في مجال الهندسة الكهربائية وموارد الطاقة، يلعب زيت المحولات دورًا محوريًا في تشغيل المحولات الكهربائية. تشمل وظائفه الرئيسية عدة جوانب، منها العزل الكهربائي، وتبديد الحرارة، وإخماد القوس الكهربائي. قد يُطرح سؤالٌ مُحتمل، وهو: هل يُمكن إعادة استخدام هذا الزيت المُخصص كوقود؟ يجب إجراء فحص مُفصل لخصائص زيت المحولات وتركيبه وآثاره المتعلقة بالسلامة. بعد هذا الفحص، سيجدون أن الوضع الفعلي أكثر تعقيدًا.

تركيب وخصائص زيت المحولات

يُطلق على زيت المحولات أيضًا اسم الزيت العازل. وهو عادةً زيت معدني عالي التكرير أو سائل صناعي. تُستخرج زيوت المحولات المعدنية من النفط الخام، وتخضع لعمليات تكرير مكثفة لإزالة الشوائب. تشمل هذه الشوائب الكبريت والعطريات والهيدروكربونات الأخرى. قد تُؤثر هذه الهيدروكربونات سلبًا على أداء الزيت العازل واستقراره الكيميائي. تشمل المكونات الرئيسية لهذه الزيوت الهيدروكربونات البارافينية، والهيدروكربونات النفثينية، أو خليطًا من هذين النوعين من الهيدروكربونات. أما زيوت المحولات الصناعية، فهي مختلفة، إذ تُصمم بتركيبات جزيئية محددة، بهدف تحسين الأداء. يشمل هذا الأداء المُحسّن جوانب مثل الاستقرار، والقابلية للتحلل البيولوجي، وغيرها من الخصائص المرغوبة.

هناك خصائص رئيسية تجعل زيت المحولات مناسبًا للاستخدام في المعدات الكهربائية. تشمل هذه الخصائص قوة عزل عالية، ولزوجة منخفضة، ومقاومة ممتازة للأكسدة. تُمثل هذه الخصائص جوهر الفروقات بين زيت المحولات والوقود التقليدي. من بين هذه الخصائص، تشير قوة العزل إلى قدرة معينة للزيت، تتمثل في تحمل الجهد الكهربائي العالي دون أن ينهار ويصبح موصلًا للكهرباء. تُعد هذه القدرة بالغة الأهمية لوظيفة العزل. صُممت أنواع الوقود لغرض محدد، وهو إطلاق الطاقة من خلال الاحتراق. ويُحكم على أداء الوقود من خلال عوامل معينة، منها القيمة الحرارية، وخصائص الاشتعال، وكفاءة الاحتراق.

خصائص احتراق زيت المحولات

للوهلة الأولى، يبدو زيت المحولات مادةً هيدروكربونية. لهذا السبب، قد يبدو قابلاً للاشتعال. من المعروف أن الهيدروكربونات لها سلوك معين. يمكن أن تحترق عند وجود الأكسجين. أثناء عملية الاحتراق هذه، تطلق طاقة حرارية. لكن سلوك احتراق زيت المحولات غير مناسب لتطبيقات الوقود. هذا عدم الملاءمة كبير جدًا. يتميز زيت المحولات بنقطة وميض عالية نسبيًا. تتراوح نقطة وميض زيوت المحولات النموذجية عادةً من 130 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية. في بعض الحالات، يمكن أن تكون أعلى من ذلك. تعني نقطة الوميض العالية هذه متطلبات معينة للزيت. يحتاج الزيت إلى امتصاص كمية كبيرة من الحرارة. فقط بعد امتصاص هذه الحرارة يمكن أن يتبخر. وعندها فقط يمكن أن يلبي شروط الاشتعال. يتمتع البنزين أو الديزل بنقطة وميض أقل بكثير. بالمقارنة مع هذه الأنواع من الوقود، يكون بدء احتراق زيت المحولات أكثر صعوبة.

حتى لو كان زيت المحولات قابلاً للاحتراق، فإن عملية احتراقه لها بعض القيود. لا يمكنه الوصول إلى مستوى نظافة الوقود المخصص. كما لا يمكنه الوصول إلى مستوى كفاءة الوقود المخصص. أثناء عملية الاحتراق، قد تنتج كمية كبيرة من الدخان. كما قد تنتج كمية كبيرة من السخام. بالإضافة إلى ذلك، قد تنتج نواتج ثانوية ضارة. يحتوي زيت المحولات على مواد مضافة مختلفة. تُستخدم هذه المواد المضافة لتحسين الخصائص الكهربائية والكيميائية للزيت. قد يكون لهذه المواد المضافة أيضًا تأثيرات معينة. يمكن أن تفاقم ظاهرة الاحتراق غير الكامل. كما يمكنها أيضًا تعزيز تكوين الملوثات. لهذه المنتجات الثانوية آثار سلبية معينة. من ناحية، ستقلل من كفاءة إطلاق الطاقة الإجمالية. من ناحية أخرى، إذا تم إطلاقها في الغلاف الجوي، فإنها ستجلب مخاطر بيئية وصحية أيضًا.

المخاوف المتعلقة بالأداء والسلامة عند استخدام زيت المحولات كوقود

من حيث إنتاج الطاقة، فإن زيت المحولات له خاصية معينة. قيمته الحرارية أقل من تلك الموجودة في الوقود القياسي. تشير القيمة الحرارية إلى معلمة محددة. وهو يمثل كمية الطاقة المنطلقة. يحدث هذا الإطلاق عندما يتم حرق وحدة الكتلة أو الحجم من المادة بالكامل. خذ وقود الديزل كمثال. تبلغ قيمته الحرارية حوالي 45-46 ميغا جول لكل كيلوغرام. القيمة الحرارية لزيت المحولات أقل بكثير من هذا المستوى. هذه الحقيقة تعني نتيجة. حتى لو كان من الممكن حرق زيت المحولات بشكل فعال، فإنه يمكن أن يوفر طاقة أقل لكل وحدة كتلة أو حجم. ولهذا السبب، فهو أقل كفاءة كمصدر للوقود.

السلامة مصدر قلق بالغ. ينشأ هذا القلق عند التفكير في استخدام زيت المحولات كوقود. يتميز زيت المحولات بنقطة وميض عالية. إذا حاول أحد تسخينه إلى درجة الحرارة المطلوبة للاحتراق، فقد تحدث مشكلة. قد يتجاوز الزيت نطاق درجة حرارة التشغيل الآمنة. قد تؤدي هذه الحرارة الزائدة إلى التحلل الحراري. أثناء هذا التحلل، قد تنطلق غازات قابلة للاشتعال. في بعض الحالات، قد تنطلق غازات متفجرة أيضًا. قد ينتج عن الاحتراق غير السليم لزيت المحولات مواد سامة. ومن أمثلة هذه المواد الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs). وقد ثبت أن هذه الهيدروكربونات مسببة للسرطان.

القيود التنظيمية والبيئية لاستخدام زيت المحولات كوقود

يواجه استخدام زيت المحولات كوقود قيودًا صارمة، تشمل القيود التنظيمية والبيئية. يُصنف زيت المحولات كسائل صناعي خاص، ويجب الالتزام بلوائح بيئية صارمة عند التخلص منه. قد يُسبب تفريغ زيت المحولات أو حرقه مباشرةً دون معالجة مناسبة تلوثًا، بما في ذلك تلوث التربة والمياه والهواء. علاوة على ذلك، قد يحتوي الزيت على إضافات أو ملوثات ضارة بالبيئة. إذا تم حرق الزيت دون اتخاذ تدابير كافية لمكافحة التلوث، فستحدث مشكلة أخرى، حيث يُشكل هذا الإجراء انتهاكًا لقوانين حماية البيئة في العديد من المناطق.