بخشی از مقاله
چکیده
نیروگاه های تولید برق اثرات محیط زیستی بسیاری دارند. این نیروگاه ها همراه با تولید برق، منبع تولید آلاینده هایی نظیر گازهای گلخانهای، ذرات معلق و ترکیبات فلزات سنگین می باشند. در این میان انتشار گازهای گلخانهای به عنوان یکی از نگرانی های عمده محیط زیستی در دستیابی به توسعه پایدار شناخته شده است. استفاده از روش ارزیابی چرخه حیات LCA)َ) به خوبی می تواند اثرات محیط زیستی کلیه مراحل تولید برق را مشخص کند. این ارزیابی باید شامل استخراج، فرآوری، انتقال سوخت، ساخت نیروگاه، تولید برق، دفع زائدات، نوسازی و تخریب نیروگاه پس از عمر مفید آن باشد. همچنین با استفاده از این ارزیابی می توان روش های مختلف تولید برق را از دیدگاه اثرات محیط زیستی با یکدیگر مقایسه نمود. این مطالعه تنها به بررسی انتشار گازهای گلخانه ای می پردازد، به عبارت دیگر در چارچوب ارزیابی چرخه حیات به صورت مروری انتشار گازهای گلخانه ای از نیروگاه های مختلف تولید برق (شامل نیروگاه های سوخت فسیلی، نیروگاه های هسته ای، نیروگاه های فتوولتائیک، نیروگاه های بادی و نیروگاه های برق آبی) را مقایسه می نماید. بر اساس نتایج به دست آمده بیشترین میزان انتشار گازهای گلخانهای مربوط به نیروگاه های حرارتی با سوخت فسیلی و کمترین میزان مربوط به نیروگاه های هسته ای می باشد. در این شرایط افزایش راندمان نیروگاه ها و استفاده از سوخت های پاک و افزایش سهم نیروگاه های تجدیدپذیر از جمله مهم ترین راهکارهای پیشنهادی هستند.
واژه های کلیدی
گازهای گلخانهای، ارزیابی چرخهی حیات، نیروگاه های برق، اثرات محیط زیستی
مقدمه
انتشار گازهای گلخانهای اثرات محیط زیستی بسیاری دارد از جمله: گرمایش جهانی1 و تغییر اقلیم2، برهم خوردن چرخهی هیدرولیکی(خشکسالی ها و سیلاب های شدید)، بالا رفتن سطح آب دریاها، برهم خوردن توازن گونه ها و مرگ جنگل ها. انتشار گازهای گلخانه ای در همه مراحل فناوری و چرخه سوخت آن نیاز به اندازه گیری دارد. انتشار گازهای گلخانه ای انسان ساخت در بیوسفر عامل اصلی تغییر اقلیم محسوب می شوند. تغییر اقلیم یک مشکل جهانی ناشی از اثرات متقابل و پیچیده ی بین فرآیندهای اقلیمی، محیط زیستی، اقتصادی، اجتماعی و فناوری، نیازمند درک مناسب انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از نیروگاه های مختلف تولید برق با دیدگاه محیط زیستی می باشد.
تولید برق از مهمترین منابع انتشار گازهای گلخانه ای در سطح جهان می باشد. طبق محاسبات به عمل آمده، حدود 37/5درصد انتشار کربن در سطح جهان ناشی از فعالیت های تولید برق می باشد. کاهش انتشارگازهای گلخانه ای از بخش برق، مستلزم استفاده از الگوهای مختلف انرژی برای تولید برق می باشد. مقایسه میزان انتشار گازهای گلخانه ای از انواع فناوری های تولید برق، به انتخاب روش های مؤثر در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کمک می کند.[1]
برای اولین بار در دهه 1970، مطالعات ارزیابی و مقایسه گزینه های منابع انرژی بر اساس اثرات عمومی و بهداشت شغلی تولید برق انجام شد. پس از بحران نفت در سال 1972، بسیاری از کشورهای صنعتی به خصوص کشورهایی که به منابع انرژی فسیلی کمتری دسترسی داشتند، تحقیقاتی را برای توسعه منابع انرژی تجدیدپذیر آغاز نمودند.[2] بر اساس برآورد آژانس بین المللی انرژی در سال 2005، کل انتشار گازهای گلخانه ای کشور در بخش انرژی، انتشار فرار، فرآیندهای صنعتی، کشاورزی و سایر منابع معادل593,91 میلیون تن معادل دی اکسید کربن برآورد شده که سهم بخش انرژی در انتشار گازهای گلخانه ای در این سال برابر% 79,6 کل انتشار بوده است.[3]
ارزیابی چرخه حیات(LCA) 3 یک ارزیابی محیط زیستی از کلیه مراحل تولید یک محصول با در نظر گرفتن اثرات مهم محیط زیستی می باشد. در بخش تولید برق، ارزیابی باید شامل استخراج، فرآوری، انتقال سوخت، ساخت نیروگاه، تولید برق، دفع زائدات، نوسازی و تخریب نیروگاه پس از عمر آن باشد. اگرچه درعمل برخی مراحل مانند نوسازی و یا تخریب نیروگاه پس از عمر آن به طور جزئی بررسی نمی شوند.[2]
از آنجائیکه نیروگاه ها و فناوری های با راندمان بالاتر نسبت به نیروگاه های با راندمان پایین گران تر هستند و سوخت با ارزش حرارتی بالا، گران تر از سوخت های با ارزش حرارتی پایین می باشد، جای تعجب نیست که در کشورهایی که دارای میزان تولید ناخالص ملی(GDP) 4 بالاتری هستند، انتشار گازهای گلخانه ای مستقیم به نسبت کشورهایی با دارایی اقتصادی کمتر، پایین تر باشد. نکتهی نگران کننده در مورد ایران این است که بر خلاف بعضی کشورها مانند ژاپن، آلمان، کانادا و یا انگلستان که میزان انتشارشان در یک دوره ی حدود بیست ساله تقریبا ثابت بوده است، به طور دائم با افزایش انتشار گازهای گلخانهای مواجه بوده است.[4]
در این مطالعه سعی بر آن است تا در چارچوب ارزیابی چرخه حیات به صورت مروری انتشار گازهای گلخانه ای از نیروگاه های مختلف تولید برق (شامل نیروگاه های با سوخت فسیلی، نیروگاه های هسته ای، نیروگاه های فتوولتائیک، نیروگاه های بادی و نیروگاه های برق آبی) مقایسه شود.
مقایسه انواع اصلی نیروگاه های حرارتی در مصرف سوخت های فسیلی، تولید انرژی
گازهای گلخانهای یکی از عوامل آسیب رسان بر محیط زیست می باشند. یکی از عوامل مهم ایجاد گازهای گلخانهای تولید برق است که امروزه با روش های مختلفی در نیروگاه های متعددی تولید می شود. نیروگاه های حرارتی که برسه دسته ی (بخاری ،گازی، وسیکل ترکیبی)تقسیم می شوند و با سوخت های فسیلی همچون مازوت، گازوییل و گاز طبیعی درچرخه ی تولید وفن آوری مؤثرند اما از جهاتی برای شرایط اقلیمی ومحیط زیست مضر هستند و درایجاد گاز های گلخانهای بسیار تاثیر گذارند. نیروگاه های حرارتی در مراحل مختلف ساخت و بهره برداری دارای آلودگی های محیط زیستی هستند. برای نمونه در مرحله ساخت فعالیت های پاکتراشی محل احداث، گود برداری، تسطیح، زهکشی و لایروبی از عمده ترین اقدامات در این مرحله به شمار می آید.[5]
1 Global warming
2 Climate change
3 Life Cycle Assessment
4 Gross Domestic Product
اساس کار نیروگاه های حرارتی بر مبنای تبدیل انرژی حرارتی حاصل از احتراق سوختهای فسیلی به انرژی الکتریکی است. گازهای گرم حاصل از سوختن مواد در کوره با لوله های بویلر برخورد نموده و حرارت خود را از دست می دهند و باجذب حرارت حاصله، آب بویلر به بخار تبدیل شده و در لوله های سوپر هیتر گرم تر می شوند و پس از آن وارد توربین شده و باعث گردش پره های توربین می شوند. از آنجا که محور توربین و ژنراتور یکی است، روتور ژنراتور نیز به گردش در آمده و باعث ایجاد الکتریسیته می گردد. انرژی الکتریکی تولیدی توسط خطوط انتقال هوایی یا کابل زیر زمینی به محل های مصرف فرستاده می شود. نیروگاه های حرارتی در مراحل مختلف ساخت و بهره برداری دارای آلودگی های محیط زیستی هستند .برای نمونه در مرحله ساخت فعالیت های پاکتراشی محل احداث، گود برداری، تسطیح، زهکشی و لایروبی از عمده ترین اقدامات به شمار می آید .[6] مطابق تقسیم بندی زیر نیروگاه های حرارتی، انواع مختلفی دارند:
(1 نیروگاه بخاری
در این نوع نیروگاه انتقال انرژی توسط یک واسطه سیال (به شکل مایع و بخار ) صورت می گیرد. .[6] نیروگاه های بخاری موجود در کشور ایران معمولأ قابلیت استفاده از هرسه نوع سوخت (گازوییل ، نفت کوره و گاز طبیعی) را دارند. در این نوع از نیروگاه ها بطور متوسط برای تولید هر مگاوات ساعت برق در صورت استفاده از هر سه نوع سوخت، 201 متر مکعب گازوییل ،4 مکعب گاز طبیعی و 58 لیتر نفت کوره مصرف می شود. درصورتی که از دو نوع سوخت استفاده شود، 202 متر مکعب گازطبیعی و 59 لیتر نفت کوره و اگر تنها از گاز طبیعی استفاده نماید، برای تولید هر مگاو ات ساعت برق در حدود 300 متر مکعب گاز طبیعی مصرف خواهد شد.[7]
(2 نیروگاه گازی
در این نوع نیروگاه هوای محیط وارد کمپرسور شده و بعد از متراکم و گرم شدن وارد محفظه احتراق می شود. .[6] در نیروگاه های گازی از دو سوخت گازوییل و گاز طبیعی استفاده می شود . در این نوع نیروگاه ها برای تولید هرمگاوات ساعت برق حدود 55 لیتر گازوییل و 313 متر مکعب گاز طبیعی استفاده می شود و در صورت استفاده از یک نوع سوخت برای تولید هر مگاوات ساعت 450لیتر گازوییل و یا 380 متر مکعب گاز طبیعی سوزانده می شود.[7]
(3 نیروگاه سیکل ترکیبی
این نیروگاه ها نیز از دو نوع سوخت گاز طبیعی و گازوییل استفاده می کنند. در نیروگاه های سیکل ترکیبی برای تولید یک مگاوات ساعت برق در صورت استفاده از هردو نوع سوخت حدود 11 لیتر گازوییل و 208 متر مکعب گاز طبیعی مصرف می شود و اگر تنها از گاز طبیعی استفاده شود مقدار آن در حدود 210 متر مکعب خواهد بود.[7]
