எல்.என்.ஜி. குளிர் ஆற்றல் மீட்டல்

தொடர்ந்து வீணாகும் குளிர்

திரவமாக்கப்பட்ட இயற்கை வாயு (எல்.என்.ஜி.) தோராயமாக −162°செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் இறக்குமதி முனைகளுக்கு வந்து சேருகிறது. அது மிகப்பெரிய அளவு குளிரூட்டும் திறனைக் கொண்டுள்ளது—அந்த குளிர் ஆற்றலை உருவாக்குவதற்கு முதலில் மிக அதிக அழுத்த வேலை தேவைப்படுகிறது. இருப்பினும், பெரும்பாலான எல்.என்.ஜி. முனைகள் கடல் நீரையோ அல்லது சூழ்நிலை காற்றையோ வெப்ப மாற்றிகளாகப் பயன்படுத்தி அந்த திரவத்தை ஆவியாக்குகின்றன; அதனால் அந்த குளிர் ஆற்றல் நேரடியாக சூழலில் வீணாகிறது. இந்த ஆற்றலை ஒரு துணை விளைபொருளாகவே கருதி அதை வீணாக்கும் நிறுவனங்களைக் காண்பது வழக்கமானது; ஆனால் உண்மையில் அது தொழில்முறை வாயுத் துறையின் முழுவதிலும் மிகக் குறைவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஆற்றல் ஓட்டங்களில் ஒன்றாகும்.

எண்கள் ஒரு கடுமையான கதையைச் சொல்கின்றன. ஆண்டுக்கு பல மில்லியன் டன் திறனைக் கொண்ட பெரிய அளவிலான LNG ஏற்றுமதி முனையம் ஒன்று, பத்துக்கும் மேற்பட்ட மெகாவாட் மின்சார உற்பத்தி திறனுக்கு இணையான குளிர் ஆற்றலை வெளியிடுகிறது. அந்த ஆற்றல் மலிவாக வந்தது அல்ல—திரவமாக்குதல் செயல்முறையில், இயற்கை எரிவாயுவின் 8% முதல் 10% வரை பாரசைட்டிக் சுமையாக நுகரப்படுகிறது. அந்தக் குளிரை எளிதாக சிதறவிடுவது, எக்ஸர்ஜி கண்ணோட்டத்தில் பார்க்கும்போது, பணத்தை மேசையில் விட்டுச் செல்வதைப் போன்றது.

LNG குளிர் ஆற்றலை மிகவும் மதிப்புமிக்கதாக ஆக்குவது எது?

கிரையோஜெனிக் வெப்பநிலைகளை உருவாக்குவது விலை உயர்ந்தது. காற்று பிரிப்பு, எத்திலீன் உற்பத்தி, குளிர் சேமிப்பு மற்றும் தரவு மையங்களைக் குளிரூட்டுதல் போன்றவை அனைத்தும் பல்வேறு வெப்பநிலை அளவுகளில் குளிரூட்டுதலைத் தேவைப்படுத்துகின்றன. LNG மீள் வாயுமாக்குதல் இந்தச் செயல்முறைகளுக்கு நேரடியாகப் பயன்படுத்தக்கூடிய தயாராக உள்ள கிரையோஜெனிக் சிங்கை வழங்குகிறது.

வெப்பநிலை வடிவம் முக்கியமானது. திரவ இயற்கை வாயு (LNG) -162°C இலிருந்து சூழல் வெப்பநிலைக்கு வெப்பமடையும்போது, வெவ்வேறு வெப்பநிலை அடுக்குகளில் பல தொடர் பயன்பாடுகளை ஆதரிக்க முடியும். மிக ஆழமான குளிர்—-100°C க்கு கீழ்—ஆக்ஸிஜன், நைட்ரஜன் மற்றும் ஆர்கான் ஆகியவற்றை திரவ நிலையில் உற்பத்தி செய்யும் கிரையோஜெனிக் காற்று பிரிப்புக்கு ஏற்றது. -50°C முதல் -80°C வரையிலான இடைநிலை வெப்பநிலைகள் மின்சார உற்பத்திக்காக கரிம ராங்கைன் சுழற்சிகளை இயக்கலாம் அல்லது குளிர் சேமிப்பு வசதிகளுக்கு ஆதரவாக இருக்கலாம். 0°C அருகில் கிடைக்கும் வெப்பமான குளிர் மீட்பு, கட்டிடங்களின் காற்று மாற்ற அமைப்புகளுக்கு அல்லது தொழில்முறை செயல்முறை குளிரூட்டலுக்கு பயன்படுத்தலாம்.

தொழில்நுட்ப சவால் என்பது, மீண்டும் வாயு நிலைக்கு மாறும் செயல்முறையின் வெப்பநிலை மாற்றத்தை கீழ்த்தட்டு பயன்பாடுகளின் வெப்ப தேவைகளுடன் பொருத்துவதில் உள்ளது. வெப்ப மாற்றிகள் இரு-கட்ட பாய்வை, குறிப்பிடத்தக்க வெப்பநிலை வேறுபாடுகளை மற்றும் காற்றுப் பக்கத்திலிருந்து ஈரப்பதம் அல்லது CO₂ உறைதல் ஆகியவற்றின் சாத்தியக்கூறுகளை கையாள வேண்டும். இவை சிறிய பொறியியல் பிரச்சினைகள் அல்ல; ஆனால் சரியான வடிவமைப்புடன் இவை நன்றாக அறியப்பட்டு, தீர்க்கக்கூடியவை.

குளிர் மீட்பு நடைமுறையில் உண்மையில் எங்கு வேலை செய்கிறது

காற்று பிரித்தல், திரவமாக்கப்பட்ட இயற்கை வாயு (LNG) குளிர் ஆற்றலை மீட்டெடுப்பதற்கான மிகவும் வணிக ரீதியாக ஆகர்ஷகமான பயன்பாடாக உருவெடுத்துள்ளது. வெப்பநிலை தேவைகள் சரியாக ஒத்துப்போகின்றன—கிரையோஜெனிக் காற்று பிரிப்பு நிலையங்கள் (ASUs), LNG தன் முக்கிய குளிர் ஆற்றலை வெளியிடும் வெப்பநிலை வரம்பிலேயே இயங்குகின்றன. ஆய்வுகள், LNG மறுவாயுமாக்கும் தொடரை ஒரு கிரையோஜெனிக் ASU-உடன் ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம் 90% ஐ விட அதிகமான மொத்த எக்ஸர்ஜிக் திறனை அடைய முடியும் எனக் காட்டியுள்ளன. இவ்வாறு ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட அமைப்புகளில் குறிப்பிட்ட ஆற்றல் நுகர்வு, ஒரு கிலோகிராம் காற்று செயலாக்கத்திற்கு தோராயமாக 0.022 kWh என அறிவிக்கப்பட்டுள்ளது—இது தனித்து இயங்கும் ASU செயல்பாடுகளுடன் ஒப்பிடும்போது மிகவும் சாதகமான எண்ணாகும்.

சமீபத்திய திட்ட மேம்பாடுகள், வளர்ந்து வரும் வணிக ஆர்வத்தை எதிரொலிக்கின்றன. கிழக்கு சீனாவில் உள்ள ஒரு பெரிய ஏற்றுமதி முனையத்தில், சமீபத்தில் ஒரு முக்கியமான LNG குளிர்-ஆற்றல் அடிப்படையிலான காற்று பிரித்தல் திட்டம் தொடங்கப்பட்டது; இதன் தினசரி திரவ உற்பத்தி திறன் தோராயமாக 660 டன்கள். இந்த ஆலை திரவ இயற்கை வாயு (LNG) ஆவியாக்க அமைப்பை நேரடியாக காற்று பிரிப்பு குளிர் பெட்டியுடன் ஒருங்கிணைக்கிறது, மேலும் ஆவியாக்கத்தின் போது உருவாகும் குளிர்ச்சியைப் பயன்படுத்தி கூடுதல் குளிரூட்டும் சுழற்சியின்றி ஆக்ஸிஜன், நைட்ரஜன் மற்றும் ஆர்கானை திரவப்படுத்துகிறது. இத்தகைய ஒருங்கிணைப்புக்கான முதலீடு நூற்றுக்கணக்கான கோடிகள் யுவானில் இருக்கும், ஆனால் பாரம்பரிய ASU-களுடன் ஒப்பிடும்போது இயக்கச் செலவுகளில் குறிப்பிடத்தக்க செலவு சேமிப்பு ஏற்படும்.

காற்று பிரிப்பைத் தாண்டியும், குளிர் மீட்டல் மின்சார உற்பத்தியில் பயன்பாட்டைப் பெற்றுள்ளது. ஏற்ற வேலை திரவங்களைப் பயன்படுத்தும் கரிம ராங்கைன் சுழற்சி (ORC) அமைப்புகள் குறைந்த தரத்திலான குளிர்ச்சியை மின்சாரமாக மாற்ற முடியும். சமீபத்தில் அறிவிக்கப்பட்ட ஒரு படிநிலை பயன்பாட்டுத் திட்டம், LNG குளிர் ஆற்றலை மட்டுமே பயன்படுத்தி ஆண்டுக்கு 26 மில்லியன் kWh மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ததாக அறிவித்தது. இவ்வமைப்புகளின் பொருளாதார நன்மைகள் மின்சார விலை மற்றும் ORC கீழ்த்தள சுழற்சிக்கான வெப்ப ஆதாரத்தின் கிடைப்பு ஆகியவற்றை மிகவும் சார்ந்துள்ளன; எனினும், ஏற்ற சூழல்களில் இவை நியாயமான கால அளவில் முதலீட்டை மீட்டெடுக்கும்.

செயல்பாட்டு உண்மை சரிபார்ப்பு

எல்.என்.ஜி குளிர் மீட்டல் பற்றிய ஏதேனும் நேர்மையான விவாதம் பயன்பாட்டில் உள்ள நடைமுறைக் கட்டுப்பாடுகளை ஒப்புக்கொள்ள வேண்டும். அனைத்து முனையங்களும் இதற்கு ஏற்றவை அல்ல. குளிரின் தொடர்ச்சியான, அடிப்படைச் சுமைத் தேவை இருந்தால் மட்டுமே பொருளாதார நன்மை கிடைக்கும்—காற்று பிரிப்பு ஆலைகள் எல்.என்.ஜி வெளியீட்டு மாறுபாடுகளுக்கு ஏற்ப இயக்கம் மற்றும் நிறுத்தத்தை மாற்றிக்கொள்ள முடியாது. உச்ச சுமை முனையங்களாக இயங்கும் முனையங்கள், அதாவது மிகவும் மாறுபட்ட மீள் வாயு மாற்ற வீதங்களைக் கொண்டவை, ஒருங்கிணைப்பில் முக்கிய சவால்களை ஏற்படுத்துகின்றன.

மேலும், எவ்வளவு குளிரை நடைமுறையில் மீட்டலாம் என்பதற்கு தொழில்நுட்ப வரம்புகளும் உள்ளன. குறிப்பாக, ஈரப்பதம் உறைந்து விடக்கூடிய காற்றுப் பக்கத்தில் வெப்ப மாற்றி மாசுபடுதல், கவனிப்புடன் செயல்படுத்தப்பட வேண்டிய செயல்முறைக் கட்டுப்பாட்டை தேவைப்படுத்துகிறது. குளிர் மீட்டல் தொடரின் வழியாக அழுத்த வீழ்ச்சி எல்.என்.ஜி பம்ப் வேலையை அதிகரிக்கிறது. மேலும், இந்த ஒருங்கிணைப்பே முனைய இயக்கங்களுக்கு சிக்கலை ஏற்படுத்துகிறது—இது இயக்குநர்கள் பகுத்தறிவுடன் கவனமாக அணுகும் விஷயமாகும்.

மேலே உள்ள அட்டவணை அடிப்படையிலான முக்கிய வர்த்தக வரம்பைப் பதிவு செய்கிறது. ஒருங்கிணைப்பு உண்மையான செயல்பாட்டுச் செலவு நன்மைகளை வழங்குகிறது, ஆனால் அது இடம் தேர்வு நெகிழ்வு மற்றும் செயல்பாட்டு சுதந்திரத்தின் விலையை ஏற்றுக்கொள்கிறது. நிலையான, கணிக்கக்கூடிய வெளியீட்டு வடிவமைப்புகளைக் கொண்ட முனையங்களுக்கு—அடிப்படையிலான பெருந்தொழில் அல்லது பயன்பாட்டு வாடிக்கையாளர்களுக்கு சேவை செய்யும் முனையங்கள்—இதன் தர்க்கம் வலுவானது. உச்ச செயல்பாட்டு முனையங்களுக்கு, அது குறைவாக உள்ளது.

ஆராயத்தக்க ஒரு புல வழக்கு

தென்கிழக்கு ஆசியாவில் ஒரு திட்டம் இதன் சாத்தியக்கூறுகளையும், சிக்கல்களையும் இரண்டையும் விளக்குகிறது. குறிப்பிட்ட முனையம் தொழில் வாடிக்கையாளர்களின் ஒரு குழுவுக்கு சுமார் 30 மில்லியன் ஸ்டாண்டர்ட் கியூபிக் அடி தினமும் நிலையான வெளியீட்டை வழங்கியது. திட்டக் குழு பல குளிர் மீட்பு வழிகளை மதிப்பீடு செய்தது மற்றும் இறுதியில் இரு-கட்ட அணுகுமுறையைத் தேர்ந்தெடுத்தது: திரவ ஆக்ஸிஜன் மற்றும் நைட்ரஜன் உற்பத்திக்காக அருகிலுள்ள ASU-க்கு ஆழமான குளிர், மற்றும் அருகிலுள்ள வணிகக் கட்டிடங்களுக்கு மாவட்ட குளிரூட்டல் அமைப்பிற்கு இடைநிலை குளிர்.

ஏஎஸ்யூ ஒருங்கிணைப்பு வடிவமைப்பு படி சரியாக இயங்கியது, தொழில் தரத்திற்கு ஏற்றவாறு தூய்மை தர வரையறைகளை நிறைவு செய்த திரவ பொருட்களை வழங்கியது. எனினும், மாவட்ட குளிரூட்டல் பகுதியில் சிக்கல்கள் ஏற்பட்டன. எல்என்ஜி மீள் வாயுமாக்கலின் வெப்பநிலை நழுவல், ஆரம்ப மாதிரிகள் கணித்ததைவிட குளிரூட்டல் சுமை வடிவத்துடன் அதிக ஒத்துப்போகவில்லை. இந்த திட்டத்திற்கு, பொருத்தமின்மைகளை சீராக்க கூடுதல் இடைநிலை சேமிப்பு மற்றும் இரண்டாம் நிலை குளிரூட்டி சுழற்சியை தேவைப்பட்டது. பாடம் எளிமையாக இருந்தது: வெப்பச் சமன்பாட்டு வரைபடத்தில் குளிர் மீட்பு சிறப்பாகத் தெரிந்தாலும், விநியோகம் மற்றும் தேவை ஆகியவற்றின் இயக்க ஒத்திசைவில்தான் சவால் உள்ளது.

அந்தஸ்டிரி ஏ திசையில் செல்கிறது

சூடான மீள்பெறுதலுக்கு ஏற்றவாறு ஒழுங்குமுறை சூழல் மாறிக்கொண்டிருக்கிறது. கார்பன் விலை நிர்ணய முறைகளும், ஆற்றல் திறன் கட்டாயங்களும் வீணாகும் வெப்பத்தையும், குளிரையும் மீள்பெறுவதை ஒழுங்குமுறை நோக்குடன் மேலும் ஆகர்ஷகமாக்கியுள்ளன. சர்வதேச ஆற்றல் முகமை, எல்.என்.ஜி. மதிப்பு சங்கிலியின் அனைத்து பகுதிகளிலும் திறன் மேம்பாட்டு நடவடிக்கைகளின் பங்கை வலியுறுத்தியுள்ளது, அதனால் மொத்த உமிழ்வு அடர்த்தி குறைகிறது. குளிர் மீள்பெறுதல் எரிவாயு குழாயில் நேரடியாக CO₂ உமிழ்வைக் குறைப்பதில்லை, ஆனால் அது வலையமைப்பிலிருந்து வரும் மின்சார நுகர்வை மாற்றிவிடுகிறது—மேலும் பல பகுதிகளில் அந்த வலையமைப்பு மின்சாரம் இன்னும் போலியின் எரிபொருள் அடிப்படையிலானதாகவே உள்ளது.

கருவிகளை உற்பத்தி செய்யும் நிறுவனங்கள் மேலும் தரநிலையாக்கப்பட்ட தயாரிப்புகளை வழங்கியுள்ளன. முன்னேற்றப்பட்ட வெப்ப மாற்றி தொடர்கள் மற்றும் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளுடன் கூடிய ஸ்கிட்-மவுண்டெட் குளிர் மீள்பெறுதல் அலகுகள் அதிகரித்து வருகின்றன, இது துறைமுக இயக்கிகளின் பொறியியல் சுமையைக் குறைக்கிறது. இந்த தொழில்நுட்பம் தனிப்பயனாக பொறியியல் செய்யப்பட்ட தீர்வுகளிலிருந்து, மாட்யூலார், மீண்டும் பயன்படுத்தக்கூடிய வடிவமைப்புகளை நோக்கிச் செல்கிறது.

குளிர் மீட்டலை கார்பன் பிடிப்புடன் இணைப்பது கவனிக்கத்தக்க ஒரு துறை. சில சமீபத்திய முன்மொழிவுகள் எல்.என்.ஜி. குளிர் ஆற்றல் பயன்பாட்டை அல்லாம் சுழற்சியுடன் (ஆக்ஸிஃபியூல் எரிதல் செயல்முறை, இது சேமிப்புக்கு ஏற்ற தூய CO₂ ஓட்டத்தை உருவாக்குகிறது) இணைத்துள்ளன. எல்.என்.ஜி. மீள் வாயுவாக்கத்திலிருந்து கிடைக்கும் குளிர், ஆக்ஸிஜன் உற்பத்திக்கான காற்று பிரித்தலை ஆதரிக்கவும், CO₂ ஐ போக்குவரத்துக்காக திரவமாக்கவும் உதவும். இந்த ஒத்துழைப்புகள் உண்மையானவை, ஆனால் இந்த அமைப்புகள் சிக்கலானவையும், முதலீடு அதிகம் தேவைப்படுவனவுமாகும்.

குளிர் மீட்டலை மதிப்பீடு செய்யும் இயக்கியாளர்களுக்கு, தொடக்கப் புள்ளி என்பது வெளியீட்டு வடிவத்தையும், உள்ளூர் ஆற்றல் சந்தையையும், குளிரை ஏற்றுக்கொள்ளும் ஏற்ற வாங்குநர்களின் கிடைப்புத்தன்மையையும் நேர்மையாக மதிப்பீடு செய்வதாகும். அனைத்து இடங்களும் பொருளாதார ரீதியாக சாத்தியமாகாது. ஆனால் அவை சாத்தியமாகும் இடங்களில், இயக்கச் செலவு நன்மைகளும், சுற்றுச்சூழல் நன்மைகளும் வலுவான வாதத்தை வழங்கும்.

கிரீன்பிர் போன்ற நிறுவனங்கள் இந்த ஒருங்கிணைப்பு முறைகளை ஆதரிக்கும் கிரையோஜெனிக் செயல்முறை உபகரணங்களை வழங்குவதில் ஒரு நிலைத்த பதிவை உருவாக்கியுள்ளன. ASME மற்றும் CE சான்றிதழ்களுடன், பல கண்டங்களை உள்ளடக்கிய உலகளாவிய திட்ட வாய்ப்புகளைக் கொண்டு, அடுத்த அலை குளிர் மீட்பு நிறுவல்களை ஆதரிக்க தயாரிப்புத் திறன் மற்றும் தரக் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் ஏற்கனவே இருக்கின்றன. பொறியியல் அறிவு இருக்கிறது; கேள்வி என்னவென்றால், திட்ட பொருளாதாரம் மற்றும் ஒழுங்குமுறை அழுத்தம் ஆகியவை அதிகரித்து, பரவலான ஏற்றுக்கொள்ளுதலை ஊக்குவிக்குமா என்பதே ஆகும்.