لماذا تستهلك مولدتك وقودًا أكثر من المتوقع

كثيرًا ما يُقال إن مولدات الديزل تستهلك وقودًا أكثر مما تشير إليه ورقة بياناتها. وأحيانًا يكون المحرك فعلًا يحرق أكثر من اللازم، لكن الأغلب أن التوقع نفسه كان خاطئًا، إما لأن رقم ورقة البيانات يخص حملًا لا تبلغه المولدة أصلًا، وإما لأن طريقة القياس غير موثوقة. يتناول هذا الدليل الأسباب المعتادة بالترتيب: الحمل، ثم الآلة، ثم القياس، ويختم بطريقة لاختبار الوقود يمكن الوثوق بنتيجتها.

لتر في الساعة أم لتر لكل kWh

يصف استهلاك الوقود رقمان مختلفان، والخلط بينهما سبب كثير من الخلافات. فمعدل الاستهلاك باللتر في الساعة (L/h) يبيّن سرعة نفاد الخزان، أما الاستهلاك النوعي للوقود (SFC) باللتر لكل كيلوواط ساعة (L/kWh)، أو بالغرام لكل kWh، فيبيّن كفاءة المحرك في تحويل الوقود إلى كهرباء. والمولدة عند الحمل الخفيف تحرق لترات أقل في الساعة مما تحرقه عند الحمل الكامل، لكنها تحرق لترات أكثر مقابل كل kWh تنتجه.

تبلغ مولدات الديزل الحديثة عادةً استهلاكًا نوعيًا عند الحمل الكامل في حدود 0.21 إلى 0.25 L/kWh، وتعتمد حاسبات الموقع القيمة 0.24 L/kWh افتراضيًا. أما الرقم الدقيق لمحرك بعينه فتجده في جدول استهلاك الوقود الصادر عن مصنّعه، ويُعطى غالبًا عند أحمال 25 و50 و75 و100 %.

السبب الأول: انخفاض معامل الحمل ومنحنى الحمل الجزئي

في محرك الديزل خسائر ثابتة لا تتناقص بتناقص الحمل: الاحتكاك، وخسائر الضخ، ومروحة التبريد، والملحقات المدارة من المحرك. وعند الحمل الخفيف تصبح هذه الخسائر حصة أكبر من الوقود المحروق، فيرتفع الاستهلاك النوعي. ويعبّر منحنى الحمل الجزئي الافتراضي في حاسبة استهلاك الوقود عن ذلك بمُضاعِف يُطبَّق على الاستهلاك النوعي عند الحمل الكامل:

قارن بين حملي 25 % و75 % على المولدة نفسها ذات 100 kW. عند 75 % تحرق 18.5 L/h، أي أكثر من ضعف ما تحرقه في الساعة عند 25 % وهو 8.4 L/h. لكن الصورة تنقلب إذا حسبنا لكل kWh: فالاستهلاك 0.336 L/kWh مقابل 0.247 L/kWh، أي أن كل وحدة طاقة تكلّف وقودًا أكثر بنحو 36 % عند حمل 25 %. وهذا المنحنى عام ومتحفظ عن قصد، وليس بيانات أي مصنّع، والمحركات الحقيقية تختلف فيما بينها.

لذلك فإن أي توقع مبني على الاستهلاك النوعي عند الحمل الكامل سيكون دائمًا أقل من الواقع لمولدة خفيفة التحميل. ففي موقع متوسط حمله 25 % ستستهلك المولدة نحو 40 % أكثر من حاصل ضرب الحمل في 0.24 L/kWh، دون أن يكون في المحرك أي عيب.

السبب الثاني: مولدة أكبر من الحاجة

كثيرًا ما يكون الحمل الخفيف نتيجة قرار في التحجيم. لنفترض موقعًا حمله ثابت عند 30 kW. على مولدة 100 kW يعمل الحمل عند 30 % من قدرتها، وعلى مولدة 40 kW يعمل عند 75 %:

وفق المنحنى الافتراضي تستهلك المولدة الأصغر وقودًا أقل بنحو 23 % للعمل نفسه. أما الفرق الحقيقي فيتوقف على الاستهلاك النوعي لكل من المحركين عند الحمل الكامل، وقد لا يكون متطابقًا، لذا تُقارن جداول المصنّعين. وينشأ التحجيم الزائد عادةً من جمع القدرات المدونة على لوحات البيانات، أو إضافة هامش الأمان مرتين، أو التحجيم لبدء تشغيل محرك كان يمكن تخفيف أثره ببادئ تشغيل ناعم (Soft Starter) أو بمغيّر سرعة. وتبيّن حاسبة تحجيم المولدة أيهما الحاكم: حمل التشغيل أم بدء التشغيل.

السبب الثالث: التكدّس الرطب (wet stacking) عند الحمل الخفيف

حين يعمل محرك الديزل فترات طويلة عند حمل خفيف تبقى درجات حرارة الاحتراق منخفضة، فلا يحترق جزء من الوقود احتراقًا كاملًا، ويختلط بالسخام وزيت التزييت مكوّنًا رواسب داكنة زيتية في منظومة العادم وحول الشاحن التوربيني وعلى الصمامات والبخاخات. وتُعرف هذه الظاهرة بالتكدّس الرطب (wet stacking). ومن علاماتها قطرات سوداء زيتية عند وصلات العادم، ودخان مستمر عند تحميل المولدة، وارتفاع استهلاك الزيت. ومع الوقت تتسخ البخاخات وتتزجج جدران الأسطوانات، وهذا بدوره يسيء الاحتراق ويرفع استهلاك الوقود أكثر.

ينصح المصنّعون عمومًا بتجنب التشغيل المطوّل دون نحو 30 % من الحمل المقنن، لكن الحدّ والعلاج الموصى به يختلفان من محرك إلى آخر، فالمرجع هو دليل التشغيل والصيانة الخاص بالمصنّع. ومن وسائل العلاج: التشغيل الدوري عند حمل أعلى، واستخدام حمل اختباري (Load Bank)، وتصغير المولدة، أو الانتقال إلى التشغيل الدوري مع بطارية، بحيث تعمل المولدة عند حمل سليم ثم تتوقف.

السبب الرابع: الصيانة وحالة الوقود

• فلاتر الهواء. الفلتر المسدود يحرم المحرك من الهواء، فيصبح الخليط غنيًا بالوقود، ويزداد الدخان، ويرتفع الوقود المستهلك لكل kWh. وتحتاج المواقع المتربة إلى تبديل أكثر تواترًا من الجدول القياسي.
• البخاخات ومنظومة الوقود. البخاخات البالية أو المتسخة ترذّ الوقود رذًّا رديئًا، فيحتاج المحرك إلى وقود أكثر للخرج نفسه، وكثيرًا ما يصاحب ذلك دخان أو طرق في المحرك.
• جودة الوقود وتلوثه بالماء. يدخل الماء إلى الخزانات بالتكاثف، ومن خلال الأختام الرديئة، ومع شحنات وقود ملوثة. وهو يشجع نمو الأحياء الدقيقة، ويسد الفلاتر، ويتلف معدات الحقن. لذا يُصرَّف الماء من فواصل الماء بانتظام، وتُبقى الخزانات ممتلئة ومحكمة الإغلاق قدر الإمكان.
• التبريد. المبرد (الرادياتير) المسدود بالغبار، أو سير المروحة المنزلق، أو منظم الحرارة (الثرموستات) العاطل، كلها تجعل المحرك يعمل بحرارة أعلى أو أدنى من اللازم، وفي الحالتين يبتعد عن ظروف الاحتراق التي صُمّم لها.
• اختناق السحب والعادم. هواء السحب الساخن الناتج عن ضعف التهوية أو إعادة دوران الهواء الحار، والضغط الخلفي المفرط في العادم، كلاهما يخفض كفاءة المحرك.

السبب الخامس: الخلط بين kVA وkW

المحرك يوفّر القدرة الفعلية، لذا يتبع استهلاك الوقود الكيلوواط لا الكيلوفولت أمبير. فمولدة 100 kVA مقننة عند معامل قدرة 0.8 هي آلة قدرتها 80 kW. وإذا عُدّ حمل 40 kW على أنه 40 % من "100" فقد قُلِّل معامل الحمل الحقيقي البالغ 50 %، واستُخدمت نقطة خاطئة على المنحنى. ويقع الخطأ المعاكس أيضًا: فوحدة التحكم التي تعرض 50 kVA عند معامل قدرة 0.6 تعني 30 kW فقط، فيتوقع التقدير المبني على 50 kW وقودًا أكثر من الواقع. صحيح أن انخفاض معامل القدرة يضيف بعض الخسائر المرتبطة بالتيار في المولّد التزامني (الألترنيتر) والكابلات، وعلى المحرك أن يغطيها، لكن أثره الرئيسي هو استهلاك سعة الـ kVA لا الوقود. ويساعد محوّل kVA إلى kW على الفصل بين الكميتين.

السبب السادس: أخطاء القياس والتسرب والسرقة

• عصا القياس أم عدّاد التدفق. قراءة عصا القياس المحوَّلة بجدول تقريبي للخزان قد تخطئ بسهولة ببضعة في المئة، ولا سيما قرب أعلى الخزان وأسفله. أما عدّاد التدفق فأدق، لكن خط الراجع مهم: فكثير من المحركات تعيد الوقود الفائض إلى الخزان، فيقرأ العدّاد المركّب على خط التغذية وحده قيمة أعلى من الحقيقة ما لم يُطرح منها تدفق الراجع.
• شكل الخزان. في الخزان الأسطواني الأفقي يحتوي سنتيمتر واحد من المنسوب قرب المنتصف على وقود أكثر بكثير من سنتيمتر قرب القاع، فالتحويل الخطي من المنسوب إلى اللترات يعطي نتائج خاطئة. والصواب استخدام جدول معايرة الخزان الصادر عن المصنّع أو جدول محسوب.
• التمدد الحراري للديزل. يتمدد الديزل بنحو 0.08 % لكل درجة مئوية. فالوقود المسلَّم باردًا ثم المقاس بعد يوم حار في خزان مكشوف سيظهر بحجم أكبر مما سُلِّم: فـ 1000 L ترتفع حرارتها 25 °C تزداد بنحو 20 L. وفي اختبار قصير قد تخفي تقلبات الحرارة فرقًا حقيقيًا أو تضخّمه.
• التسرب والسرقة. الوصلات التي ترشح، أو الخزان المتسرب، أو الوقود المسحوب من موقع غير محروس، كلها تظهر على أنها "استهلاك". والمراقبة عن بُعد لمنسوب الوقود، مع تسجيل الانخفاضات المفاجئة أثناء توقف المولدة، وسيلة عملية لاكتشافها.

كيف يُجرى اختبار وقود سليم

الهدف الحصول على رقم مقاس باللتر لكل kWh على مدى فترة تشغيل حقيقية، يمكن مقارنته ببيانات المصنّع عند متوسط الحمل نفسه.

1. تُختار فترة طويلة بما يكفي لتصغير أخطاء القراءة، ويُفضَّل أن تكون أسبوعًا أو أكثر من التشغيل الاعتيادي.
2. في البداية يُسجَّل منسوب الخزان عند درجة حرارة معروفة، وعدّاد الـ kWh التراكمي في وحدة التحكم، وعدّاد ساعات التشغيل، ويُدوَّن أي وقود يُضاف خلال الفترة.
3. في النهاية تُسجَّل القراءات نفسها في وقت مماثل من اليوم، كي تكون حرارة الوقود متقاربة.
4. الوقود المستهلك = حجم البداية + الوقود المضاف − حجم النهاية. والطاقة = قراءة kWh النهائية − قراءة kWh الابتدائية. ومتوسط الحمل = الطاقة ÷ ساعات التشغيل.
5. يُحسب اللتر لكل kWh ويُقارن بالاستهلاك النوعي المتوقع عند معامل الحمل المتوسط ذاك.

وفيما يلي حساب توضيحي لمولدة قدرتها 100 kW:

نتيجة كهذه تشير إلى الآلة أو إلى القياس لا إلى الحمل، فيُفحص كل من الفلاتر والبخاخات ومنظومة الوقود، ويُتحقق من جدول معايرة الخزان، ويُبحث عن التسربات. ولو جاء الرقم المقاس قريبًا من 0.336 L/kWh لكان المحرك يعمل طبيعيًا، ولكانت المشكلة الحقيقية انخفاض معامل الحمل. ويمكنك إدخال حملك المقاس وجدول الوقود الصادر عن المصنّع في حاسبة استهلاك الوقود لمقارنة متكافئة، واستخدام حاسبة تكلفة الكهرباء لوضع كلفة الـ kWh في سياقها.

الخلاصة

1. يُقيَّم استهلاك الوقود باللتر لكل kWh عند معامل الحمل الفعلي، لا باللتر في الساعة مقارنةً برقم الحمل الكامل.
2. توقّع استهلاكًا نوعيًا أعلى بوضوح عند الحمل الخفيف، وتجنّب التحجيم الزائد.
3. التشغيل المطوّل عند حمل خفيف خطر تكدّس رطب، فاتبع إرشادات المصنّع.
4. حافظ على سلامة الفلاتر والبخاخات والوقود ومنظومة التبريد.
5. اعتمد الكيلوواط لا الكيلوفولت أمبير في تقدير الوقود.
6. قِس بعناية على فترة كافية، باستخدام عدّاد الـ kWh في وحدة التحكم وجدول معايرة دقيق للخزان أو عدّاد تدفق مركّب تركيبًا صحيحًا.

هذا الدليل للتثقيف العام. أما حدود التشغيل وفترات الصيانة الخاصة بكل محرك فمصدرها وثائق المصنّع.