گسترش این فناوری برشمرده است. پژوهشگران معتقدند با رفع این چالشها، نانوفناوری میتواند به هسته اصلی طراحی و بهرهبرداری از نیروگاههای نسل آینده با حداکثر بازده و کمترین اثرات زیستمحیطی تبدیل شود.
برای مطالعه این مقاله، اینجا را ببینید
