انرژی پاک

مصرف انرژی در جهان روز به روز در حال افزایش است. با توجه به نیازهای انرژی برای آینده، تولید انرژی مورد نیاز در ظرفیت بالایی خواهد بود. تولید انرژی با ظرفیت بالا مانند سه دره جبل علی، کاشیوازاکی-کاریوا بیش از 10000 مگاوات تولید خواهد کرد. با این حال، از آنجایی که سوخت فسیلی تجدید ناپذیر است و با نرخی بالاتر از تولید مصرف می شود، در 46 سال آینده به پایان خواهد رسید. در عین حال، سوخت های فسیلی سطح عظیمی از آلودگی را برای محیط زیست ایجاد می کنند. برای کنترل آلودگی و تامین نیاز انرژی در آینده تنها گزینه انرژی پاک تجدیدپذیر است.

انرژی پاک نوعی انرژی است که از منابع تجدیدپذیر با انتشار صفر سرچشمه می گیرد. انرژی پاک در صورت مصرف، جو را آلوده نمی کند. انرژی پاک بدون ایجاد اثرات منفی بر محیط زیست، نیرو و انرژی تولید می کند.

مطابق با ابتکار RE100، که در آن صدها شرکت بزرگ قبلاً تعهد خود را برای دریافت 100 درصد انرژی خود از منابع تجدیدپذیر اعلام کرده اند، انرژی که انتشار گازهای گلخانه ای کم یا بدون کربن دارد و شامل منابع تجدیدپذیر و بدون کربن است، سازگارتر است. الزامات بالا سیستم‌های لوله‌کشی این منابع انرژی به دلیل ویژگی‌های جغرافیایی و انرژی، از جمله منابعی مانند، گاهی اوقات چالش برانگیز هستند.

• انرژی زمین گرمایی
• انرژی زیست توده
• برق آبی
• انرژی هسته ای
• انرژی هیدروژن
• نیروی خورشیدی

انرژی زمین گرمایی

تخمین زده می شود اندونزی حدود 28 گیگاوات پتانسیل زمین گرمایی برای تولید برق دارد که در حلقه آتش قرار دارد و خانه بیش از 200 آتشفشان است که 40 درصد از پتانسیل زمین گرمایی کل جهان را تشکیل می دهد. 41 آتشفشان بر فراز جزیره وجود دارد که آن را به یک منطقه لرزه خیز بسیار فعال تبدیل می کند و منابع زمین گرمایی فراوانی را فراهم می کند. بنابراین دارای بالاترین پتانسیل برای تولید انرژی است. Wayang Windu بزرگترین نیروگاه بخار فلاش در جهان است.

Wayang Windu دارای 227 مگاوات ظرفیت کل نصب شده است، به دلیل تولید برق بالا و ویژگی های جغرافیایی زمین در آنجا اغلب انبساط و انقباض حرارتی بالا، جابجایی در زمین، تغییرات ارتفاع، زمین ناهموار و همچنین نیاز به جداسازی و جابه‌جایی سیستم لوله‌کشی، ساخت یا توسعه نیروگاه‌ها، چاه‌ها و سیستم‌های لوله‌کشی که آنها را به هم متصل می‌کنند، اغلب چالش‌های متعددی را ایجاد می‌کنند و منجر به یک سناریوی لوله‌کشی پیچیده می‌شوند. جوش دائمی، اتصالات صلب قادر به ایجاد انعطاف پذیری برای جابجایی حرارتی و لرزه ای نیستند. برای کاهش این مشکلات، لوله‌های مکانیکی شیاردار مشخص شد، نصب کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر نسبت به جوش و اتصال فلنجی زمان‌بر کمتری داشت، مقدار کمی حرکت زاویه‌ای و خطی را فراهم می‌کردند، نیازهای انعطاف‌پذیری و نگهداری را برآورده می‌کردند و مزایای بیشتری را در محل ارائه می‌دادند.

گیاهان زیست توده

نیروگاه Ironbridge که در Severn Gorge، انگلستان واقع شده است، نیروگاه بزرگ زیست توده در جهان است. به عنوان سوخت موادی مانند تراشه های چوب و پوسته هسته خرما، که جایگزین پایدارتری را ارائه می دهند. خرده‌های چوب به داخل خطوط لوله منتقل می‌شوند زیرا دوغاب‌های آب با استفاده از این اتلاف در ارزش گرمایشی پایین‌تر از استفاده از خطوط لوله دوغاب آب برای احتراق مستقیم جلوگیری می‌کند، این زیست توده تحویل‌شده از طریق خطوط لوله برای فرآیندهایی مناسب است که آب حاوی بخار را تولید نمی‌کنند (مثلاً. گازی شدن آب فوق بحرانی).

گازهای طبیعی تجدیدپذیر (RNG) و سوخت‌های هیدروکربنی تجدیدپذیر که از جریان‌های زباله موجود و منابع زیست توده تجدیدپذیر و پایدار مانند فضولات حیوانی، بقایای گیاهان زراعی و ضایعات مواد غذایی توسط فرآیندهای مختلف مانند تصفیه آب، پیرولیز، گازسازی و سایر فناوری‌های ترموشیمیایی و بیوشیمیایی تشکیل می‌شوند.

همان تراشه‌هایی که در یک نفت گاز سنگین حمل می‌شوند تا 50 درصد وزنی نفت را می‌گیرند و منجر به سوختی می‌شوند که بیشتر از 30 درصد نفت بر اساس جرم و حدود دو سوم نفت بر اساس حرارت است.

 تولید خم‌هایی با شعاع بهینه‌سازی جریان می‌تواند افت فشار را به حداقل برساند و کاهش تعداد جوش‌ها می‌تواند مزایا را افزایش دهد، RNG یک ابزار انرژی مهم است.

برق آبی

منبع انرژی های تجدیدپذیر سنتی به دلیل ویژگی های جغرافیایی هند بسیار مشهور است و در بیش از 160 کشور استفاده می شود. در پروژه های نیروگاه برق آبی (HPP) معمولاً شیب تند با شرایط زمین ناهموار خواهد بود. برای تطبیق با این شرایط از لوله‌های grp به دلیل سبک‌تر بودن بیشتر استفاده می‌شود، بنابراین حمل و نقل و نصب این مواد آسان‌تر خواهد بود. عملیات انجام شده در مناطق مرتفع ممکن است باعث کاهش دما شود.

تولید برق آبی معمولی بسیار مقرون به صرفه است و در مناطق خاصی امکان پذیر نیست. زمان تغییر کرد، گام‌هایی برای استفاده مؤثرتر از انرژی آبی توسعه یافته است. انرژی شفاف با این ایده به وجود آمد که با تعمیر یک توربین کوچک در خط لوله آب موجود، این کار را ممکن کند. آنها در امتداد خطوط انتقال و توزیع تحت فشار گرانشی، خروجی پساب و سایر سیستم های انتقال لوله طراحی شده اند. این میکرو هیدروسیستم ها را می توان در آب شهری، فاضلاب، آب صنعتی، سیستم های آبیاری قرار داد.

 آنها می توانند در طیف گسترده ای از شرایط سر و جریان در داخل اکثر مواد لوله کشی رایج مانند فولاد، چدن شکل پذیر، بتن یا هر ماده ای که می تواند با لوله فولادی جفت شود کار کنند، بنابراین می توانند انرژی پاک و پایه را بدون دخالت باد فراهم کنند. و خورشیدی و بدون عواقب زیست محیطی. از آنجایی که بیشتر لوله ها زیر زمین اجرا می شوند.

انرژی هسته ای

غیر از برق آبی؛ انرژی هسته ای یکی از بالاترین منابع تولید انرژی است. اگرچه انرژی هسته‌ای تجدیدپذیر است، اما سوخت مورد نیاز تجدیدپذیر نیست، نیروگاه‌های هسته‌ای در سراسر جهان که می‌توانند 1 گیگاوات انرژی تولید کنند، مطمئن‌ترین منبع انرژی محسوب می‌شوند. شرایطی که شکافت در آن انجام می شود بسیار خصمانه است و بیشتر آنها در ساحل واقع شده اند و از آب دریا برای خنک کردن استفاده می کنند که مستلزم لوله کشی ویژه مقاوم در برابر خورندگی بالای آب شور است. به این معنی که بهترین لوله ها و لوله های فولادی ضد زنگ مورد نیاز است تا بتوانند با دما و فشار بالا همراه با خورندگی مقابله کنند. آلیاژهای نیکل نیز در صنعت هسته ای به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند زیرا یک عنصر بسیار سازگار و دارای طیف وسیعی از خواص مانند مقاوم در برابر حرارت و خورندگی.

 جدا از این که انرژی هسته ای نسل بعدی نیز موضوعی است که به طور گسترده مورد بحث قرار گرفته است، مفاهیم تاکنون شامل راکتورهای هسته ای ده ها یا حتی صدها برابر کوچکتر و پراکنده تر است. همچنین تلاش برای توسعه راکتورهای هسته ای فراساحلی، مانند سکوهای شناور که صنعت نفت و گاز از قبل استفاده می کند. آنها باید بتوانند در برابر طوفان های رده 5 مقاومت کنند و در صورت از دست دادن برق در مواقع اضطراری، منبع آب سرد دریا همیشه برای خنک کردن هسته راکتور در زمانی که هسته راکتور در زیر سکو غوطه ور می شود، در دسترس خواهد بود.

شکل 1: لوله کشی فشار بالا در نیروگاه های هسته ای

انرژی هیدروژن

در طول سال های گذشته، استفاده، تحقیق و نشان دادن انرژی هیدروژن افزایش یافته است و در حال حاضر به طور گسترده در برخی از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا در حال حاضر تحقیقات زیادی برای کاهش موانع موجود و همچنین کاهش هزینه ها با توجه به پتانسیل آن در حال انجام است. برای حمایت از انتقال انرژی پاک، در حال حاضر گاز طبیعی به عنوان منبع اصلی تولید هیدروژن در نظر گرفته می شود. آنها همچنین می توانند از سوخت های فسیلی و زیست توده، از آب یا ترکیبی از هر دو استخراج شوند.

از سوی دیگر، هیدروژن سبز (H2) با اصلاح بخار یا در غیر این صورت با تقسیم آب توسط الکترولیز به دست می آید. خواص فیزیکی و شیمیایی هیدروژن با گاز طبیعی متفاوت است، بنابراین امکان مبادله گاز طبیعی با هیدروژن در سیستم لوله گاز طبیعی موجود وجود ندارد. دوام خطوط لوله موجود هنوز یکی از عوامل محدود کننده است.

همانطور که می دانیم هیدروژن بسیار قابل اشتعال و فشرده سازی خطرناک است و همچنین می تواند لوله های فولادی و جوش های سنتی را تغییر دهد. طراحی نادرست لوله‌ها، شیرها و اتصالات این سیستم‌های لوله‌کشی می‌تواند باعث نشتی و ترک‌های کوچک شود که می‌تواند منجر به خرابی گاز تحت فشار شود.

برای طراحی خط لوله هیدروژن و سیستم لوله کشی کد لوله کشی ASME B31.12 منتشر شده است. معمولاً از فولاد کربنی و گاهی آلیاژها در کارخانه های تولید استفاده می شود.

شکل 2: شماتیک نیروگاه هیدروژنی

برای تحویل حجم زیادی از هیدروژن، از خطوط لوله موجود به عنوان گزینه اقتصادی استفاده می شود. برخی از نگرانی های فنی انتقال خط لوله عبارتند از:

• هیدروژن این پتانسیل را دارد که فولاد و جوش های مورد استفاده برای ساخت خطوط لوله را شکننده کند
• کنترل نفوذ هیدروژن و نشت
• نیاز به هزینه کمتر، فناوری فشرده سازی هیدروژن که قابل اعتمادتر و بادوام تر است

استفاده از خطوط لوله FRP برای توزیع هیدروژن یک راه حل بالقوه است، همچنین هزینه نصب برای این خطوط لوله بیش از 20٪ کمتر از خطوط لوله فولادی است زیرا در بخش هایی به دست می آیند که بسیار طولانی تر نیازهای جوش را به حداقل می رساند.