طلای کثیف در راه توسعه: تولید برق از بیوگاز

تولید برق از بیوگاز

در سال‌هاي اخير روند رو به رشد مصرف انرژي، پديده بحران انرژي را در جهان بوجود آورده است. مصرف روز افزون انرژي حاصل از سوخت‌هاي فسيلي اگر چه رشد سريع اقتصادي جوامع مختلف را بهمراه داشته است اما بواسطه انتشار آلاينده‌هاي حاصل از احتراق سوخت‌هاي فسيلي، جهان را با تغييرات تهديدآميزي روبرو ساخته است؛ از اين رو حركت به سوي تامين انرژي‌هاي پاك در رئوس برنامه‌هاي اصلي در جهان قرار گرفته است. يكي از اين انرژي‌ها، استفاده از انرژي حاصل از منابع زيست توده و يا بيوگاز مي‌باشد.

معرفی طرح

طرحی که قصد معرفی آن را داریم بهره‌گیری از طلای کثیف و تولید برق می‌باشد که نام شناخته شده آن احداث نیروگاه بیوگاز تولید برق از زباله است که در دسته انرژی‌های نو قرار می‌گیرد. بیوگاز به گازهای تولید شده در اثر تخمیر و تجزیه بی هوازی مواد آلی بوسیله باکتری‌های بی‌هوازی بویژه متان‌ زا که در یک محفظه تخمیر بوجود می‌آیند، اطلاق می‌شود. در حال حاضر بيوگاز بعنوان يكي از منابع عمده تأمين انرژي در دنيا مطرح است و اين گاز را هم بطور مستقيم در تأمين انرژي حرارتي و روشنايي و هم بعنوان يك گزينه مناسب براي استفاده در مولدهاي احتراق داخلي، ميكروتوربين‌ها و پيل‌هاي سوختي جهت توليد برق مورد استفاده قرار مي‌دهند. با ساخت و توسعه نيروگاه‌هاي بيوگاز علاوه بر تأمين بخشي از انرژي مورد نياز، مي‌توان گامي موثر در زمينه بحران عظيم ناشي از زباله‌هاي شهري و كاهش انتشار آلاينده‌هاي زيست محيطي برداشت كه داراي اثرات اقتصادي و اجتماعي چشمگيري خواهد بود. ميزان توليد بيوگاز به درجه حرارت محيط تخمير، خاصيت اسيدي يا PH مواد، نسبت كربن به ازت مواد، ميزان رطوبت و آب مورد نياز، درجه غلظت مواد، عدم وجود عناصر بازدارنده سمي، مدت زمان ماند مخلوط در مخزن هاضم و يكنواخت بودن محلول بستگي دارد. در اين مقاله سعي شده است تا ضمن بررسي جايگاه اين منبع انرژي زيستي در تأمين انرژي مورد نياز، نحوه توليد و اهميت كاربرد آن مورد بررسي قرار گيرد و در انتها به شرح مختصري از نيروگاه‌هاي بيوگازي و ساخت انواع آن پرداخته شود.

بيوگاز از تجزيه و تخمير زباله‌ها و ساير باقيمانده‌هاي كشاورزي، فضولات انساني، حيواني و فاضلاب‌هاي صنعتي و با تخمير بي‌هوازي مواد آلي بوسيله باكتري‌هاي بي‌هوازي بويژه متان‌ زا در يك محفظه تخمير و با توليد گاز متان بدست مي‌آيد. در هضم بی‌هوازی ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلو وات ساعت در هر تن زباله‌تر، انرژی تولید می‌شود، بدین صورت که گاز متان حاصل شده با استفاده از ژنراتورهای گازی به برق تبدیل شده و وارد شبکه می‌شود. اين مخلوط گازي داراي ميزان ۶۰ -۷۰ درصد متان،۳۰-۴۰ درصد دي اكسيد كربن و مقادير ناچيزي از گازهاي ديگر مانند هيدروژن، نيتروژن، اكسيژن، منواكسيدكربن و سولفيد هيدروژن است و قسمت اعظم اين گاز از متان و دي اكسيدكربن تشكيل شده است ولي در عين حال نسبت تركيبات مختلف آن بستگي به نوع مواد اوليه و نيز تا حدودي به ميزان حرارت محيط و زمان توقف مواد در مخزن تخمير دارد.

کاربردهای بیوگاز

تولید نیروی برق: از انرژی بیوگاز مانند اغلب انرژی‌ها می‌توان در تولید الکتریسیته استفاده کرد.

ایجاد حرارت: یک مترمکعب بیوگاز حدود ۶۵۰۰ ـ۵۲۰۰ کیلوکالری انرژی آزاد می‌کند و یک مترمکعب بیوگاز برای پخت ۳ وعده غذایی یک خانواده ۶ نفره کافی است.

سوخت مکمل برای موتورهای احتراق داخلی: بیوگاز می‌تواند به عنوان جایگزین مواد سوختی مانند بنزین و گازوئیل در موتورها به کار برود. در عملیاتی مانند کشیدن آب از چاه‌ها، در دستگاه‌های شالیکوبی، آسیاب‌ها و … می‌توان از این منابع انرژی در موتورها استفاده کرد.

مواد اولیه صنایع شیمیایی: بیوگاز دارای حدود ۶۵ درصد متان و ۳۵ درصد دی‌اکسیدکربن است که این گازها می‌تواند به عنوان مواد اولیه در تولید فرآورده‌های شیمیایی به کار رود. به عنوان مثال از این گازها برای ساختن سیلیکات‌های اکسی، حلال‌های مختلف، خنک‌کننده‌ها، حشره‌کش‌ها، دی‌کلرومتان (ماده اولیه برای تولید مواد پاک‌کننده چربی‌ها)‌، مواد با قابلیت نفوذ بالا، فیلم‌های عکاسی و … استفاده کرد.

تولید کود اکسی: پس از انجام عمل تخمیر و تولید بیوگاز، فضولات باقیمانده به عنوان کود غنی و مناسب برای کشاورزی به کار می‌روند. این کود برخلاف کودهای حیوانی تازه، فاقد بو بوده و آلودگی محیط‌زیست را به دنبال ندارد، حجم کمتری اشغال می‌کند، بذر علف‌های هرز و انگل‌های جانوری آن از بین می‌رود و هیچ جاذبه‌ای برای رشد پشه و مگس و سایر آفات ندارد.

تاریخچه بیوگاز

در سال 1776 ميلادي الكساندر ولتا نتيجه گرفت كه بين مقدار مواد آلي فساد پذير و ميزان گاز قابل اشتعال رابطه مستقيمي وجود دارد. در سال 1859 اولين واحد تخمير بي‌هوازي در بمبئي هند ساخته شد و در سال 1860 ميلادي ‌اولين واحد استفاده شده براي تصفيه مواد جامد فاضلاب بوسيله شخصي بنام اچ ـ موراس بكار گرفته شد. در اروپا برخي واحدهاي بيوگاز بيشتر از ۲۰ سال است كه مشغول به كار هستند و در حال حاضر بيش از۶۰۰ واحد هاضم در اروپا مشغول بكار مي‌باشند. تنها در كشور آلمان در حدود ۲۵۰ واحد بيوگاز طي پنج سال گذشته نصب شده است. از نيمه اول قرن بيستم در بسياري از كشورها ساخت دستگاه‌هاي توليد كننده بيوگاز و استفاده از گاز حاصله آن بمنظور پخت و پز، تأمين روشنايي و بكار انداختن موتورهاي احتراقي وسايل نقليه به سرعت توسعه يافته و در اين بين كشورهاي چين و هند بيش از ساير كشورهاي ديگر به ساخت و بهره‌برداري از دستگاه‌هاي توليد كننده بيوگاز پرداخته‌اند.

سابقه طرح در ایران و ظرفیت استفاده از بیوگاز

در ايران قدمت استفاده از بيوگاز به سه قرن قبل برمي‎گردد. اولين هاضم توليد متان بصورت نوين در سال 1354 در روستاي نياز آباد لرستان ساخته شد و در سال 1361 يك واحد سه مترمكعبي در دانشگاه صنعتي شريف مورد مطالعه قرار گرفت و در سال‌هاي 1361 تا 1365 مركز تحقيقات انرژي‌هاي نو در سازمان انرژي اتمي پژوهش‌هاي ويژه‎اي را در اين زمينه به انجام رساند كه از جمله مي‌توان به احداث10 واحد بيوگاز در استان‌هاي سيستان و بلوچستان، ايلام و كردستان اشاره نمود. در دهه 1360 وزارت جهاد سازندگي نيز در اين راه اقداماتي صورت داد و ابتدا در سال 1363 يك واحد آزمايشي در حيدر آباد كرج ساخته شد و سپس در سال 1364 يك نمونه واقعي در يكي از روستاه‌هاي شهر گرگان احداث گرديد؛ در ضمن جهاد كشاورزي40 هاضم ديگر در مناطق مختلف كشور ساخت كه 18 واحد آن به مرحله گاز‌دهي رسيد. آنچه مسلم مي‎باشد اين است كه بايد تكيه بر تجربيات ساير كشورها، با توجه به امكانات طبيعي و شرايط اقليمي صورت گيرد.

ظرفیت کنونی تولید برق در کشور در حدود ۷۰ هزار مگاوات ساعت است در حالی که ظرفیت تولید برق از منابع تجدید پذیر انرژی (بدون در نظرگیری نیروگاه‌های برق آبی) در حدود ۱۵۵ مگاوات است. ملاحظه می‌گردد که سهم تولید برق از انرژی‌های تجدید پذیر در کشور در حدود 0.3 درصد است و این در حالی است که در کشورهای متوسط جهانی این سهم ۱۰ درصد است و در کشورهای توسعه یافته حتی تا ۴۰ درصد هم می‌رسد.

بر این اساس تولید برق از منابع تجدیدپذیر مانند بیوگاز از بازار بزرگی در ایران برخوردار می باشد که هنوز ظرفیت اشباع نشده بزرگی وجود دارد.

براساس گزارش‌های منتشره در ایران سالانه نزدیک به ۲۰ میلیون تن انواع این زباله‌ها تولید می‌شود که در مجموع نزدیک به ۳۲۰ مگاوات ظرفیت کل تولید برق از طریق نیروگاه بیوگازی می‌باشد که تاکنون نزدیک به ۱۹ مگاوات تولید برق فعال می‌باشد و با سرمایه‌گذاری در این قسمت می‌توان ظرفیت نصب شده این نیروگاه‌ها را افزایش داد. در ادامه تعداد نیروگاه های بیوگاز کشور و ظرفیت هر کدام ارائه شده است:

مزایای اجرای طرح

با توجه به آنکه تولید سرانه برق یکی از شاخص‌های اصلی توسعه هر جامعه محسوب می‌شود، توسعه ظرفیت تولید برق در کشور از بزرگترین دغدغه‌های کشور محسوب می‌شود. از افزایش ظرفیت تولید برق در نیروگاه‌هایی که با سوخت‌های فسیلی کار می‌کنند، نیازمند توسعه میادین گازی کشور می‌باشد که خود علاوه بر هزینه احداث نیروگاه، هزینه احداث امکانات زیربنایی تامین سوخت آن را نیز در بردارد. از این رو احداث نیروگاه‌های برق با استفاده از انرژی‌ها نو و به خصوص نیروگاه بیوگاز از جمله فرصت‌های سرمایه‌گذاری است که علاوه بر کاهش آلودگی‌های زیست محیطی کشور و افزایش توان تولید برق، از حمایت‌های دولتی خاصی نیز برخوردار است که یکی از این موارد خرید برق به صورت تضمینی توسط وزارت نیرو می‌باشد.

منبع: واحد تحقیقات سرمایه‌گذاری بهین صنعت یاب