هل يمكن الاعتماد على مولدات الغاز الطبيعي أثناء انقطاع التيار الكهربائي؟

في اللحظة التي تتعطل فيها شبكة الكهرباء أثناء عاصفة شديدة أو موجة حارة شديدة، يبدأ نوع معين من القلق. ولا يتعلق الأمر فقط بانطفاء الأضواء؛ يتعلق الأمر بالمدة التي سيبقون فيها بالخارج. يواجه أصحاب المنازل ومديرو المرافق على الفور سؤالًا بالغ الأهمية: هل سيستمر مصدر الطاقة الاحتياطية فعليًا؟ في حين أن خيارات الديزل والبنزين كانت هي الحلول التقليدية، إلا أنها تأتي مع ساعة موقوتة متصلة بخزانات الوقود الخاصة بها. لقد حول هذا الواقع الانتباه نحو موثوقية شبكة الغاز نفسها.

غالبًا ما يكمن الصراع الأساسي في اختيار نظام النسخ الاحتياطي بين الاعتماد على الشبكة والقلق بشأن الوقود. يشعر الناس بالقلق من أنه إذا تعطلت الشبكة الكهربائية، فقد تفشل شبكة الغاز الطبيعي بجانبها. وعلى العكس من ذلك، فإن الاعتماد على الوقود السائل يعرضك لخطر الجفاف بعد 24 ساعة فقط. تتجاوز هذه المقالة المطالبات التسويقية القياسية لتقييم الواقع الهندسي لمولدات الغاز الطبيعي . سنقوم بتحليل مرونة البنية التحتية والأداء في درجات الحرارة المتجمدة والتكلفة الإجمالية للملكية مقارنة ببدائل الديزل.

الوجبات الرئيسية

• وقت تشغيل لا نهائي: على عكس حدود خزانات الديزل المحدودة، يوفر الغاز الطبيعي وقت تشغيل مستمر عبر خطوط الأنابيب تحت الأرض، مما يلغي لوجستيات الوقود.

• استقلال البنية التحتية: غالبًا ما تعمل محطات ضغط الغاز بإمدادات الغاز الخاصة بها، مما يعني أن شبكة الغاز تظل نشطة عادةً حتى عند تعطل الشبكة الكهربائية.

• القيود الخاصة بالموقع: تنخفض الموثوقية في السيناريوهات القصوى مثل الحرمان من الأكسجين على ارتفاعات عالية أو درجات حرارة أقل من -20 درجة فهرنهايت بدون أدوات الطقس البارد.

• واقع التكلفة: يتم تعويض ارتفاع تكاليف التركيب الأولية (السباكة) من خلال انخفاض أسعار الوقود وصيانة الوقود التي تقترب من الصفر (لا يتطلب الأمر تحقيق الاستقرار).

سؤال البنية التحتية: هل سيتوقف تدفق الغاز؟

إن الشكوك الأساسية المحيطة بالطاقة الاحتياطية للغاز الطبيعي هي الخوف من الاعتماد على الشبكة. إذا أدى إعصار إلى قطع الخطوط الكهربائية، فمن المعقول أن نتساءل عما إذا كانت إمدادات الغاز الطبيعي ستستسلم أيضًا للعوامل الجوية. ومع ذلك، فإن هندسة البنية التحتية للغاز تختلف بشكل أساسي عن الشبكة الكهربائية.

مرونة خطوط الأنابيب وحزمة الخطوط

الشبكات الكهربائية معرضة للخطر لأن بنيتها التحتية - الأسلاك والأعمدة - معرضة إلى حد كبير للرياح والجليد والأشجار المتساقطة. في المقابل، يتم دفن خطوط أنابيب الغاز الطبيعي تحت الأرض، مما يجعلها محصنة ضد الأضرار على مستوى السطح والتي تسبب عادة انقطاع التيار الكهربائي. لكن مرونة هذا النظام تذهب إلى ما هو أعمق من مجرد دفنه. يعتمد على مفهوم يعرف باسم Line Pack.

يشير Line Pack إلى حجم الغاز المخزن في قسم خط الأنابيب عند الضغط العالي. وحتى لو توقفت المضخات التي تغذي قسمًا معينًا للحظات، فإن الغاز المضغوط المتبقي في الأنابيب يعمل كمخزن مؤقت ضخم. يمكن لهذه الطاقة المخزنة في كثير من الأحيان الحفاظ على ضغط العرض لعدة أيام، مما يؤدي إلى سد الفجوة أثناء اضطرابات المنبع على المدى القصير. تسلط بيانات الصناعة ودراسات البنية التحتية الضوء في كثير من الأحيان على هذا المخزن المؤقت كعامل موثوقية رئيسي لا تمتلكه الشبكة الكهربائية.

استقلالية محطة الضاغط

هناك أسطورة شائعة مفادها أن مضخات الغاز تحتاج إلى الكهرباء لتشغيلها، مما يعني أن انقطاع التيار الكهربائي على نطاق واسع سيؤدي في النهاية إلى إيقاف تدفق الغاز. وفي حين أن هذا مصدر قلق منطقي، فإن واقع البنية التحتية مصمم لمنعه. نادرًا ما يتم تشغيل محطات الضاغط البلدية الرئيسية بواسطة الشبكة الكهربائية التي من المفترض أن تدوم طويلاً.

وبدلا من ذلك، تستخدم هذه المحطات عادة ضواغط الطرد المركزي التي تعمل بالغاز. إنهم يستهلكون جزءًا صغيرًا من الغاز الطبيعي المتدفق عبر خط الأنابيب لتشغيل محركاتهم الخاصة. وهذا يجعل نظام التوزيع ذاتي التشغيل. وطالما أن الغاز موجود في الخط، يمكن للمحطة الاستمرار في ضخه، وتعمل بشكل مستقل تمامًا عن المرافق الكهربائية. وهذا الاستقلال هو السبب وراء فقدان المنازل للطاقة في العديد من الأحداث الجوية الكبرى ولكنها تحتفظ بضغط الغاز للتدفئة والطهي.

نقاط الفشل النادرة

الشفافية ضرورية عند تقييم الموثوقية. ورغم أن شبكة الغاز قوية، إلا أنها ليست منيعة. يجب أن نعترف بأحداث البجعة السوداء. يعد تجميد تكساس لعام 2021 مثالًا رئيسيًا على تجميد رؤوس الآبار – مصدر الغاز – بسبب نقص الاستعداد لفصل الشتاء، مما تسبب في انخفاض ضغط العرض. وبالمثل، تمثل مناطق الزلازل خطر التمزق المادي لخطوط مترو الأنفاق التي قد تتجنبها الأسلاك العلوية.

بالنسبة لأصحاب المنازل في مناطق الصدع النشطة، فإن الاعتماد فقط على خط المرافق ينطوي على مخاطر. في هذه المناطق الجيولوجية المحددة، غالبًا ما يكون إعداد الوقود المزدوج (الغاز الطبيعي + البروبان) هو الإستراتيجية الموصى بها لتخفيف المخاطر. يسمح ذلك للمولد بالتبديل إلى تخزين البروبان في الموقع في حالة تعرض الخط تحت الأرض للخطر.

الغاز الطبيعي مقابل مولدات الديزل: الكفاءة والخدمات اللوجستية

عند مقارنة خيارات الطاقة الاحتياطية، غالبًا ما تركز المناقشة على تكلفة مولدات الغاز الطبيعي مقابل الديزل والخدمات اللوجستية التشغيلية. في حين يشتهر الديزل بكثافة الطاقة، فإن موثوقيته تعتمد بشكل كبير على التدخل البشري وسلاسل التوريد.

الكابوس اللوجستي للديزل

تخيل سيناريو حيث تغمر عاصفة إقليمية الطرق وتؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي لمدة خمسة أيام. عادةً ما يحتوي مولد الديزل المزود بخزان قاعدة فرعية قياسي على ما يكفي من الوقود لمدة تتراوح من 24 إلى 72 ساعة من وقت التشغيل. بمجرد أن يجف هذا الخزان، فإنك تواجه كابوسًا لوجستيًا. قد لا تتمكن شاحنات الوقود من الوصول إلى موقعك بسبب إغلاق الطرق، أو قد تكون الأولوية للمستشفيات وخدمات الطوارئ.

علاوة على ذلك، يتحلل وقود الديزل. وبدون الصيانة الدورية وإضافة المثبتات، يمكن أن يعاني الديزل المخزن من نمو الطحالب والتبلور. يمكن أن يؤدي هذا التدهور إلى انسداد المرشحات والحاقن عندما تحتاج إلى تشغيل المحرك أكثر من أي وقت مضى. تعتبر صيانة الوقود عبئًا خفيًا لملكية الديزل يتجاهله العديد من المشترين حتى فوات الأوان.

كفاءة مولدات الغاز الطبيعي واستمرارية إمدادها

وعلى النقيض من الطبيعة المحدودة لخزان الديزل، توفر وحدة الغاز الطبيعي إمدادًا مستمرًا بالوقود. كيف يعمل مولد الغاز الطبيعي في هذا السياق؟ إنه يستخدم محرك احتراق داخلي تم تعديله لقبول حقن البخار المستمر مباشرة من خط المرافق في منزلك. طالما أن الأداة تحافظ على الضغط، فإن المحرك يعمل.

فيما يتعلق بالنظافة، تمتد كفاءة مولد الغاز الطبيعي إلى فترات الصيانة. يحترق الغاز الطبيعي بشكل أنظف بكثير من الديزل. تكون محركات الديزل عرضة للتكديس الرطب - وهي حالة يتراكم فيها الوقود غير المحترق والكربون في نظام العادم إذا لم يتم تشغيل المولد بحمل مرتفع بدرجة كافية. لا تعاني محركات الغاز الطبيعي من التكديس الرطب، مما يحافظ على نظافة المكونات الداخلية ويقلل من تكرار تغيير الزيت واستبدال الفلتر.

ميزة	مولد ديزل	مولد الغاز الطبيعي
إمدادات الوقود	مستمر (خط أنابيب المرافق)	محدود (خزان في الموقع، 24-72 ساعة)
صيانة الوقود	صفر (لا يتطلب تخزينًا)	عالي (معالجة الطحالب، التلميع، التدوير)
الانبعاثات	منخفض (حرق نظيف)	عالي (الجسيمات، التكديس الرطب المحتمل)
المخاطر اللوجستية	تمزق خط الأنابيب (نادر)	شاحنات التزود بالوقود غير قادرة على الوصول إلى الموقع

اعتبارات كثافة الطاقة

من العدل أن نعترف بالمقايضة: يتمتع وقود الديزل بكثافة طاقة أعلى من الغاز الطبيعي. لتحقيق نفس إنتاج الكيلوواط (كيلوواط)، تظهر مقارنة مولد الغاز الطبيعي مع الديزل أن محرك الغاز يتطلب في كثير من الأحيان إزاحة أكبر. بالنسبة للتطبيقات الصناعية، قد يعني هذا مساحة أكبر ماديًا لوحدة الغاز. ومع ذلك، بالنسبة للاستخدام السكني والتجاري الخفيف، قامت الشركات المصنعة بتحسين تصميمات المحرك بحيث يكون فرق الحجم ضئيلًا مقارنة بفائدة وقت التشغيل اللانهائي.

القيود البيئية: الارتفاع ودرجة الحرارة والضغط

في حين أن المواد التسويقية غالبًا ما تقدم المولدات كأجهزة التوصيل والتشغيل، فإن الواقع الهندسي هو أن العوامل البيئية تملي بشكل كبير الموثوقية. يعد تجاهل متطلبات الارتفاع ودرجة الحرارة والضغط سببًا شائعًا لفشل التثبيت.

عامل الارتفاع (ديراتينغ)

محركات الاحتراق الداخلي تتنفس الهواء. في الارتفاعات العالية، يكون الهواء أقل كثافة، ويحتوي على كمية أقل من الأكسجين لكل قدم مكعب. يؤثر هذا القيد الفيزيائي على جميع المحركات ولكنه يتطلب اهتمامًا خاصًا بوحدات الغاز الطبيعي. إذا كنت تعيش على ارتفاع 5000 قدم أو أكثر، فلن يتمكن المولد من حرق قدر كبير من الوقود بكفاءة بسبب عدم وجود أكسجين كافٍ لدعمه.

للتعويض، يجب تخفيض المحركات. وهذا يعني أن المولد الذي تبلغ قدرته 20 كيلووات عند مستوى سطح البحر قد يوفر فقط 16 كيلووات أو 18 كيلووات في الجبال. وبدلاً من ذلك، يمكن للفنيين ضبط عرض الخانق أو خليط الوقود لتحسين الأداء للهواء الرقيق. يمكن أن يؤدي الفشل في حساب هذا التخفيض عند تحديد حجم وحدتك إلى توقف المولد عندما يحاول التقاط حمل كهربائي ثقيل.

القيود الباردة الشديدة

درجة الحرارة هي متغير حاسم آخر. العتبة الشائعة للقلق هي -20 درجة فهرنهايت. في حين أن الغاز الطبيعي لا يتشكل مثل الديزل، إلا أن زيت المحرك يمكن أن يصبح سميكًا، ويمكن أن يتباطأ التفاعل الكيميائي للبطارية، مما يمنع بدء التشغيل.

تتطلب الموثوقية في المناخات الشمالية تركيب معدات الطقس البارد. تتضمن هذه المجموعات عادةً ما يلي:

• أجهزة تدفئة البطارية: أغلفة حرارية تحافظ على البطارية في درجة حرارة مثالية لتشغيل أمبير.

• سخانات الزيت: العناصر التي تحافظ على سائل زيت المحرك، مما يضمن التشحيم الفوري عند بدء التشغيل.

بدون هذه التعديلات، حتى المولد الذي يتم تغذيته عبر خط الأنابيب قد يفشل في التشغيل أثناء الدوامة القطبية، ليس بسبب نقص الوقود، ولكن بسبب التعطيل الميكانيكي.

متطلبات ضغط المدخل

من المتطلبات الفنية التي يتم تجاهلها كثيرًا هو ضغط الغاز الداخل، والذي يتم قياسه ببوصة عمود الماء (WC). قد يوفر عداد الغاز السكني القياسي ضغطًا كافيًا للموقد وسخان المياه، لكن مولد المنزل بأكمله يتطلب كمية كبيرة من الوقود بشكل فوري (CFM). إذا كان الضغط منخفضًا جدًا، فسوف يتضور المولد جوعًا للوقود تحت الحمل ويتوقف عن العمل. غالبًا ما يحتاج أصحاب المنازل إلى التنسيق مع شركة المرافق الخاصة بهم لترقية عداد الغاز الخاص بهم أو تثبيت منظم الضغط العالي قبل تركيب المولد.

عامل الصلاحية للعيش: الضوضاء والسلامة والصيانة

وبعيدًا عن المواصفات الفنية، تلعب تجربة المستخدم - مدى سهولة التعايش مع الوحدة - دورًا كبيرًا في الرضا على المدى الطويل. ويشمل ذلك عوامل مثل التلوث الصوتي، والسلامة في المناطق السكنية، وقيمة الأصول المستقبلية.

التأثير الحسي (الرائحة والصوت)

إحدى الفوائد المباشرة للتحول من الوقود السائل هي غياب أبخرة العادم. تنتج مولدات الديزل والبنزين عادمًا ثقيلًا لاذعًا يمكن أن يبقى في الأفنية الخلفية أو ينجرف إلى النوافذ المفتوحة. يحترق الغاز الطبيعي بشكل نظيف، وينتج عادمًا عديم الرائحة إلى حد كبير ويتبدد بسرعة. يتيح ذلك خيارات وضع أكثر مرونة بالقرب من الأفنية أو النوافذ دون تدمير بيئة المعيشة.

فيما يتعلق بالضوضاء، تعمل وحدات الغاز الطبيعي بشكل عام عند مستويات ديسيبل أقل. نظرًا لأنها غالبًا ما تكون مصممة للأحياء السكنية، فهي تأتي بشكل قياسي مع حاويات عازلة للصوت. يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الامتثال للوائح الضوضاء الصارمة في HOA والحفاظ على علاقات جيدة مع الجيران في مناطق الضواحي المزدحمة.

السلامة مقابل التخزين

مولد الغاز الطبيعي يزيل خطر قنبلة المرآب. يؤدي تخزين عشرات الجالونات من البنزين أو الديزل في الموقع إلى خطر نشوب حريق كبير. فهو يتطلب تهوية مناسبة، واحتواء الانسكابات، واليقظة المستمرة ضد التسربات. من خلال الاتصال مباشرة بخط المرافق، يمكنك إزالة هذه المواد الخطرة من الممتلكات الخاصة بك بالكامل.

هناك بالطبع نقاط مضادة. التسريبات في خطوط الأنابيب هي احتمالية، على الرغم من أنها نادرة. وللتخفيف من ذلك، تم تجهيز المولدات الحديثة بصمامات إغلاق أوتوماتيكية تقطع تدفق الغاز على الفور إذا اكتشفت الوحدة خطأ أو تسرب، مما يضيف طبقة من الأمان الآلي لا يمكن أن تضاهيها صفائح المياه.

التدقيق في المستقبل

إن الاستثمار في البنية التحتية للغاز هو أيضًا مسرحية للمستقبل. يتحول مشهد الطاقة نحو الغاز الطبيعي المتجدد (RNG) الذي يتم الحصول عليه من مدافن النفايات والمزارع، بالإضافة إلى مزج الهيدروجين. تتوافق محركات الغاز الطبيعي الحديثة بشكل متزايد مع خلطات الوقود النظيفة هذه، مما يحمي قيمة الأصول مع إزالة الكربون من شبكات الطاقة.

الانهيار المالي: تكلفة التثبيت مقابل عائد الاستثمار طويل الأجل

غالبًا ما يتعلق القرار بالدولار والسنت. عند تحليل تكلفة مولدات الغاز الطبيعي مقابل الديزل على مدى فترة 10 سنوات، فإن الاستثمار الأولي الأعلى للغاز عادة ما يدفع تكاليفه من خلال انخفاض تكاليف التشغيل.

التكاليف الأولية (العقبة)

صحيح أن مولدات الغاز الطبيعي غالبًا ما تمثل عائقًا أعلى أمام الدخول. قد يكون سعر الوحدة نفسها مشابهًا لإصدار الديزل، لكن التثبيت أكثر تعقيدًا. يتطلب الأمر سباكة غاز احترافية، وحفر الخنادق للخط، وربما ترقيات العدادات المذكورة سابقًا. لا يتطلب مولد البنزين المحمول أي تركيب، كما أن تركيب خزان الديزل المستقل سهل نسبيًا. تعمل أعمال السباكة على رفع السعر الأولي.

التوفير التشغيلي

ومع ذلك، تبدأ المدخرات التشغيلية على الفور. يعتبر الغاز الطبيعي تاريخياً أرخص لكل كيلووات/ساعة من الديزل أو البنزين. خلال فترة انقطاع طويلة تمتد لعدة أيام أو أسابيع، يمكن أن تكون فاتورة الوقود لوحدة الديزل فلكية مقارنة بالارتفاع المتزايد في فاتورة الغاز الخاصة بك.

تساهم وفورات الصيانة أيضًا في عائد الاستثمار. نحن نتخلص من التكاليف المرتبطة بما يلي:

• تلميع الوقود: تنظيف الديزل القديم لإزالة الماء والرواسب.

• مثبتات الوقود: المضافات الكيميائية اللازمة للحفاظ على الوقود السائل طازجًا.

• تنظيف الخزان: الغسل الدوري للخزان لمنع التآكل.

الحسومات وقيمة المنزل

يجب على أصحاب المنازل البحث بنشاط عن الحوافز المالية. يقدم العديد من مقدمي المرافق المحليين، مثل Texas Gas Service أو غيرها من الكيانات الإقليمية، خصومات على تركيب أجهزة غاز عالية الكفاءة، بما في ذلك المولدات الاحتياطية. علاوة على ذلك، نظرًا لأن مولد الغاز الطبيعي المتصل بالأسلاك يعتبر أداة ثابتة (مثل وحدة تكييف مركزية)، فإنه غالبًا ما يزيد من قيمة إعادة بيع المنزل، في حين أن المولد المحمول لا يضيف أي أسهم دائمة.

خاتمة

بعد تقييم البنية التحتية والفيزياء والمالية، يظهر الغاز الطبيعي كمعيار ذهبي لموثوقية الطاقة الاحتياطية في الغالبية العظمى من التطبيقات السكنية والتجارية الخفيفة. إن قدرتها على توفير وقت تشغيل لا نهائي دون الكابوس اللوجستي المتمثل في شاحنات التزود بالوقود تجعلها متفوقة في النجاة من انقطاعات الخدمة الطويلة الأمد الناجمة عن العواصف أو فشل الشبكة.

من يجب أن يشتري الغاز الطبيعي: يجب على أصحاب المنازل في المناطق الحضرية والضواحي، والشركات في الأحياء الحساسة للضوضاء، وأي شخص يعطي الأولوية لتجربة الصيانة دون التدخل، أن يميلوا بشدة نحو الغاز الطبيعي.

من الذي يجب عليه شراء الديزل/البروبان: المرافق الموجودة في مناطق صدع الزلازل النشطة، أو المواقع خارج الشبكة البعيدة عن خطوط المرافق، أو البنية التحتية الحيوية (مثل المستشفيات) التي تتطلب استقلالًا بنسبة 100% عن جميع المرافق الخارجية يتم خدمتها بشكل أفضل من خلال كثافة وعزل الديزل أو البروبان في الموقع.

بالنسبة لأولئك المستعدين للمضي قدمًا، فإن الخطوة الأخيرة لا تقتصر على شراء وحدة فحسب، بل التحقق من جاهزية موقعك. استشر سباكًا معتمدًا للتحقق من ضغط عمود الماء في عداد الغاز الخاص بك والتأكد من أن منزلك جاهز للانتقال السلس إلى استقلال الطاقة.

التعليمات

س: كيف يعمل مولد الغاز الطبيعي أثناء تعطل الشبكة؟

ج: عندما تفشل الشبكة، يكتشف مفتاح النقل التلقائي (ATS) فقدان الجهد. وفي غضون ثوانٍ، يصدر إشارة لبدء تشغيل المولد. يسحب المولد الوقود مباشرة من خط الغاز الطبيعي في منزلك. بمجرد وصول المولد إلى السرعة والجهد الصحيحين، تقوم ATS بفصل منزلك عن الشبكة وتوصيله بالمولد. هذه العملية تلقائية وعادةً ما تستعيد الطاقة في أقل من 30 ثانية.

س: هل الغاز الطبيعي أرخص من الديزل للطاقة الاحتياطية؟

ج: فيما يتعلق بالتركيب مقدمًا، غالبًا ما يكون الغاز الطبيعي أكثر تكلفة بسبب متطلبات السباكة والتصاريح. ومع ذلك، فإن الغاز الطبيعي أرخص بكثير في التشغيل على المدى الطويل. تكلفة الغاز الطبيعي لكل وحدة طاقة أقل عمومًا من الديزل، ويمكنك تجنب التكاليف المرتفعة لتوصيل الوقود وتلميع الوقود وصيانة الخزانات المرتبطة بأنظمة الديزل.

س: هل يمكنني تحويل مولد البنزين إلى الغاز الطبيعي؟

ج: نعم، من الممكن تحويل العديد من مولدات البنزين المحمولة باستخدام مجموعة تحويل الوقود الثلاثي. تسمح هذه المجموعات للمكربن ​​بقبول الغاز الطبيعي أو البروبان بالإضافة إلى البنزين. ومع ذلك، للحصول على حل دائم للمنزل بالكامل، يوصى باستخدام مولد احتياطي مخصص للغاز الطبيعي لتحسين الموثوقية وتغطية الضمان والتشغيل الآلي عبر ATS.

س: هل يعمل الغاز الطبيعي في حالة الزلزال؟

ج: تشكل الزلازل خطراً على خطوط الأنابيب تحت الأرض، حيث يمكن أن تتمزق وتسبب تسربات. في المناطق الزلزالية عالية الخطورة، قد يتم إغلاق الغاز الطبيعي تلقائيًا أو يدويًا من أجل السلامة. تحتوي المولدات الحديثة على صمامات إغلاق لمنع التسربات في الوحدة، ولكن إذا انقطع خط الإمداد، فلن يعمل المولد. في هذه المناطق المحددة، يكون نظام الوقود المزدوج مع البروبان الاحتياطي أو مولد الديزل أكثر أمانًا.