بخشی از مقاله
چکیده
افزایش جهانی قیمت نفت خام و نیز کاهش روز افزون ذخایر هیدروکربوري تجدید ناپذیر که امروزه هنوز بعنوان یکی از اساسی ترین محرك هاي تولید انرژي الکتریکی به حساب می آیند ، آدمی را مجبور نموده تا به فکر منابع انرژي جایگزین باشد . توجه ویژه جهت تامین انرژي گرمایی و الکتریسیته امروزه و بخصوص در آینده به سوي انرژي هاي خورشیدي و زیست توده بعنوان جایگزینی مناسب براي سوخت هاي فسیلی معطوف گردیده است . در طول دهه هاي گذشته بسیاري از شرکت هاي تامین انرژي در سطح جهان صنایع تولید زیست گاز و زیست دیزل را احداث کرده اند تا بتوانند به بخشی از نیاز هاي سوخت براي تامین مصارف خانگی و حمل نقل پاسخ دهند .
این رویکرد امروزه با عنایت به توجهات ویژه مرتبط با توسعه پایدار و حفظ محیط زیست و محدودیت ها ي جهانی بمنظور کاهش آلودگی هاي ناشی از سوزاندن سوخت هاي فسیلی سرعت زیادي یافته است . سازندگان مولد هاي برق بخصوص توربین هاي گازي همگام با این تغییرات تقاضا ، مطالعات و فعالیت هاي ویژه اي در راستاي همسو سازي تولیدات خود با شرایط جدید انجام داده اند که با سرعت زیاد در جهان توسعه می یابد ، اما متاسفانه در ایران هنوز گام هاي موثري جهت شناخت این تغییرات برداشته نشده است لدا کاربرد هاي زیست سوخت ها در تولید انرژي الکتریسیته با تمرکز بر توربین هاي گازي از جمله موارد مهمی است که باید مورد توجه ویژه قرار گیرد .مطالعات نشان می دهد با توجه به رویکرد هاي نوین در صنعت برق کشور و توسعه تولید پراکنده با استفاده از مولد هاي توان پایین امکانات جدیدي براي ایجاد سهم مناسبی از زیست سوخت ها درتولید برق بوجود آمده است .
استفاده از این روش می تواند ضمن حل بخشی از معضلات موجود در رابطه با امحاء پسماندهاي خاص بدون افزایش میزان محتواي کربن در کلیت اکوسیستم موجود ، بخشی از برق مورد نیاز کشور را با سرمایه گذاري اندك و کارایی مناسب تامین نماید . از دیگر سوي تجارب موفقی از تولید برق توربین هاي گازي و بخصوص توربین هاي غن با سوخت هاي جدید و تجدید پذیر در جهان گزارش شده است که می تواند با توجه به تعداد موجود از این نوع توربین هاي گازي در کشور افق هاي تازه اي به منظور تولید انرژي پاك و ارزان تر ، حتی با استفاده از مولد هاي بزرگتر ، را نیز پیش روي متخصصین صنعت برق و انرژي کشور بگشاید .
واژههاي کلیدي: زیست سوخت ، توربین گازي ،زیست توده ، محیط زیست ، الکتریسیته
-1 مقدمه
در سالهاي اخیر افزایش سریع قیمت سوخت هاي فسیلی و محدودیت هاي موجود در تامین آن باعث گردیده است تا انرژي هاي تجدید پذیر از جمله زیست دیزل - ئککط2سپط - B بعنوان گزینه هاي جایگزین نفت به جهان معرفی شود . در همین راستا به نظر می رسد استفاده از این نوع سوخت پاك در توربین هاي گازي می تواند به عنوان یک راه حل جهت مشکلات تولید توان در صنعت برق و مسایل مرتبط زیست محیطی پیش روي صنعت برق قرار گیرد . روغن هاي گیاهی به عنوان منابع زیست سوخت ، به علت منبع اصلی تولید آنها توانایی کاهش خالص میزان انتشار دي اکسید کربن در اتمسفر کره زمین را دارند . زیست سوخت هاي پایه روغن گیاهی یک نو آوري به حساب نمی آیند . استفاده از این نوع سوخت همزمان با اختراع موتورهاي دیزل توسط رادولف دیزل مطرح گردید .
رادولف دیزل از روغن بادام زمینی به عنوا ن سوخت براي موتور دیزل خود که در پاریس در سال 1900 به نمایش گذاشت استفاده نمود اما در اندك زمانی به علت ارزان تر بودن سوخت هاي پایه نفتی و توسعه آنها استفاده از روغن هاي گیاهی بسرعت رو به کاهش گذاشت . سابقه استفاده از روغن هاي گیاهی در کشورهاي دیگر با توجه به شرایط آب و هوا و خاك متفاوت است . براي مثال روغن سویا در آمریکا ، روغن آفتاب گردان در اروپا ،روغن نخل در آسیاي جنوبی و روغن نارگیل در فیلبین بغنوان پایه سوخت هاي دیزل گیاهی مورد توجه قرار داشته اند . زیست سوخت ها منافع بیشماري نیز دارند ، آنها از منابع تجدید پذیر تولید می شوند و قابلیت ترکیب شدن با هر نسبتی با سوخت هاي معدنی دیزلی را دارند.
تغییرات بعمل آمده بر روي روغن گیاهی پایه براي ساخت زیست دیزل باعث می گردد تا ویسکوزیته این سوخت بسیار به سوخت دیزل معمولی نزدیک باشد اما میزان محتواي وزنی اکسیژن بیشتر در ساختار استرها میتواند رفتار احتراقی مطلوب تري را نسبت به سوخت هاي فسیلی ایجاد کند . از دیدگاه زیست محیطی نیز علاوه بر کاهش آلودگی دي اکسید کربن در سطح کلی اتمسفر ، این سوخت ها فاقد گوگرد می باشند و لذا آلایندگی اکسید هاي گوگرد براي آنها تعریف نمی شود . این سوخت ها از لحاظ سایر مشخصات بسیار به سوخت هاي دیزل نزدیک هستند اما ارزش حرارتی حجمی کمتري نسبت به این نوع سوخت ها دارند . زیست دیزل ها در مجموع به علت رفتار هاي احتراقی در موتور هاي دیزل ، کاندیداي خوبی براي جایگزینی سوخت هاي دیزل فسیلی محسوب می گردند .
در طی سالیان گذشته همواره تست هاي کارایی و آلودگی بیشماري با این نوع سوخت ها بر روي موتور هاي دیزلی اجرا شده است. بذم از دیدگاه تولید پراکنده ، مولد هاي گازي برق بخصوص در سایز هاي کوچک در محل هاي مصرف انرژي که توانایی سوخت لازم را دارند قابل نصب می باشند. بدیهی است با مصرف زیست سوخت ها براي تولید برق، مصرف سوخت هاي فسیلی و تبعات ناشی از آن کاهش می یابد . اما در هر صورت اطلاعات مرتبط با استفاده از این نوع سوخت ها در توربین هاي گازي محدود است و نیاز است تا در این رابطه مطالعات علمی و عملی بیشتري بمنظور کشف را ه حل هاي مفید و امکان پذیر انجام پذیرد .بلم تمامی این تحولات ناشی از قیمت روزافزون حامل هاي سنتی انرژي ، قوانین زیست محیطی ، محدود بودن منابع جهانی سوخت فسیلی و بسیاري دلایل دیگر می باشد که باعث گردیده دورنماي منابع تولید انرژي در آینده اي نه چندان دور به شدت دگرگون گردد.
-2 منابع تولید انرژي در آینده
آینده ترکیب منابع انرژي در جهان به سرعت در حال تغییر است . امروزه بخش اعظمی از انرژي جهان از طریق سوزاندن سوخت هاي فسیلی تامین و تنها بخش کوچکی از آن توسط انرژي هسته اي تولید میشود . شاید 50 سال قبل دورنماي جایگزینی سوخت هاي فسیلی با انرژي هسته اي باعث شد در فاصله سالهاي 1950 تا 1980 توسعه صنعت راکتورهاي هسته اي به سرعت انجا م گردد اما بعد از سال 1980 دیدگاه هاي جهانی نسبت به این منبع انرژي تغییر نمود و حرکت به سوي منابع تجدید پذیر سوخت بیشتر مورد توجه قرار گرفت . با اینکه تولید انرژي از منابع تجدید پذیر امروزه بسیار ناچیز است اما این معادله در آینده با توجه به افزایش قیمت نفت و مشکلات استفاده از انرژي هسته اي تغییر خواهد نمود.ب3ممنابع انرژي در جهان به دو دسته منابع اولیه و ثانویه انرژي تقسیم می گردند .منابع اولیه انرژي در جهان منابعی هستند که مستقیما از طبیعت گرفته و جهت تولید انرژي بکار می روند این منابع شامل دسته هاي زیر می باشند :
-1-2 منابع انرژي فسیلی : ذغال سنگ ، ذغال قهوه اي، نفت ،گاز طبیعی ، سنگ نفت ، ...
-2-2 انرژي هاي تجدید پذیر : آب ، خورشید ، باد ، گرماي زمین ، جذر و مد ، زیست توده ، سوخت هاي هسته اي گروه دوم منابع انرژي ، منابع انرژي ثانویه هستند . این منابع حاصل فرآیند هایی است که با تغییر ماهیت در منابع اولیهبه تولید سوخت هایی با کیفیت بالاتر از این منابع می پردازد که شامل موارد زیر است :
-3-2 سوخت هاي حاصل از ذغال :کک ، خاك ذغال
-4-2 مشتقات نفتی : بنزین ، نفت سفید ، گاز شهري ، گاز تصفیه
-5-2 منابع تجدید پذیر : بیوگاز ، گاز لندفیل ، گاز پیرولیز شده این منابع ثانویه در مرحله بعد به انرژي نهایی مورد استفاده مصرف کنند تبدیل می شوند - مانند برق یا حرارت لازمبراي پخت و پز و ... -
در شکل 1 دوره عمر منابع انرژي پایه یا اولیه را نشان می دهد . همانطوریکه در نمودار مشخص است پیش بینی آینده منابع انرژي بر روي انرژي هاي تجدید پذیر متمرکز شده است .همانطور که در نمودار دیده می شود ، تا قرن 19 چوب ، یک زیست توده مرسوم ،بعنوان تنها منبع انرژي براي حرارت و پخت و پز در دنیا به شمار می رفت . دوره استفاده مطلق از چوب با شروع استفاده از ذغال سنگ که تقریبا 75 سال بدون رقیب بعنوا ن بیشترین تامین کننده انرژي جهان در صحنه بود به پایان رسید . استفاده از ذغال سنگ در دهه 1950 با افزایش مصرف نفت و گاز کم کم کاهش یافت ،همزمان در همان سالها تکنولوژي هسته اي براي اولین بار صنعتی شد اما هرگز بطور کامل مورد قبول جهانیان قرار نگرفت و در همان سالهاي اول توسعه این تکنولوژي راکد مانده و به علت مشکلات و خطرات حل نشدنی در رابطه با نگهداري و دفع ضایعات رادیواکتیو و ریسک انفجار هاي هسته اي در رآکتورها توسعه نیافت .
همین مسئله باعث شده است که انرژي هاي تجدید پذیر بعنوان یک گزینه محتوم و پر قدرت در آینده مطرح گردد .استفاده از منابعتجدید پذیر با مقدار اندکی افزایش در طول سالهاي اخیر مواجه بوده است .پیش بینی می شود در سال 2020 تکنولوژي منابع انرژي هاي تجدید پذیر به پتانسیل هاي لازم براي استفاده کاملا اقتصادي دست یابد . پیش بینی شده است که در سال 2050 رشد سریع منابع انرژي تجدید پذیر به حدي خواهد بود که%50 نیاز جهانی را تامین کند . در این میان انرژي و حرارت خورشیدي منبع اصلی انرژي در آینده خواهد بود - شکل . - 2همچنین انجمن جهانی انرژي - هغح - در 1995 سناریویی را مطرح نمود که در آن مصرف انرژي اولیه تا سال 2100 به 4,2 برابر سال 1990 افزایش خواهد یافت . از دیگر سوي هیات بین المللی تغییرات آب و هوا - ههبع - این افزایش را نسبت به سال 1990 بیش از 3 برابر برآورد کرده است و پیش بینی نموده در سال 2050 تقریبا %30 انرژي اولیه جهان ، و تا 2075بالغ بر %50 انرژي مورد نیاز جها ن از منابع تجدید پذیر تامین خواهد شد و روند رشد تا 2100 به سرعت افزایش خواهد یافت. طبق این گزارش زیست توده نقش بسیار مهمی را در تامین انرژي در این سالها بعهده خواهد گرفت . باید توجه نمود در
