الكتاب الإلكتروني لاستعادة الطاقة
12 مارس, 2024
دائمًا ما تمثل الاستفادة من استعادة الطاقة الخيار الذكي عندما تمتلك ضاغطًا وتُشغِّله. تعرف على المزيد عن استعادة حرارة الضاغط، ومزاياها، ومجموعة استخداماتها الكبيرة المثيرة للإعجاب.
ما المقصود بالحرارة المهدرة في العمليات الصناعية؟
تنشأ الحرارة المهدرة كمنتج ثانوي للعمليات الصناعية المختلفة، وهي مصطلح يشير إلى الطاقة غير المستفاد منها بشكل كامل. تُطلق المعدات أو الآلات أو الأنظمة الصناعية حرارة زائدة في أثناء تشغيلها. ستجد في هذه المقالة مجموعة واسعة من المواضيع المرتبطة بالسؤال السابق.
يشير مصطلح الحرارة المهدرة في العمليات الصناعية على وجه التحديد إلى الحرارة المتبقية الناتجة من العمليات الصناعية، مثل التصنيع وتوليد الطاقة والإنتاج الكيميائي والتكرير، على سبيل المثال فقط. وغالبًا ما تتضمن هذه العمليات تحويل الطاقة أو استخدام الحرارة لتنفيذ عمليات محددة. لا تستخدم العمليات كل الطاقة الداخلة؛ فبعض هذه العمليات تُطلق حرارة وتكون غير مفيدة.
قوانين الديناميكا الحرارية
لفهم مصطلح الحرارة الزائدة، يجب أن نتناول قوانين الديناميكا الحرارية. يقول القانون الثاني إنه عند تحويل فرق درجة الحرارة إلى طاقة، كما في المحرك الحراري، تنشأ الحرارة المهدرة. بعبارة أخرى، لا يمكن لعملية تحويل الطاقة أن تكون فعالة بشكل مثالي، فسيحدث دائمًا تسرب لبعض الحرارة.
تنشأ من العمليات الصناعية المختلفة كمية كبيرة من الحرارة كمنتج ثانوي. تعمل أنظمة التبريد أو أنابيب العادم على إطلاق هذه الحرارة الزائدة إلى الهواء، ولا يتم استخدامها لأي غرض مفيد.
ورغم أن الحرارة الزائدة تعدُّ من قبيل "الطاقة المهدرة" لأنها لا تُستخدم مباشرةً في غرضها الأصلي، فإنها لا تزال قادرة على الاحتفاظ بكميات كبيرة من الطاقة. تستخدم الكثير من الصناعات أنظمة استرداد الحرارة المهدرة لتجميع الحرارة واستخدامها، وتحسين كفاءة استهلاك الطاقة، وخفض التكاليف، وخفض الانبعاثات الكربونية.
أين تُفقد الحرارة داخل المصنع؟
في غرفة الضاغط، يشير مصطلح الحرارة المهدرة إلى الحرارة الزائدة الناتجة من تشغيل أجهزة الضغط والمعدات ذات الصلة. تُستخدم أجهزة الضغط في العمليات الصناعية لزيادة ضغط الغاز أو الهواء. تتضمن هذه العملية عادةً تحويل الطاقة الكهربائية أو الميكانيكية إلى حرارة.
عند ضغط الغاز، تستخدم أجهزة الضغط الطاقة وتنتج الحرارة منها كمنتج ثانوي. تطلق المعدات الحرارة في المناطق المحيطة، وهو ما يسهم في زيادة إجمالي درجة الحرارة في غرفة جهاز الضغط.
قد يتطلب التعرّف على المصادر المحددة للحرارة المهدرة تقييمًا ميدانيًّا وفهمًا للعمليات الجارية في المصنع ومعداته.
للعثور على مصادر الحرارة المهدرة وتحديد ما إذا كان يمكن استخدامها بشكل أكثر فعالية أم لا، يجب إجراء عملية تدقيق للطاقة. من الجيد كذلك استشارة اختصاصيي الطاقة. فبمقدور هؤلاء تحليل استخدامات المصنع للطاقة والعمليات الجارية فيه لتحديد مناطق معينة تتولد فيها الحرارة المهدرة. يمكنك أيضًا تلقي توصيات حول استرداد الحرارة واستخدامها، وهو ما يساعدك في تقليل تكلفة الطاقة وتقليص التأثير في البيئة.
تؤدي العمليات الصناعية إلى تحويل الطاقة من شكل إلى آخر، مثل حرق الوقود لتوليد الكهرباء أو توليد البخار لأغراض التدفئة.
في أثناء عمليات تحويل الطاقة هذه، يطلق النظام كمية كبيرة من الحرارة كمنتج ثانوي.
المصادر الشائعة للحرارة المهدرة
- أجهزة الضغط: تقوم بزيادة ضغط الغاز وإنتاج الحرارة المهدرة في أثناء التشغيل.
- مياه العمليات: يمكن أن تؤدي العمليات الصناعية التي تتطلب تدفئة المياه أو تبريدها إلى نشأة الحرارة المهدرة. وفي أماكن مثل مصافي التكرير، ومحطات المواد الكيميائية، ومحطات الطاقة، فإن الحرارة المهدرة موجودة في المياه التي تخرج من أنظمة التبريد.
- الغلايات والأفران الصناعية: يمكن أن يؤدي استخدامهما في التدفئة أو توليد البخار إلى توليد حرارة مهدرة كمنتج ثانوي.
- غازات العادم: تؤدي العديد من العمليات الصناعية إلى إنتاج غازات عادم ساخنة كمنتج ثانوي. ويشمل ذلك عمليات الاحتراق في محطات الطاقة، والأفران، والغلايات، والمحركات. تحتوي مخلفات الغازات على كمية كبيرة من الطاقة الحرارية التي يمكن استخدامها.
- أنظمة التبريد: غالبًا ما تستخدم العمليات الصناعية أنظمة التبريد للتخلص من الحرارة الزائدة التي تتولد في أثناء العمليات. تولّد أبراج التبريد، ووحدات التكثيف، ووحدات التبريد، وأنظمة تكييف الهواء الحرارة المهدرة التي تُمكننا استعادتها.
- الأفران الصناعية: تستخدم في صناعات مختلفة، مثل معالجة الأغذية وصناعة السيراميك والمعادن. وهي تُستخدم في عمليات كثيفة الحرارة، مثل التجفيف والخَبز والمعالجة الحرارية. تُنتج هذه الآلات حرارة مهدرة تُمكن إعادة تدويرها واستخدامها مرةً أخرى. فهي تنتج حرارة مهدرة تُمكن إعادة تدويرها.
- المحركات والتوربينات: تنتج وحدات توليد الطاقة، مثل المحركات والتوربينات، الحرارة المهدرة في أثناء عملية الاحتراق.
- العمليات الصناعية: مثل صناعة الصُلب وإنتاج الزجاج، ويتولد منها حرارة مهدرة كمنتج ثانوي. وتولّد التفاعلات الكيميائية كذلك الحرارة في أثناء التصنيع.
- تستخدم العديد من الصناعات البخار على نطاق واسع في أنظمة البخار لأغراض مثل التدفئة والتعقيم وتوليد الطاقة. يمكن أن يكون البخار المكثف وذو الضغط المنخفض الصادر من هذه الأنظمة أحد مصادر الحرارة المهدرة.
- المعدات الصناعية: مثل الماكينات والمحركات والمحولات، يمكن أن تنتج الحرارة المهدرة في أثناء التشغيل في العمليات الصناعية. يمكنك استرداد هذه الحرارة وإعادة استخدامها.
- المبادلات الحرارية: كثيرًا ما تُستخدم المبادلات الحرارية في أعمال الصناعة لنقل الحرارة من وسيط إلى آخر، وذلك في مختلف العمليات الصناعية. وإذا لم تُستخدم لتحسين نقل الحرارة، فمن الممكن أن تولد حرارة مهدرة.
من الصعب تجنب الحرارة المهدرة، ولكن يمكن استخدامها بطرق جديدة لجعل ممارسات التعامل مع الطاقة أكثر استدامةً. تعرّف على المزيد حول تقنيات التعامل مع الحرارة المهدرة. وبينما نواصل تطوير تقنيات أكثر نظافةً، دعونا أيضًا ننظر في كيفية تحقيق أقصى استفادة من كل وحدة أساسية من الطاقة، حتى تلك التي تبدو في الظاهر من "الطاقة المهدرة".