Index
ورود کاربر
Telegram RSS ارسال به دوستان نسخه چاپی ذخیره خروجی XML خروجی متنی خروجی PDF
کد خبر : 160374
تاریخ انتشار : 19 فروردین 1391 0:0
تعداد مشاهدات : 169

نگاهي به انرژي نوين در ايران(قسمت اول)

طبق آمار هاي به ثبت رسيده در 30 سال گذشته احتياجات انرژي جهان به مقدار قابل ملاحظه اي افزايش يافته است. در سال 1960 مصرف انرژي جهان معادل3/3 Gtoeبوده است. در سال 1990 اين رقم به8/8 Gtoeبالغ شد كه داراي رشد متوسط سالانه 3/3 درصد است و در مجموع 166 درصد افزايش نشان مي دهد. در حال حاضر مصرف انرژي جهان 10 Gtoe/Year بوده و پيش بيني مي شود اين رقم در سال هاي 2010و2020و12 و 14 Gtoe/year افزايش يابد. اين ارقام نشان مي دهند كه ميزان مصرف انرژي جهان در قرن آينده بالاست و بالطبع اين سؤال مهم مطرح است كه آيا منابع انرژي هاي فسيلي در قرن هاي آينده، جوابگوي نياز انرژي جهان براي بقا، تكامل و توسعه خواهند بود يا خير؟ حداقل به دو دليل عمده پاسخ اين سؤال منفي است و بايد منابع جديد انرژي را جايگزين اين منابع كرد. اين دلايل عبارتند از: ـ محدوديت و در عين حال مرغوبيت انرژي هاي فسيلي، زيرا اين سوخت ها از نوع انرژي شيميايي متمركز بوده و مسلماً كاربردهايي بهتر از احتراق دارند. ـ مسائل و مشكلات زيست محيطي به طوري كه امروزه حفظ سلامت لايه هاي جو به خصوص اتمسفر از مهمترين پيش شرط هاي توسعه اقتصادي پايدار جهاني به شمار مي آيد. از اين رو دهه هاي آينده به عنوان سال هاي تلاش مشترك جامعه انساني براي كنترل انتشار اكسيدكربن، كنترل محيط زيست و در واقع تلاش براي تداوم انسان بر روي كره زمين خواهد بود. بنا بر اين استفاده از منابع جديد انرژي به جاي منابع فسيلي امري الزامي است. سيستم هاي جديد انرژي در آينده بايد متكي به تغييرات ساختاري و بنيادي باشد كه در آن منابع انرژي بدون اكسيد كربن نظير انرژي خورشيدي و بادي و زمين گرمايي و مواد آلي خنثي مانند انرژي بيوماس مورد استفاده قرار مي گيرند. بدون ترديد انرژي هاي تجديدپذير با توجه به سادگي فناوريشان در مقابل فناوري انرژي هسته اي از يك طرف و به دليل نبود ايجاد مشكلاتي نظير زباله هاي اتمي از طرف ديگر نقش مهمي در سيستم هاي جديد انرژي در جهان ايفا مي كنند. در هر حال بايد اذعان داشت كه در عمل عوامل متعددي به ويژه هزينه اوليه و قيمت تمام شده بالا، سرمايه گذاري نكردن كافي براي بومي كردن و بهبود كارآيي تكنولوژي هاي مربوطه، به حساب نيامدن هزينه هاي خارجي در معادلات اقتصادي، نبود سياست هاي حمايتي در سطح جهاني، منطقه اي و محلي، نفوذ و توسعه انرژي هاي نو را بسيار كند و محدود ساخته است.. ولي پژوهشگران و صنعتگران همواره تلاش خود را جهت رفع اين مشكلات مبذول مي دارند. به طور كلي عمده فعاليت هاي مربوط به احداث پايلوت هاي سازگار با محيط زيست در ايران با به كار بردن منابع انرژي هاي تجديدناپذير و اجراي پروژه هاي مهندسي و انجام خدمات مشاوره اي و مديريت بر طرح ها، در چند بخش ذيل متمركز شده است. *انرژي برق بادي به منظور شناخت دقيق محدوديت ها، موانع و امكانات موجود در جهت استفاده از منابع انرژي در كشور، ضروري است ميزان بهره برداري از پتانسيل هاي موجود انرژي و روند تحولات حامل هاي انرژي هاي تجديدپذير در كشور به روش علمي و دقيق محاسبه و ارزيابي شود. كشور ايران از لحاظ منابع مختلف انرژي يكي از غني ترين كشور هاي جهان محسوب مي شود، زيرا از يك سو داراي منابع گسترده سوخت هاي فسيلي نظير نفت و گاز است از سوي ديگر داراي پتانسيل فراوان انرژي هاي تجديدپذير از جمله باد است.با توسعه نگرش هاي زيست محيطي و راهبردي صرفه جويانه در بهره برداري از منابع انرژي هاي تجديدناپذير، استفاده از انرژي باد در مقايسه با ساير منابع انرژي مطرح در بسياري از كشور هاي جهان روبه فزوني گذاشته است. استفاده از تكنولوژي توربين هاي بادي به دلايل زير مي تواند يك انتخاب مناسب در مقايسه با ساير منابع انرژي تجديدپذير باشد: *قيمت پايين توربين هاي برق بادي در كشورهاي پيشرفته نظير آلمان، دانمارك، آمريكا، اسپانيا، انگلستان و بسياري كشورهاي ديگر، توربين هاي بادي بزرگ و كوچك ساخته شده است و برنامه هايي هم براي ادامه پژوهش ها و استفاده بيشتر از انرژي باد جهت توليد برق در واحدهايي با توان چند مگاواتي مورد مطالعه است. در ايران هم با توجه به وجود مناطق بادخيز، طراحي و ساخت آسياب هاي بادي از 2000 سال پيش از ميلاد مسيح رايج بوده و هم اكنون بستر مناسبي براي گسترش بهره برداري از توربين هاي بادي فراهم است. مولدهاي برق بادي مي تواند جايگزين مناسبي براي نيروگاه هاي گازي و بخاري باشند. مطالعات و محاسبات انجام شده در زمينه تخمين پتانسيل انرژي باد در ايران نشان داده اند كه تنها در 26 منطقه از كشور (شامل بيش از 45 سايت مناسب) ميزان ظرفيت اسمي سايت ها، با در نظر گرفتن يك راندمان كلي 33 درصد، در حدود 6500 مگاوات است و اين در شرايطي است كه ظرفيت اسمي كل نيروگاه هاي برق كشور، (در حال حاضر) 000/60 مگاوات است. در توربين هاي بادي، انرژي به انرژي مكانيكي و سپس به انرژي الكتريكي تبديل شود. از مزاياي استفاده از اين انرژي نبود نياز توربين بادي به سوخت، تأمين بخشي از تقاضاهاي انرژي برق، تنوع بخشيدن به منابع انرژي و ايجاد سيستم پايدار انرژي، قدرت مانور زياد در بهره برداري (از چند وات تا چندين مگاوات)، نياز نداشتن به آب و نداشتن آلودگي محيط زيست است. ظرفيت توربين هاي نصب شده در كل كشور از 163 توربين بادي، 92470 كيلووات است. بيشترين تعداد و ظرفيت نصب شده توربين هاي بادي در استان گيلان، شهرستان منجيل به ميزان 61180 كيلووات است. ميزان توليد برق از نيروگاه هاي بادي از 471/511/46 كيلووات با 56 توربين به 000/955/162 كيلووات با 160 توربين رسيده است. *انرژي خورشيدي انرژي خورشيدي عظيم ترين منبع انرژي در جهان است. اين انرژي پاك، ارزان و بي پايان بوده و در بيشتر مناطق كره زمين قابل استحصال است. محدوديت منابع فسيلي و پيامدهاي حاصل از تغييرات زيست محيطي و آب و هواي جهاني، فرصت هاي مناسبي را براي رقابت انرژي خورشيدي با انرژي هاي فسيلي خصوصاً در كشورهايي با پتانسيل بالاي تابش ايجاد كرده است. سيستم هاي انرژي خورشيدي، فناوري هاي جديدي هستند كه براي تأمين گرما، آب گرم، الكتريسيته و حتي سرمايش منازل مسكوني، مراكز تجاري و صنعتي به كار مي روند. فناوري هاي حرارتي خورشيدي به دو بخش نيروگاه هاي حرارتي خورشيدي و كاربردهاي غيرنيروگاهي سيستم هاي خورشيدي تقسيم بندي مي شوند. نيروگاه هاي حرارتي خورشيدي از تابش مستقيم خورشيد (DNI) استفاده مي كنند. اين بخش از تابش خورشيد توسط ابرها، دود يا گرد و غبار منحرف نمي شود. بنابراين، نيروگاه هاي حرارتي ـ خورشيدي بايد در مناطقي كه از تابش مناسب خورشيد برخوردار هستند، ساخته شوند. سايت هاي مناسب براي ساخت نيروگاه هاي خورشيدي از تابش خورشيد 2000 كيلووات ساعت بر هر مترمربع (kWh/m2y) در سال برخوردار هستند، مناطق مناسب تر جهت احداث اين نوع نيروگاه ها از تابشي بيش از 2800 كيلووات ساعت بر هر متربع (kWh/m2y) در سال برخوردار هستند. به طور معمول نقاطي براي اين سايت ها مناسب هستند كه آب و هوا و گياهان منطقه رطوبت و گرد و غبار زيادي را در اتمسفر ايجاد نمي كنند مانند استپ ها، بوته زار، صحراهاي نيمه خشك و صحراها كه به طور معمول در عرض جغرافيايي شمال يا جنوب كمتر از 40 درجه قرار دارند. از مناطق مستعد مي توان به جنوب غربي ايالات متحده آمريكا، كشورهاي مديترانه اي اروپا، خاورميانه و خاور نزديك، ايران و صحراهاي هند، پاكستان، چين و استراليا اشاره كرد. در بسياري از مناطق جهان مي توان با استفاده از تكنولوژي هاي حرارتي ـ خورشيدي در مساحت يك كيلومترمربع از زمين، 100 تا 300 گيگاوات ساعت الكتريسيته خورشيدي توليد كرد. اين مقدار معادل توليد سالانه نيروگاه هاي متداول فسيلي، زغال سنگ يا گازي با ظرفيت 50 مگاوات در بار متوسط است. يك نيروگاه خورشيدي شامل تأسيساتي است كه انرژي تابشي خورشيد را جمع كرده و با متمركز كردن آن، درجه حرارت هاي بالا ايجاد مي كند. انرژي جمع آوري شده از طريق مبدل هاي حرارتي، توربين ژنراتورها يا موتورهاي بخار به انرژي الكتريكي تبديل خواهد شد. نيروگاه هاي خورشيدي براساس نوع متمركزكننده ها به سه دسته تقسيم مي شوند: نيروگاه سهموي خطي: نيروگاه هاي حرارتي خورشيدي از نوع سيستم كلكتور سهموي خطي شامل رديف هاي موازي و طولاني از متمركزكننده هاست. بخش متمركز كننده شامل سطوح انعكاسي سهموي است كه از جنس آينه هاي شيشه اي هستند و روي يك سازه نگهدارنده قرار مي گيرند. دريافت كننده انرژي شامل لوله هاي جاذب استوانه اي شكل با پوشش انتخابي هستند كه به وسيله شيشه پيركس پوشانده مي شوند و در طول خط كانوني قرار مي گيرند. بخش دريافت كننده در قسمت هاي انتهايي روي دو تكيه گاه قرار گرفته اند كه اين مجموعه روي تيرك هاي اصلي سازه سوار است. سيستم رديابي در اين دستگاه ها تك محوره بوده و رديابي خورشيد از شرق به غرب بر روي تك محور دوراني انجام مي گيرد به گونه اي كه پرتوهاي خورشيدي در تمام مدت رديابي برروي لوله هاي جذب كننده كانوني مي شوند. يك سيال انتقال حرارت، به طور مشخص روغن، در دماي بيش از 400 درجه سانتيگراد از ميان لوله هاي جاذب در جريان است و روغن داغ در مبدل هاي حرارتي، آب را به بخار تبديل مي كند و بخار فوق داغ در سيكل از توربين و ژنراتور انرژي الكتريكي توليد مي كند. نيروگاه دريافت كننده مركزي: نيروگاه حرارتي خورشيدي از نوع برج دريافت كننده مركزي با متمركز كردن پرتوهاي تابش خورشيد روي برج دريافت كننده انرژي الكتريكي توليد مي كند. اين سيستم از مجموعه اي از آينه ها كه هريك به طور جداگانه خورشيد را رديابي مي كنند، تشكيل شده است، تعداد اين آينه ها در يك نيروگاه به صدها و هزاران عدد مي رسد كه هليوستات ناميده مي شود. سطوح متمركزكننده طوري تنظيم مي شود كه همواره پرتوها را روي دريافت كننده ثابتي منعكس كند كه همان برج مركزي است. نيروگاه ديش استرلينگ: موتور استرلينگ موتورهاي گرما ـ كاري هستند كه حرارت را تبديل به جنبش مي كنند و نسبت به موتور بنزيني و ديزلي كارآيي بيشتري دارند. امروزه چنين موتورهايي براي موردهاي خاص استفاده مي شوند. موتورهاي استرلينگ از چرخه استرلينگ استفاده مي كنند كه با چرخه هاي استفاده شده در موتورهاي احتراق داخلي متفاوت است. چرخه استرلينگ از يك منبع حرارتي خارجي مانند بنزين، انرژي خورشيدي يا گازهاي بيومس استفاده مي كند و هيچ احتراقي داخل سيلندرهاي موتور رخ نمي دهد. براي تأمين انرژي مورد نياز اين موتور از يك ديش منعكس كننده استفاده مي شود. اين ديش انرژي حرارتي خورشيد را مستقيماً به روي موتور منعكس مي كند و موتور، توليد برق را شروع مي كند. از انرژي حرارتي خورشيد علاوه بر استفاده نيروگاهي، مي توان در زمينه هاي زير به صورت صنعتي، تجاري و خانگي استفاده كرد: گرمايش آب مصرفي آبگرمكن هاي خورشيدي به طوري كه از نام آنها پيداست از طريق جذب انرژي تابش خورشيد توسط صفحات جاذب(كلكتور) عمل مي كنند و راندمان گرمايشي آنها در فصول مختلف سال و بر حسب موقعيت هاي جغرافيايي متفاوت است. مخزن آبگرم به گونه اي طراحي شده كه آبگرم را به طور ذخيره در شبانه روز مهيا كند و تلفات حرارتي آن تا صبح روز بعد و طلوع مجدد بسيار ناچيز باشد. با استفاده از اين سيستم مي توان هزينه هاي مصرف گاز- گازوئيل وبرق را به طور چشمگيري كاهش داد كه اين امر در پروژه هاي بزرگ ملموس تر خواهد بود، به طوري كه بعد از گذشت حدود4 تا 5 سال مي توان با صرفه جويي در مصرف سوخت هاي فسيلي سرمايه گذاري اوليه را مستهلك كرد. هزينه هاي نگهداري و تعميرات اين سيستم ها بسيار پايين است و طول عمر كاركرد سيستم هاي استاندارد و با كيفيت فني بالا تا 15 سال هم مي رسد. *گرمايش فضاي د اخلي ساختمان ها گرمايش ساختمان توسط خورشيد، اولين و اصلي ترين كاربرد انرژي خورشيدي در بخش ساختمان است. سيستم هاي گرمايش خورشيدي بر مبناي نوع سيال هوا يا مايع كه در كلكتورهاي خورشيدي گرم مي شود، به دو نوع عمده تقسيم بندي مي شوند. هر دو نوع از اين سيستم ها تابش خورشيد را جمع آوري و جذب كرده و حرارت به دست آمده از خورشيد را جهت تأمين بار گرمايش مستقيماً به فضاهاي داخلي ساختمان ها انتقال مي دهد. استفاده اين سيستم ها از منبع انرژي بي پايان و ارزان خورشيدي يكي از مزاياي سيستم هاي خورشيدي است و از همه مهمتر اين سيستم ها بر خلاف سوخت هاي فسيلي تهديدي براي محيط زيست به شماره نمي روند. در كل كشور 11 پروژه در حال بهره برداري يا درحال اجراي مربوط به انرژي خورشيدي از طرف وزارت نيرو وجود دارد. جمع توليد برق خورشيدي كشور در سال 1383، معادل140200 كيلو وات ساعت بوده كه اين ميزان تا پايان سال 1389 به 67000كيلو وات ساعت رسيده است. *انرژي زمين گرمايي انرژي زمين گرمايي انرژي حرارتي موجود در مركز زمين است. اين انرژي در امتداد مرزهاي صفحات تكنونيكي، در نواحي شناخته شده آتشفشاني و زلزله خيز كه داراي شكستگي ها و گسل هاي فراواني هستند، از تمركز بيشتري برخوردار است. به طور كلي هرچه از سطح زمين به سمت عمق پيش برويم، درجه حرارت افزايش مي يابد و به طور متوسط به ازاي هر 100 متر عمق، 3درجه سانتيگراد دما بالا مي رود. به عبارت ديگر در عمق 2 كيلومتري سطح زمين، درجه حرارت حدود 70 درجه سانتيگراد است. اما در بعضي نقاط، فعاليت هاي تكنونيكي باعث جاري شدن گدازه هاي داغ يا مذاب به سمت سطح زمين و در نهايت تشكيل منابعي با درجه حرارت بالا در سطح قابل دسترس از زمين مي شود. انرژي زمين گرمايي در واقع انرژي تجديدپذيري است كه از گرماي ماگماي داغ و تخريب مواد موجود در راديو اكتيو موجود در اعماق زمين به دست مي آيد. با قرار گرفتن لايه هاي حاوي منابع آب هاي زيرزميني در جوار لايه هاي حاوي گدازه هاي داغ، حرارت به منبع آب زيرزميني منتقل شده و سپس اين منابع آب داغ يا از طريق گسل ها و شكستگي هاي فراوان و مرتبط به هم مستقيماً به صورت چشمه هاي طبيعي آب يا بخار داغ و بعضاً در فشارهاي بالاي مخازن به صورت آبفشان يا فومرول (دودخان) در سطح زمين ظاهر مي شوند يا اينكه از طريق حفاري چاه هاي اكتشافي، مي توان به آب يا بخار داغ محصور در اعماق دسترسي پيدا كرد و از آن در توليد برق بهره برداري كرد. البته پس از استحصال حرارت از آب داغ، آب سرد باقي مانده از طريق چاه تزريقي وارد زمين شده و اين چرخه مجدداً تكرار مي شود. شايان ذكر است كه نبايد از انرژي گرمايي بيش از مقدار بازيابي آن بهره برداري كرد تا عواقب زيست محيطي منفي در پي نداشته باشد. بهره برداري از انرژي گرمايي انديشه جديدي نيست و از ابتداي قرن حاضر تلاش هاي زيادي به منظور تبديل اين انرژي به برق صورت گرفته است، اما انگيزه واقعي بهره برداري از اين نوع انرژي به بعد از سال هاي 1973-1974 برمي گردد. در سيستم زمين گرمايي هيدروترمال اساس كار مشابه صنعت نفت است. بدين معني كه در مناطقي از زمين مخازن آب داغي وجود دارد كه بايد اكتشاف و استخراج شود. آب داغ استخراج شده بسته به كيفيت منبع و دماي آب و فشار مخزن مي تواند جهت توليد برق يا كاربردهاي گرمايشي استفاده شود. در حال حاضر مخازن زمين گرمايي به سه گروه تقسيم بندي مي شوند: 1-3 . دسته اول: مخازن دما بالا با دماي بالاتر از 150 درجه سانتيگراد كه مناسب براي توليد برق با تكنيك هاي معمولي است. 2-3 . دسته دوم: مخازن با دماي بين 100 الي 150 درجه سانتيگراد كه مناسب براي توليد برق با تكنيك هاي پيشرفته تر است. 3-3 . دسته سوم: مخازن دماي پايين با دماي كمتر از 100 درجه سانتيگراد كه براي كاربردهاي مستقيم مناسب هستند.در ايران با مطالعات انجام شده از طريق چاه پيمايي، 14 منطقه مستعد تعيين شده كه تنها در يك منطقه اكتشاف با حفر سه حلقه چاه ظرفيت 250MW به دست آمده است.در حال حاضر دو پروژه زمين گرمايي در استان اردبيل در حال ساخت است كه پروژه نيروگاه زمين گرمايي مشكين شهر تا پايان سال 1389 حدود 51 درصد و پروژه احداث در اردبيل 32 درصد پيشرفت داشته است. ساخت اين دو پروژه از سال 1384 آغاز شده كه به علت كمبود اعتبارات مورد نياز در برنامه چهارم اين پروژه تا پايان برنامه پنجم تمديد شد. ادامه دارد... * منبع: روزنامه اطلاعات، شنبه 19 فروردین 1391