بخشی از مقاله
چکیده
در چارچوب پژوهش حاضر، سه نوع از فرایندهاي گرماگیر هیبریدي - متشکل از سوخت هاي فسیلی و انرژي خورشیدي - یعنی فرایند تجزیه حرارتی، اصلاح و بهینه سازي با بخار و گازسازي با بخار مورد مطالعه قرار گرفته است. در این نوع از فرایندها معمولا از سوخت هاي فسیلی تنها به عنوان یک منبع شیمیایی تولید ئیدروژن استفاده می شود و از انرژي حاصل از متمرکزسازي اشعه خورشید به عنوان منبع تامین گرما و حرارت مورد نیاز در کل فرآیند استفاده می شود. ضمن اینکه مقادیر مربوط به حداکثر بازده انرژي حاصل از این سه فرایند و همچنین ظرفیت گازکربنیک کاهی همین فرآیندهاي سه گانه در مقایسه با وضعیت ناشی از احتراق سوخت هاي فسیلی متعارف - که معمولا در نیروگاه هاي برق متعارف کاربرد دارند - مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. به طور کلی نتایج و یافته هاي حاصل از پژوهش حاضر بیانگر آن است که بهره گیري از این فرایندهاي سه گانه هیبریدي-ترکیبی می تواند از جهت کربن گیري از سوخت هاي فسیلی و همچنین جلوگیري از انتشار گازکربنیک مقرون به صرفه و موثر باشد و در همان حال مسیر گذار به امکان استفاده از سوخت ئیدروژنی خورشیدي را در آینده نزدیک هموار نماید.
کلیدواژه ها: گاز سنتزي، زغال، اصلاح و بازسازي، گازسازي، کربن گیري.
مقدمه
واقعیت این است که از رهگذر جایگزین سازي سوخت هاي پاك همانند سوخت ئیدروژنی خورشیدي به جاي سوخت هاي فسیلی می توان تاثیرات زیانبار ناشی از انتشار گازهاي گلخانه اي و سایر مواد آلاینده را که در نتیجه فعالیت هاي بشر روي می دهد؛ تا حد زیادي به حداقل رساند و یا حتی آن را به شکل کامل برطرف نمود. البته تردیدي نیست که جایگزین سازي کامل سوخت هاي پاك یک هدف غایی و بلندمدت است. اما از نقطه نظر راهبردي نقطه مطلوب آن است که در میان مدت در جهت طراحی و ابداع روش ها یا فرآیندهاي تلفیقی - ترکیبی از سوخت هاي فسیلی و انرژي هاي پاك همانند انرژي خورشید - گام برداریم؛ به این معنا که سوخت هاي فسیلی را تنها به عنوان منبع فعل و انفعالات شیمیایی تولید H2 استفاده نماییم و در همان حال انرژي خورشید را به عنوان تنها منبع تامین انرژي حرارتی این فرآیند شیمیایی به خدمت بگیریم.
فرآورده هاي حاصل از همین فرآیندهاي ترکیبی-هیبریدي نسبت به مواد اولیه مصرفی سوخت پاك تري هستند؛ چراکه مقدار انرژي آنها در نتیجه دریافت انرژي خورشید افزایش پیدا کرده است - مقدار این افزایش انرژي در واقع معادل تغییر در آنتالپی واکنش می باشد - . در واقع بهره گیري از ترکیبی از سوخت هاي فسیلی و انرژي خورشید به منزله پلی است که فن آوري هاي امروزي را که متکی به سوخت هاي فسیلی اند، به فن آوري هاي متکی به انرژي خورشید در آینده پیوند می دهد. ضمن اینکه زمینه را براي صرفه جویی در مصرف انرژي چه در حال حاضر و چه در آینده دور فراهم می سازد؛ چراکه استفاده از انرژي خورشید به واسطه قابلیت هایی که دارد، در واقع همواره می تواند به لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه باشد و به عبارتی توجیه اقتصادي داشته باشد؛ به ویژه اگر تاثیرات زیانبار ناشی از مصرف سوخت هاي فسیلی همانند پیامدهاي ناشی از افزایش انتشار گازهاي گلخانه اي و در نتیجه افزایش میزان آلاینده ها و تشدید آلودگی را در هرگونه محاسبه هزینه-فایده در نظر بگیریم.
واقعیت این است که گذار از مرحله استفاده از سوخت هاي فسیلی به سوخت هاي خورشیدي می تواند به شکلی آرام صورت گیرد و در نتیجه مدت زمان لازم جهت انتقال فن آوري هاي خورشیدي به بخش صنعت را کاهش دهد و به عبارتی به حداقل برساند. بهره گیري از فرآیندهاي ترکیبی-هیبریدي - متکی به انرژي خورشید و سوخت هاي فسیلی - که در مقاله حاضر ارائه و توصیف شده است؛می تواند مسیري پایدار و ماندگار در جهت کربن زدایی یا کربن گیري از سوخت هاي فسیلی و جلوگیري از انتشار گاز CO2 باشد، وضعیتی که در نهایت می تواند مسیر گذار به سوخت هاي ئیدروژنی خورشیدي را هموار نماید.
کربن زدایی و کربن گیري از سوخت هاي فسیلی با استفاده از انرژي خورشیدي به طور کلی کربن گیري از سوخت هاي فسیلی شامل سه فرآیند ترموشیمیایی زیر می شود:
الف. تجزیه حرارتی با استفاده از انرژي حرارتی خورشیدي
ب.اصلاح و بازسازي با بخار
پ.گازسازي - به شکل گاز در آوردن - با بخار
شماي کلی طرح تولید H2 بدون انتشار گاز CO2 در نمودار شماره 1 ارائه شده است. همان گونه که در این نمودار هم مشاهده می شود، معمولا از گرمایش خورشیدي و دما یا حرارت بالاي ناشی از آن براي انجام فعل و انفعالات اندوترمی - واکنش هاي گرماگیر - این فرآیندها استفاده می شود. البته با توجه به اینکه رآکتان ها معمولا حاوي کربن یا مواد کربنی اند، معمولا یک مرحله اضافی موسوم به کربن گیري یا گازکربن زدایی هم علاوه بر آنچه که در نمودار مشاهده می شود، وجود دارد. با این حال همان گونه که در ادامه خواهیم دید، حتی بدون این مرحله هم میزان انتشار گاز CO2 در فرایندهاي متکی به انرژي خورشیدي با کاهش قابل توجهی همراه بوده است.
