بخشی از مقاله
چکیده
امروزه تشدید بحرانهای زیست محیطی در کنار رشد روز افزون مصرف انرژی، توجه بیشتر به فناوری های نوین تولید انرژی و منابع انرژی جایگزین را ضرورت بخشیده است. در این میان دانشگاه ها نیز به عنوان هسته اصلی تحولات علمی و فرهنگی کشور می توانند در هدایت جامعه در جهت صیانت از محیط زیست نقش موثرتری ایفا کنند. به همین منظور در این مقاله با در نظر گرفتن شرایط بومی کشور و دخایر منابع انرژی موجود در ایران، به امکان سنجی نصب نیروگاه های کوچک برق در دانشگاه ها پرداخته شده است.
نتایج این مطالعه نشان می دهد که اقدام دانشگاه ها برای نصب واحدهای کوچک تولید همزمان برق و حرارت - CHP - با بازدهی انرژی بسیار بالا در کنار واحدهای فوتوولتاییک بدون نیاز به مصرف سوخت، علاوه بر کاهش انتشار آلاینده های زی ستی در ک شور موجب درآمدزایی برای دان شگاه ها، ارتقای سطح کیفی عر ضه انرژی، کمک به اقت صاد دانش بیان و مقاومتی و افزایش امنیت عرضه انرژی و ارتقای سطح پدافند غیرعامل خواهد شد.
-1 مقدمه
افزایش چشمگیر انتشار آلاینده های زیست محیطی، تداوم رشد فزاینده مصرف انرژی به همراه بهره وری پایین تولید، انتقال و توزیع انرژی در کشور سبب گردیده است تا در صورت ادامه این روند آینده نامطلوبی برای این بخش در کشور پیش بینی گردد، به گونه ای که در آینده ای نه چندان دور خطر اینکه مصرف انرژی از تولید انواع انرژی اولیه از جمله نفت و گاز فراتر رفته و ایران به واردکننده انرژی تبدیل گردد دور از انتظار نیست.
این امرقطعاً اثرات اقتصادی و اجتماعی بسیار نامطلوبی را به همراه خواهد داشت. این در حالی است که با اجرای سیاستهای مدیریت سبز در بخش تولید انرژی از جمله افزایش بازدهی سیستم های تولید برق، کاهش تلفات انتقال و توزیع در کنار بهره برداری از منابع پاک انرژی می توان اقداماتی عملی و اجرایی برای مقابله با بحران پیش رو در کشور و حفاظت هرچه بیشتر از محیط زیست صورت داد.
از جمله راهکارهایی که در بسیاری از کشورها مورد استفاده قرار گرفته و نتایج چشمگیری در پی داشته است، تولیدات پراکنده1 می باشد. با تولید پراکنده برق که به بیان ساده تولید برق در محل مصرف آن می باشد، می توان علاوه بر استفاده از فناوری های پیشرفته پربازده، تلفات انتقال و توزیع انرژی را نیز حذف کرده و حتی در برخی از روشها امکان تولید همزمان برق و حرارت2 نیز فراهم کرد. همچنین در این رویکرد امکان استفاده از منابع پاک و تجدید پذیر انرژی مانند انرژی خورشیدی میسرتر می باشد.
در آمریکا و اروپا تولید پراکنده به یک راهحل ممکن فنی و مالی، برای مصرفکنندگان و تولیدکنندگان تبدیل شده و اعتبار و اطمینان تهیه برق را بسیار بهبود بخشیده است. در بسیاری از کشورها، DG حدود 10 درصد ظرفیت نصب شده تولید را تشکیل میدهد، اما در کشورهایی نظیر هلند و دانمارک این روش بیش از 30 تا 40 درصد ظرفیت نصب شده را شامل میشود. در برخی کشورها نیز مانند استرالیا، پیشبینی میگردد تا سال 2010 حدود 78 درصد برق این کشور بر اساس انرژی تولیدی توسط این سیستم نوین باشد.
در کشورهای توسعه نیافته نیز که جمعیت قابل ملاحظهای به انرژی الکتریکی دسترسی ندارند، بهرهگیری از تولیدات پراکنده امکانی را برای افزایش سریع کیفیت زندگی این افراد فراهم میسازد در چنین شرایطی دانشگاه ها به عنوان خاستگاه بسیاری از تحولات اساسی جامعه می توانند نقش موثری در هدایت جامعه به سمت تولید سبز انرژی داشته باشند. نگاهی اجمالی به وضعیت دانشگاه های معتبر دنیا بیانگر رشد چشمگیر احداث واحدهای تولید پراکنده در آن دانشگاه ها می باشد.
به عنوان نمونه می توان به دانشگاه MIT و دانشگاه ایلینویز در آمریکا اشاره کرد. در دانشگاه MIT با احداث یک نیروگاه گازی 22 مگاواتی گازسوز علاوه بر تولید برق، حرارت خروجی توربین در سیستم گرمایش بکار رفته و باعث افزایش 18 درصدی بازدهی انرژی و کاهش 45 درصد آلودگی محیط در مقایسه با تولید الکتریسیته و بخار جداگانه داشته است .[1] در دانشگاه ایلینویز نیز با احداث یک شبکه هوشمند انرژی دارای یک واحد گازی تولید همزمان برق و حرارت، یک مجموعه پنلهای خورشیدی، یک واحد توربین بادی، باتریهای ذخیره کننده برق و یک ایستگاه شارژ خورشیدی ماشینهای برقی علاوه بر کاهش انتشار آلاینده های زیستی موجب درآمدزایی سالانه 1.3 میلیون دلار برای این دانشگاه شده است.[2]
کشور ما نیز با توجه به شرایط اقلیمی و ذخایر انرژی کشور، ظرفیت مناسبی برای بهره برداری از تولیدات پراکنده دارد. از یک طرف ذخایر گسترده گاز طبیعی در ایران - از بزرگترین مالکان ذخایر گاز در جهان - و از طرف دیگر تابش مناسب خورشید در بسیاری از نقاط کشور - قرارگیری در کمربند خورشیدی زمین - ، امکان بهره برداری از تولیدات پراکنده به صورت واحدهای تولید همزمان برق و حرارت - CHP - و واحدهای فتوولتاییک - PV1 - را بیش از سایر روشهای تولید پراکنده در ایران فراهم کرده است. از این رو در این مقاله به ارزیابی زیست محیطی، اقتصادی و فنی، احداث این واحدها در دانشگاه های کشور پرداخته می شود.
در ادامه در بخش دوم مقاله به معرفی تولیدات پراکنده و دسته بندی آنها بر دو گروه تولیدات مبتنی بر سوخت های فسیلی و تولیدات مبتنی بر انرژی تجدیدپذیر و همچنین معرفی مناسبترین فناوری با توجه به شرایط کشور در هر گروه پرداخته شده است. در بخش سوم، تولیدات پراکنده در سایر کشورها و دانشگاه ها و همچنین دستاوردهای استفاده از تولیدات پراکنده در زمینه های زیست محیطی، فنی و اقتصادی مطالعه می گردد. ارزیابی نصب و بهره برداری از تولیدات پراکنده در دانشگاه های کشور نیز در بخش چهارم صورت گرفته و نهایتا در بخش پنجم به جمع بندی پرداخته می شود.
-2 تولیدات پراکنده
در سیستمهای بهم پیوسته برق تولید انرژی الکتریکی بصورت مرکزی و توسط نیروگاههای بزرگ صورت میگیرد. در سالهای اولیه پیدایش چنین سیستمهایی عمولاً سیستم با رشد سالانه حدود 6 الی 7 درصدی در مصرف انرژی الکتریکی مواجه بود. در دهه 1970 مباحثی از قبیل بحران نفتی و مسائل زیستمحیطی مشکلات جدیدی را برای صنعت برق مطرح نمودند، بهگونهای که در دهه 1980 این فاکتورها و تغییرات اقتصادی، منجر به کاهش رشد بار به حدود 1/6 الی 3 درصد در سال شدند.
در همین زمان هزینه انتقال و توزیع انرژی الکتریکی نیز به طرز قابل توجهی افزایش یافت. لذا تولید مرکزی توسط نیروگاههای بزرگ، اغلب به دلیل کاهش رشد بار، افزایش هزینه انتقال و توزیع، حاد شدن مسائل زیست محیطی و تغییرات تکنولوژیکی و قانونگذاریهای مختلف غیر عملی شده و صنعت برق به سمت تولیدات پراکنده در محل مصرف متمایل شد. تعاریفی که برای تولید پراکنده ارائه شده است، تا حدودی متفاوت است. انجمن مهندسین برق و الکترونیک امریکا2، تولید برق توسط وسایلی که به اندازه کافی از نیروگاههای مرکزی کوچکتر باشند و قادر به نصب در محل مصرف هستند را به عنوان تولید پراکنده تعریف کرده است.
آژانس بین المللی انرژی3، واحدهای تولیدکننده توان در محل مصرف یا در داخل شبکه توزیع که توان را به طور مستقیم به شبکه توزیع محلی تزریق میکنند را DG معرفی میکند، اما شورای جهانی شبکههای فشار قوی4 ، شرط غیر قابل دیسپچ شدن را برای این مولدها ذکر کرده است.[3] اما تعریف دبیرخانه هیئت تنظیم بازار برق ایران به شکل زیر است: تأمین انرژی برق با استفاده از مولدهای تولید برق با ظرفیت - حداکثر - 25 مگاوات که قابلیت نصب در محل های مصرف و یا اتصال به شبکه توزیع با قابلیت کارکرد دایم بمنظور تأمین انرژی برق را دارند، و از لحاظ مشخصه های زیست محیطی امکان بهره برداری از آنها در مراکز مختلف میسر باشد.
سابقه استفاده از تولید پراکنده به درستی روشن نیست ولی آن چه مشخص است این است که بعد از دهه 70 عوامل مختلفی دست به دست هم دادند و موجب بوجود آمدن مبحثی به نام تولید پراکنده شدند. هنگامی که توماس ادیسون برای تأمین برق مورد نیاز شهروندان نیویورک ایستگاه تولید برق پیرل استریت را راه اندازی کرد،اساساً استراتژیی را مطرح کرد که ما امروزه از آن به عنوان تولید پراکنده یاد می کنیم.[4]
