تامین برق بیمارستان با منابع انرژی ترکیبی به یکی از حیاتیترین راهکارهای تضمین پایداری و ایمنی در مراکز درمانی به شمار میرود. به خصوص در حال حاضر که انرژی برق بسیار کاهش پیدا کرده و قطعیهای مکرر وجود دارد.
بیمارستانها جزو زیرساختهای حیاتی هستند. به این معنا که کوچکترین اختلال در تأمین برق مستقیماً بر سلامت بیماران و عملکرد دستگاههای حیاتی تأثیر میگذارد. در شرایطی که شبکه برق شهری به دلیل عوامل مختلفی مثل نوسانات، حوادث طبیعی، جنگ، کمبود تولید یا مشکلات فنی دچار قطعی میشود، وجود یک سیستم مطمئن برای تأمین انرژی بیمارستان ضروری است. به همین دلیل، استفاده از ترکیب منابع انرژی شامل سیستم خورشیدی، باتری ذخیرهساز و موتور برق یا ژنراتورهای اضطراری، تبدیل به ملزومات در مدیریت انرژی مراکز درمانی شده است.
در این مقاله، به معرفی و بررسی اجزای این منابع انرژی و منابع ترکیبی تأمین برق بیمارستان پرداخته شده است. همچنین به شیوه عملکرد، مزایا، چالشها، و در نهایت یک جمعبندی از بهترین روشهای طراحی و اجرا نیز پرداخته شده است.
آنچه در ادامه میخوانیم:
- چرا تامین برق پایدار بیمارستان اهمیت دارد؟
- سیستم انرژی ترکیبی چیست؟
- معرفی منابع سیستم ترکیبی
- نحوه عملکرد سیستم ترکیبی در بیمارستان
- مزایای استفاده از منابع انرژی ترکیبی در بیمارستان
- معایب استفاده از منابع تامین انرژی
- بهترین روش طراحی سیستم انرژی ترکیبی بیمارستان
- نتیجه گیری
چرا تامین برق پایدار بیمارستان اهمیت دارد؟
پیش از معرفی منابع تأمین برق بیمارستان باید گفت تجهیزات بیمارستان برای که عملکرد درستی داشته باشند، باید به صورت مداوم به جریان برق وصل باشند. این تجهیزات شامل انواع ونتیلاتور، مانیتور قلب، پمپهای تزریق، سیستم اکسیژن مرکزی، اتاق عمل، آزمایشگاهها و بخشهای مراقبت ویژه است. قطعیهای چند ثانیه در این بخشها سبب خاموش شدن تجهیزات حیاتی و به خطر افتادن جان بیماران میشود. همچنین ممکن است باعث از دست رفتن دادههای پزشکی و نتایج آزمایشها گردد. قطعی برق ریسک عفونت و اختلال در اتاق عمل را افزایش میدهد و سیستمهای امنیتی و ارتباطی بیمارستان را از کار میاندازد.
سیستم انرژی ترکیبی چیست؟
سیستم انرژی ترکیبی یا Hybrid Energy System به سیستمی گفته میشود که ترکیبی از چند منبع تولید و ذخیره انرژی است. هدف این سیستم، کاهش وابستگی به شبکه، افزایش پایداری و مدیریت هوشمند مصرف انرژی است. در بیمارستانها این سیستم معمولاً شامل سه منبع زیر است:
- پنلهای خورشیدی (Solar PV)
- باتری ذخیرهساز (Battery Storage)
- ژنراتور گازوئیلی یا گازی و موتور برق (Diesel/Gas Generator)
ترکیب این سه منبع تولید انرژی الکتریکی میتواند سیستم را در برابر تمامی حالات ممکن مقاوم کند.
معرفی منابع سیستم ترکیبی
تأمین برق بیمارستان در حالتی که انرژی الکتریکی پایدار است کار سختی نیست به کمک سیم و کابل باکیفیت، برق از منبع به داخل بیمارستان کشیده میشود. اما در شرایط اضطراری به کمک روشهای دیگری میتوان برق بیمارستان را تامین کرد.
سیستم خورشیدی
پنلهای خورشیدی انرژی خورشید را به برق DC تبدیل میکنند. سپس این انرژی از طریق اینورتر به برق AC سازگار با تجهیزات بیمارستان تبدیل میشود. سیستم خورشیدی انرژی پاک و سازگار با محیط زیست تولید میکند و استفاده از آن سبب کاهش هزینه ماهانه برق میشود. همچنین بار ژنراتور را کاهش و عمر آن را افزایش میدهد. به همین دلیل استفاده از آن به عنوان منبع انرژی ثانویه مفید است و در شرایط ابری هم کار میکند.
سیستم باتری ذخیرهساز
باتریهای ذخیرهساز در انواع مختلف به بازار عرضه میشوند و یکی از ضروریترین سیستمهای ذخیره انرژی محسوب میشوند. این باتریها در انواع لیتیوم یون (رایج و مناسبترین برای بیمارستان)، ژل، AGM و سرب-اسید صنعتی عرضه میشوند. باتریهای ذخیره ساز واکنش بسیار سریع دارند و صدایی تولید نمیکنند. همچنین سازگار با سیستمهای خورشیدی و ژنراتور هستند.
باتری در لحظه قطع شبکه، بدون تأخیر برق را تأمین میکند و قبل از روشن شدن ژنراتور حدود ۱۰ تا ۳۰ ثانیه تجهیزات حساس را حفظ میکند و انرژی خورشیدی اضافه را ذخیره میکند.
ژنراتور یا موتور برق
ژنراتور وظیفه تأمین برق را در زمانهای طولانی برعهده دارد. بیمارستانها معمولاً چند ژنراتور با ظرفیت بالا و چندین موتور برق دارند. موتور و ژنراتور در انواع دیزلی، گازی، گازوئیل + گاز (دوگانهسوز) و بنزینی عرضه میشوند. ژنراتور قابلیت تامین بار سنگین دارند و عملکرد طولانیمدت یک مزیت برای آن محسوب میشود. موتور و ژنراتور قابل اطمینان است اما آلودگی و صدای زیاد تولید میکنند. همچنین نیاز به سوخت و نگهداری دارند.
- به دلیل مزایا و معایبی که هر سیستم دارد، استفاده از منابع تولید انرژی به صورت ترکیبی بسیار اهمیت دارد.
نحوه عملکرد سیستم ترکیبی در بیمارستان
هنگامی که برق در شرایط عادی کار میکند، در روز خورشیدی بخش مهمی از انرژی را تأمین میکند و پنلها شارژ میشوند. باتریها نیز انرژی اضافی را ذخیره میکنند. همچنین ژنراتور خاموش است.
در حالتی که قطع کوتاه شبکه اتفاق میافند، باتریها بلافاصله وارد مدار میشوند و هیچ وقفهای در برقرسانی ایجاد نمیشود.
در حالت قطع طولانی شبکه ابتدا باتریها برق را تأمین میکنند و سپس ژنراتور روشن شده و بار اصلی را برعهده میگیرد. در این فاصله باتریها در صورت امکان مجدد شارژ میشوند.
البته لازم به ذکر است که نوعی سیستم هوشمند وجود دارد که در سیستمهای پیشرفته کنترلر مرکزی تصمیم میگیرد که چه زمانی ژنراتور روشن شود. چه میزان انرژی از باتری تخلیه شود و اولویت مصرف انرژی خورشیدی چگونه باشد.
مزایای استفاده از منابع انرژی ترکیبی در بیمارستان
- افزایش پایداری و امنیت برق
- احتمال خاموشی صفر
- کاهش هزینههای سوخت
- حفاظت از تجهیزات حساس
- مدیریت بحران
- عملکرد مستقل از شبکه
- کاهش آلودگی صوتی و کاهش انتشار گازهای گلخانهای
معایب استفاده از منابع تامین انرژی
- هزینه اولیه بالا
- تعمیرات و نگهداری سخت
- نیاز به فضای زیاد جهت نصب و بهره برداری
- نیاز به طراحی تخصصی و مهندسی
- نیاز به تامین سوخت برای ژنراتور
بهترین روش طراحی سیستم انرژی ترکیبی بیمارستان
برای طراحی سیستم انرژی ترکیبی باید بارهای حساس مورد نیاز بیمارستان به صورت جداگانه بررسی شوند. به عنوان مثال بارهای بحرانی (ICU، اتاق عمل، اورژانس) را بررسی کنید. سپس ظرفیت مناسب سیستم خورشیدی را بر اساس مساحت قابل نصب، تابش منطقه و الگوی مصرف بیمارستان مشخص کنید. باتری نیز باید قادر باشد حداقل ۱۰ تا ۳۰ دقیقه بارهای حیاتی را پوشش دهد.
در نهایت ژنراتور را متناسب با ظرفیت مورد نیاز انتخاب کنید تا بتواند بار کامل بیمارستان را پشتیبانی کند. بهتر است سیستم مدیریت هوشمند انرژی را نیز در نظر بگیرید. زیرا این سیستم باعث بهینهسازی عملکرد و کاهش هزینههای نگهداری میشود.
نتیجه گیری
تأمین برق بیمارستان با منابع انرژی ترکیبی یکی از مطمئنترین شیوهها برای تضمین عملکرد پایدار مراکز درمانی است. ترکیب سیستم خورشیدی، باتری و ژنراتور ریسک خاموشی را از بین میبرد و موجب کاهش هزینهها، افزایش امنیت دستگاهها و آمادگی در شرایط بحرانی میشود.
بیمارستانهایی که از این سیستمها استفاده میکنند، در برابر اختلالات شبکه و بحرانهای طبیعی بسیار مقاومتر هستند و میتوانند خدمات درمانی را بدون کوچکترین وقفه ادامه دهند.
