ساخت اولین توربین کلاس F تمام ایرانی به دست مهندسین گروه مپنا
صنعت برق بهعنوان یکی از زیرساختهای حیاتی هر کشور، همواره در کانون توجه بوده است. در این میان، توربینهای گازی به عنوان قلب تپنده نیروگاهها، نقش بسزایی در تولید برق ایفا میکنند. با توجه به اهمیت استراتژیک انرژی و نیاز روزافزون به تولید برق پایدار و کارآمد، توسعه فناوریهای بومی در این حوزه از اهمیت ویژهای برخوردار است.
گروه مپنا، بهعنوان پیشرو در صنعت نیروگاهسازی کشور، گامهای بلندی در جهت توسعه فناوری توربینهای گازی برداشته که یکی از مهمترین آنها، طراحی و ساخت موفق توربین MGT-75در کلاس F در داخل کشور است.
این رویداد مهم به گفته عباس فخر طباطبایی، مدیر توسعه محصول شرکت مهندسی و ساخت توربین مپنا (توگا) و مدیر طرح توسعه توربین کلاس F گروه مپنا نشان از توانمندی بالای متخصصان داخلی در دستیابی به فناوریهای پیشرفته و پیچیده دارد.
توسعه فناوری توربین گازی در ایران
در اوایل دهه ۱۳۸۰، انتقال فناوری ساخت توربینهای نیروگاهی از شرکتهای صاحب فناوری مانند زیمنس انجام شد. طی ده سال، گروه مپنا توانست با انجام فعالیتهای مهندسی و تولید به نقطه استقلال تکنولوژیک دست یابد.
در دهه دوم فعالیتها، تمرکز بر تحقیق و توسعه، گسترش دانش فنی، و طراحی محصولات بومی افزایش یافت. یکی از دستاوردهای مهم این دوره، طراحی و بهبود توربینهای گازی کلاس E بود که علاوه بر توسعه فناوری، قابلیت ارتقا و اجرای بهبودهای فنی در ناوگان موجود کشور نیز فراهم گردید.
مپنا در سال ۱۳۹۶ موفق شد در نیروگاه سیکل ترکیبی پرند، توربین کلاس E بومیسازیشده را با ارتقاهای فنی و عملکردی راه اندازی و آزمایش کند.
این اقدام نشاندهنده بلوغ فناوری و توانمندیهای داخلی در این حوزه بود و گامی مهم در راستای استقلال فناوری توربین های گاز کلاس E در آن دوره به شمار میرفت.
به گفته مدیر توسعه محصول شرکت مهندسی و ساخت توربین مپنا (توگا) در ادامه این فعالیتها هنگامی که در محصولات قبلی توربینها به عنوان نمونه توان تولیدی در حدود ۱۵۷ مگاوات با راندمان حدود ۳۴.۵ درصد قرار داشت، گروه مپنا توانست این رقم را به ۱۸۵ مگاوات با راندمان ۳۶ درصد ارتقا دهد. در این پروژه، از ابزارها، ذهنیت طراحی و پتانسیل تیم مهندسی مپنا بهره گرفته شده است و به صورت میدانی ارزیابیهای دقیقی صورت گرفت.
مهندس طباطبایی ادامه میدهد: در همان بازه زمانی، سند تحول راهبردی توربینهای گازی کلاس سنگین و خدمات نیروگاهی کشور در وزارت نیرو و پژوهشگاه نیرو با مشارکت بازیگران اصلی این صنعت در کشور در حال تدوین بوده است. این سند با حضور مسئولین و کارشناسان برجسته، از جمله قائممقام مدیرعامل وقت و مدیر تکنولوژی شرکت توگا، همچنین سایر شرکتهای فعال در این حوزه و مجامع دانشگاهی، شکل گرفت و به تصویب رسید. هدف این سند، رسیدن به فناوری توربینهای نیروگاهی کلاس F تا افق ۱۴۰۴ بود.
از سال ۱۳۹۶ پس از تکمیل پروژه ارتقای توربینهای کلاسE، فعالیتهای متناسب با این سند آغاز شد. نتیجه این تلاشها، توسعه توربین MGT-75 در محدوده توانی ۲۲۲ مگاواتی و کلاس F بود. هدف مپنا این بود که یک توربین کلاس F کاملاً بومی و ایرانی تولید کند که علاوه بر تأمین نیاز داخلی، قابلیت رقابت و صادرات را نیز داشته باشد. این توربین با توجه به شرایط اقلیمی، تنوع سوختی نوین و الزامات بهرهبرداری در کشور، طراحی و بهینهسازی شد. همچنین، مجموعه تأمین قطعات استراتژیک و زنجیره تأمین نیز در داخل گروه و کشور توسعه یافت و به نوعی ریسکهای فناوری کاهش داده شد.
با مرور شاخصهای کلان بخش برق، تا پایان سال ۱۴۰۲ ظرفیت اسمی نصبشده نیروگاههای کشور به حدود ۹۲هزار مگاوات رسیده است. این ظرفیت شامل نیروگاههای تجدیدپذیر، سیکل ترکیبی، گازی، و بخار میشود. از این مقدار، حدودا ۵۰ درصد مربوط به توربینهای گازی است که سهم قابلتوجهی را در تأمین انرژی کشور دارند.
توربینهای گاز در حال حاضر سهمی معادل ۴۸ تا ۵۰ هزار مگاوات از ظرفیت اسمی شبکه برق کشور را به خود اختصاص دادهاند. اما بخش عمدهای از این توربینها، از نوع فناوری کلاس E و پایینتر و راندمان کمتر هستند. با نگاهی کلی، تنها حدود ۵ درصد از ظرفیت اسمی شبکه به توربینهای کلاس پیشرفتهتر اختصاص دارد.
به گفته مدیر طرح توسعه توربین کلاس F گروه مپنا از حدود ۵۰ هزار مگاوات توربین گازی، تنها ۵ هزار مگاوات به توربینهای کلاس F اختصاص دارد که نسبتاً جدیدتر است. به عبارت دیگر، تنها یک دهم از این ظرفیت به فناوریهای پیشرفتهتر مربوط میشود. به همین دلیل برنامه گروه مپنا در این مقطع ، تجاریسازی و معرفی توربین کلاس F جدید به بازار است.
چنانچه در یک افق زمانی ۵ ساله ظرفیت اسمی نصبشده توربینهای کلاس F را از ۵ هزار مگاوات کنونی به دو برابر، یعنی حدود ۱۰هزار مگاوات مورد افزایش قرار دهیم، تأثیر قابلتوجهی بر رفع ناترازی انرژی و کاهش مصرف سوخت نیروگاهها خواهد داشت.
مهندس طباطبایی افزود: در این حالت اگر توربینهای جدید در سیکل ساده بهرهبرداری شوند، معادل یک میلیارد مترمکعب گاز صرفهجویی خواهد شد. در صورت افزودن این ظرفیت به سیکل ترکیبی، صرفهجویی سوخت به حدود چهار میلیارد مترمکعب گاز خواهد رسید. این مقدار صرفهجویی علاوه بر کاهش هزینههای انرژی، به کاهش اثرات مخرب زیستمحیطی نیز کمک شایانی خواهد کرد.
اثر سیاستگذاریهای اقتصادی بر توسعه توربینها
تامین مالی متناسب با نیازمندیهای بازار برق و انرژی، یعنی دسترسی به تسهیلات بلند مدت کم بهره و یا منابع فاینانس خارجی، از جمله چالشهایی است که تاکنون زمینه توسعه نیروگاههای پیشرفته بر پایه توربین های کلاس F در کشور را کند کرده است.
علاوه بر این یارانه سوخت در حوزه نیروگاهی منجر به کاهش ارزش راندمان در نیروگاهها شده و این موضوع از نظر اقتصادی از جذابیت سرمایهگذاری در حوزههای زیرساختی مانند توربینهای گازی پیشرفته با راندمان بالا یا سایر فناوریهای کاسته است.
از سوی دیگر، سرمایهگذاری در این حوزهها نیازمند سیاستگذاریهای کلان و شفاف است؛ چرا که توسعه این فناوریها مستلزم هزینههای سنگین است و بازگشت سرمایه نیز زمانبر است. به عنوان مثال، فرآیند ساخت و راهاندازی یک نیروگاه از زمان تصمیمگیری تا بهرهبرداری، در سیکل ساده حدود ۱۸ ماه و در سیکل ترکیبی حدود ۳۶ ماه به طول میانجامد.
نقش دولت و سیاستگذاران در این میان بسیار حائز اهمیت است. ایجاد انگیزههای لازم برای سرمایهگذاران، کاهش موانع اداری و تامین مالی از جمله اقداماتی است که میتواند به توسعه این صنعت کمک کند. شرکتهای فعال در این حوزه نیز باید با ارائه راهکارهای فناورانه و حل مسئلههای زیرساختی، نقش خود را در ارتقای صنعت انرژی کشور ایفا کنند.
شکستن انحصار در ساخت قطعات توربینهای کلاس F
سطح فناوری در حوزه ساخت قطعات توربینهای کلاسF بسیار بالا است و این به دلیل مواد استفاده شده، دقت بالای ساخت، حجم عملیات ماشینکاری و پیچیدگیهای فرآیندی است. عملیات در این بخش پیچیدگی بالایی دارد و هزینههای آن به طور طبیعی بالا است؛ با این حال مپنا توانسته انحصار در تولید قطعات ریختهگری این توربینها را پشت سر بگذارد و این امکان را فراهم آورده که این قطعات با هزینهای منطقی و اقتصادی در دسترس صنعت کشور باشد.
به گفته مدیر طرح توسعه توربین کلاس F گروه مپنا این تغییر در فرآیند تولید به ما این اجازه را میدهد که یک راهکار منطقی و اقتصادی برای تامین قطعات مورد نیاز و حفظ آمادگی نیروگاهها ارائه دهیم. یکی از مهمترین نکات در این زمینه، توانایی مپنا در تامین و تحویل به موقع قطعات است که باعث میشود نیروگاههای پیشرفته به طور مستمر در حال بهرهبرداری باقی بمانند.
MGT-75 اولین توربین کلاس F تمام ایرانی
اکنون در آستانه رونمایی از اولین توربین کلاس F تمام ایرانی (MGT-75) قرار قرار گرفته است. این توربین دارای سطح فناوری بسیار بالایی است و در حوزه توربینهای گازی در دنیا از جایگاه رقابتی خوبی برخوردار است. به طور خاص، این توربین در زمره یکی از بالاترین راندمان و عملکرد در محدوده توانی خود در دنیا دارد. هدفگذاری مپنا این اینگونه بود که توربین MGT-75 بتواند در حدود ۲۲۰ مگاواتی، بالاترین راندمان قابل حصول را داشته باشد و در عین حال قابلیت استفاده از هیدروژن در ترکیب با گاز طبیعی همراستا با جدیدترین محصولات روز دنیا در این صنعت را داشته باشد.
توربینهای کلاس F گروه مپنا به دلیل راندمان بالا، قابلیت اطمینان بیشتر و اثرات زیستمحیطی کمتر در تولید انرژی برق بسیار مؤثر هستند. به ازای هر یک درصد افزایش راندمان در توربین گاز، حدود ۲.۵درصد کاهش CO₂ در تولید برق داریم که این یک دستاورد بزرگی در صنعت برق کشور است. به این معنا که تفاوت راندمان کلاس F و E در حدود ۴ درصد است. با این فناوری، در افق زمانی پنج تا ۱۰ ساله، میتوانیم گامهای بلندی در راستای بهبود تولید برق و کاهش اثرات زیست محیطی ناشی از آن در کشور برداریم.
مهندس طباطبایی، مدیر توسعه محصول شرکت توگا در ادامه افزود: در حال حاضر در کشور حدود ۱۵ توربین کلاس F نصب شده است و به زودی یک توربین دیگر نیز اضافه خواهد شد. قطعات استراتژیک این توربینها نیز به صورت بومی در دست تولید است و از طریق پشتیبانی دقیق میتوانیم این ناوگان را به طور کامل پوشش دهیم. همچنین، ظرفیت و دانش تعمیرات و سرویسدهی به این توربینها تا سطح تعمیرات اساسی داخل کشور نیز توسط گروه مپنا فراهم شده است.
در نهایت، پس از رفع نیاز داخلی کشور و با توجه به پتانسیلهای موجود، امکان صادرات خدمات مهندسی و قطعات پیشرفته این توربینها میتواند فرصتی عالی برای ارزآوری و تأمین نیازهای بازارهای برق و انرژی منطقه باشد. در مجموع، مپنا توانسته است قدمهای مثبتی در این راستا برای کشور عزیزمان ایران بردارد و امید داریم متخصصان گروه مپنا همچون همیشه نقشی مهم و سازنده در آینده صنعت کشور ایفا کنند.