سهم ایران از انرژی آب، باد، خاک

● بررسی اقتصاد انرژی های نو
ایران سرزمین اعجاز انرژی هاست. چرا که از یک سو دارای منابع گسترده سوخت های فسیلی و تجدیدناپذیر نظیر نفت وگاز است، از سوی دیگر سرشار از موادمعدنی و کانی های گرانبهاست و ازجهتی دارای پتانسیل فراوانی در زمینه انرژی های تجدیدپذیر و نو مانند خورشید، زمین گرمایی، باد، هیدروژن و زیست توده است. ضمن معرفی انرژی های نو در جهان به بررسی وضع استفاده از این انرژی ها در ایران پرداخته ایم.
باید توجه داشت که ضرورت استفاده از این منابع برای تصمیم گیران کشور هنوز به دو دهه نیز نرسیده است.
ما روی سیاره ای گام می زنیم که هسته مرکزی اش درعمق تقریبی ۶۴۰۰ کیلومتری حدود ۴ هزار درجه سانتیگراد حرارت دارد و خورشیدی بر ما می تابد که اگر تنها یک درصد از صحراهای جهان به نیروگاههای خورشیدی تبدیل گردد برق سالانه این کره سرگردان را تأمین خواهدکرد.
آبی را می نوشیم که با شکافتن هسته اش می توانیم به منبع عظیم انرژی هیدروژنی دست پیداکنیم و نسیمی بر ما می وزد که از دیرباز آنچنان که آسیب های اخلافمان را و کشتی های اسلافمان را در دل دریاهای مواج به حرکت وامی داشت هنوز هم می تواند توربین های بادی تولید برق را به جنبش وادارد. این همه، انرژی های پاکی است که تنها با استفاده از دانش می توان از نعمت و برکت آن برخوردار شد. استفاده از این انرژی های «نو» در اقصی نقاط جهان مخصوصاً کشورهایی که در یکی از این زمینه ها مزیتی دارند رواج یافته و روبه گسترش است. کشور ما، ایران زمین که برخوردار از منابع سرشار هیدروکربن و کربنی است، قابلیت مناسب و خوبی در بهره گیری از انرژی های نو و تجدیدپذیر دارد. مروری بر توانمندیهای ایران در این زمینه و اقدام های صورت گرفته در جهت برخورداری از این انرژی ها راهگشا خواهد بود.
● انرژی مزارع بادی
از پایان سال ۱۹۹۷ تا انتهای سال ۲۰۰۲ (حدود ۵ سال) ظرفیت نصب شده برای استفاده از انرژی باد در جهان از ۷۶۰۰ مگاوات به ۳۱ هزار مگاوات یعنی حدود ۴ برابر افزایش یافته است. در کشورهایی نظیر آلمان، دانمارک، آمریکا، اسپانیا، انگلستان و بسیاری ازکشورهای دیگر، توربین های بادی بزرگ و کوچک جهت تولید برق در واحدهایی با توان چند مگاواتی ساخته شده است.
در ایران نیز با توجه به وجود مناطق بادخیز طراحی و ساخت آسیابهای بادی از ۲ هزارسال پیش از میلاد مسیح رایج بوده است. مطالعات و محاسبات انجام شده در زمینه تخمین پتانسیل انرژی باد در ایران نشان داده اند که تنها در ۲۶ منطقه از کشور (شامل بیش از ۴۵سایت مناسب) میزان ظرفیت اسمی سایت ها، با درنظر گرفتن یک راندمان کلی ۳۳ درصد، درحدود ۶۵۰۰ مگاوات است. این مقدار حدود یک ششم کل ظرفیت اسمی نیروگاههای برق کشور است.
توربین های بادی از ۳ نوع کوچک، متوسط و بزرگ (مزارع بادی) تشکیل می شوند. توربین های بادی کوچک برای تأمین برق جزیره های مصرف و یا مناطقی که تأمین برق از طریق شبکه سراسری برق مشکل باشد استفاده می شود. این توربین ها تا قدرت ۱۰ کیلو وات توان تولید برق را دارند. توربین های بادی متوسط عموماً بین ۱۰ تا ۲۵۰ کیلووات برق تولید می کنند. این توربین ها برای تأمین مصارف مسکونی، تجاری، صنعتی و کشاورزی استفاده می شود. توربین های بادی بزرگ شامل چند توربین بادی متمرکز با توان تولیدی ۲۵۰ کیلو ولت به بالا هستند که به صورت متصل به شبکه و یا جدا از شبکه طراحی می شوند؟ از این نوع توربین ها که مزرعه بادی قلمداد می شوند نیروگاه بادی منجیل به ظرفیت ۱۰۰ مگاوات است. این طرح در قالب دو فاز تعریف شده است. فاز اول شامل ۱۰ واحد ۳۰۰ کیلووات، ۱۰ واحد ۵۵۰ کیلو وات ساخت شرکت NEG.MICON مجموعاً به ظرفیت ۸‎/۵ مگاوات و همچنین ۳۲ واحد ۶۶۰ کیلووات ساخت شرکت VESTAS با ظرفیت مجموعاً ۲۱‎/۵ مگاوات است. فاز دوم ۶۰ مگاوات توربین ۶۶۰ کیلو وات با تکنولوژی VESTAS دانمارک در قالب ۹۱ مجموعه توربین است. در سال های قبل بیش از ۱۰ مگاوات توربین برق بادی در سایتهای منجیل و رودبار نصب و راه اندازی شده است که شامل ۱۷ واحد توربین ۳۰۰ کیلو وات، ۲ واحد توربین ۵۰۰ کیلو وات و ۸ واحد توربین ۵۵۰ کیلووات است.
برای ساخت نیروگاه بادی ۴ سایت منجیل واقع در جنوب شهر منجیل (پسکولان)، رودبار، هرزویل و سایت سیاهپوش انتخاب شده اند. همچنین براساس مطالعات صورت گرفته ساخت نیروگاه ۶۰ مگاواتی جرندق نیز در دستورکار قرارگرفته است. این نیروگاه بادی شامل ۳۰ واحد با ظرفیت هرواحد ۲ مگاوات خواهد بود. در فرایند ساخت سایت بابائیان منجیل متخصصین داخلی توانستند توربین های ۶۶۰کیلو وات را در داخل بسازند و تکنولوژی را بومی کنند. این توربین فقط در سال ۸۴ بیش از ۳۶۸هزارکیلو وات ساعت برق تولید کرده است.
● انرژی آبگرمکن های خورشیدی
برای استفاده از انرژی خورشیدی ۲ راه وجوددارد: اول استفاده مستقیم از نورخورشید و تبدیل آن به الکتریسیته ازطریق سلول های فتوولتائیک و دوم استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی و تبدیل آن به انواع انرژی های دیگر و یا استفاده مستقیم از آن.
یک نیروگاه خورشیدی شامل تأسیساتی است که انرژی تابشی خورشید را جمع کرده و با متمرکز کردن آن، درجه حرارتهای بالا ایجاد می کند. انرژی جمع آوری شده از طریق مبدلهای حرارتی، توربین ژنراتورها و یا موتورهای بخار به انرژی الکتریکی تبدیل خواهد شد. از انرژی حرارتی خورشیدی علاوه بر استفاده نیروگاهی، می توان در زمینه های صنعتی، تجاری و خانگی نیز استفاده کرد. گرمایش آب مصرفی (آب گرمکن های خورشیدی برای منازل، ساختمانها، کارخانجات و استخرها)، گرمایش فضای داخلی ساختمانها، سرمایش فضای داخلی ساختمانها و یخچالهای خورشیدی، آب شیرین کن های خورشیدی، خشک کن های خورشیدی و خوراک پزهای خورشیدی ازجمله این موارد است.
در کشور ما استفاده از انرژی خورشیدی دارد رونق می یابد. طراحی، ساخت و نصب و راه اندازی ۳۵۰ دستگاه آبگرمکن خورشیدی در شهرهای بوشهر، طبس، یزد، بجنورد، زاهدان و اصفهان از این نمونه اند. آبگرمکن های خورشیدی خانگی از یک یا دو یا سه کلکتور برای دریافت انرژی خورشیدی و یک منبع برای ذخیره آن تشکیل شده اند. آب سرد وارد یک منبع دوجداره شده که در جداره دوم آن آب یا سیال دیگری که در کلکتور گرم شده جریان دارد.
در این منبع تبادل حرارتی اتفاق افتاده و آب گرم می شود. آبگرمکن های نصب شده از نوع ترموسیفونی بوده که دراثر خاصیت ترموسیفونی آب در کلکتور به مخزن می رود و نیاز به پمپ ندارد.
موارد دیگر استفاده از انرژی خورشیدی تأمین برق و نیازهای الکتریکی خانوارهای روستایی در مناطق دور از شبکه برق است که نمونه آن نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک واقع در دربید یزد است. این نیروگاه در ۴۵ کیلومتری شهرستان یزد در دل کویر و در یک منطقه کوهستانی قرار گرفته است. ظرفیت نصب شده آن ۱۲ کیلو وات و قابل افزایش تا حد ۴۰ کیلو وات و خارج از شبکه سراسری است. این سایت تنها در سال ۸۴ حدود ۱۸ هزارکیلو وات ساعت برق تولید کرده است. نیروگاه خورشیدی فتوولتائیک در کویر معلمان سمنان در ۱۲۰کیلومتری جنوب دامغان و در مجاورت ۲ روستای حسینان و معلمان از نمونه های دیگر نیروگاه های خورشیدی است. ظرفیت نصب شده آن ۹۷ کیلو وات و به منظور تزریق برق تولیدی به شبکه فشار ضعیف روستا برای جبران کاهش ولتاژ و توان شبکه ساخته شده است. برقرسانی به مناطق دورافتاده و خارج از شبکه برق که امکان انتقال شبکه به آنها وجود ندارد از مزایای استفاده از سیستم های فتوولتائیک است. مثلاً منطقه مرزی گزیک فاقد شبکه سراسری برق است و فاصله آن از شبکه نیز بیش از ۵۰ کیلومتر است. به همین دلیل در این پاسگاه برای تأمین برق مورد نیاز از نیروگاه فتو ولتائیک مستقل از شبکه استفاده شده است.
استفاده دیگر از انرژی خورشیدی تأمین روشنایی معابر و مکان های دور از شبکه و صرفه جویی در مصرف برق است که در شهرهای زنجان، تبریز و قزوین انجام شده است. سیستم روشنایی خورشیدی، انرژی تابشی خورشید را به صورت انرژی الکتریکی در طی روز در باتری ذخیره می کند. پس از پایان روز و در مواقع نیاز انرژی ذخیره شده برای مصارف روشنایی به کار می رود. از سیستم فتوولتائیک برای ساخت و نصب پمپ آب کشاورزی نیز استفاده می شود. همچنین تأمین برق تونل شماره۶ سد کرج در جاده چالوس از طریق سیستم فتوولتائیک صورت می گیرد. در دامنه البرز جنوبی و در سایت طالقان نیز از این سیستم برای تولید ۳۰ کیلو وات برق استفاده می شود. اما نیروگاه خورشیدی ۲۵۰ کیلو وات شیراز بزرگترین پروژه خورشیدی کشور است که در آستانه بهره برداری است.
● انرژی هیدروژنی در دل آب
هیدروژن یک سوخت پاک تجدیدپذیر است که به سهولت می توان به مقدار فراوانی از آب به دست آورد. هیدروژن را می توان با استفاده از انواع منابع انرژی اولیه تولید کرد و در تمام موارد و کاربردهای سوخت های فسیلی مورد استفاده قرار داد. سیستم انرژی هیدروژنی به دلیل استقلال از منابع اولیه انرژی، سیستمی دائمی، پایدار، فناناپذیر، فراگیر و تجدیدپذیر است. از این رو پیش بینی می شود که در آینده ای نه چندان دور، تولید و مصرف هیدروژن به عنوان حامل انرژی به سراسر اقتصاد جهانی سرایت کرده و اقتصاد هیدروژن تثبیت شود.
در کشور ما برنامه های متعددی برای استفاده از انرژی هیدروژن در دست اجرا و یا به اتمام رسیده است. پروژه پیک سایی نیروگاه های متعارف کشور به وسیله پیل سوختی از جمله اینهاست. در این پروژه برق ساعات off-peak توسط دستگاه الکترولیز مصرف شده و هیدروژن تولید می شود. هیدروژن در مخازن مخصوص هیدروژن نگهداری و ذخیره می گردد و در ساعات peak مصرف انرژی این هیدروژن توسط مبدل پیل سوختی به انرژی الکتریکی تبدیل و وارد شبکه می شود.
نمونه دیگر پروژه احداث پایلوت انرژی مستقل از شبکه طالقان بر پایه هیدروژن خورشیدی و پیل سوختی است. در این روش با تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی امکان تولید و ذخیره هیدروژن را به عنوان حامل انرژی فراهم می آورد. این حامل می تواند پس از ذخیره شدن در زمان و مکان مناسب مجدداً توسط پیل سوختی به انرژی الکتریکی تبدل شده ونیاز مصرف کننده نهایی را فراهم آورد. احداث پایلوت فناوری هیدروژن در مقیاس نیمه صنعتی از دیگر موارد در دست بررسی است که برای تولید هیدروژن با خلوص ۹۹‎/۹۹ درصد، مایع سازی و ذخیره سازی و تولید برق در حال پیگیری است. پایلوت های هیدروژنی با هدف استفاده از انرژی خورشیدی و عرضه انرژی پایدار به مصرف کننده نهایی احداث می گردند. این پایلوتهای تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی، امکان تولید و ذخیره سازی هیدروژن را به عنوان حامل انرژی فراهم می سازد.
ترکیب فتوولتائیک، الکترولیز آب و پیل سوختی از دیگر موارد استفاده از انرژی های نو است. در این روش و در روشنایی روز وقتی که نور خورشید به سلول های فتوولتائیک می تابد، طی پدیده فتوولتائیک انرژی نورانی به انرژی الکتریکی تبدیل شده و سلول های فتوولتائیک برق مورد نیاز دستگاه الکترولیز آب که قادر است هیدروژن را تولید کند، تأمین می نماید. هیدروژن تولید شده با عبور از دستگاه کمپرسور هیدروژن، فشرده شده و در یک مخزن ذخیره می شود تا در مواقع نیاز جهت تأمین گرمایش، روشنایی و نیاز بخشی از مجموعه در سیستم پیل سوختی مورد استفاده قرار گیرد.
● انرژی زمین گرمایی
پیشتر گفته شد که مرکز زمین در حدود ۴ هزار درجه سانتیگراد حرارت دارد. این مرکز به عنوان یک منبع حرارتی عمل کرده و موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت ۶۵۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد در اعماق ۸۰ تا ۱۰۰ کیلومتری از سطح زمین می گردد. به طور میانگین میزان انتشار این حرارت از سطح زمین که فرایندی مستمر است معادل ۸۲ میلی وات در واحد سطح است که با در نظر گرفتن مساحت کل سطح زمین، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن، برابر با ۴۲ میلیون مگاوات است. در واقع این میزان حرارت غیرعادی، عامل اصلی پدیده های زمین شناسی از جمله فعالیت های آتشفشانی، ایجاد زمین لرزه ها و پیدایش رشته کوه هاست. امروزه با بهره گیری از فناوری های موجود، تنها بخش کوچکی از این منبع سرشار مهار شده و به طور اقتصادی قابل بهره برداری است. بنابراین انرژی زمین گرمایی، همان انرژی حرارتی قابل استحصال از پوسته جامد زمین است. انرژی زمین گرمایی برخلاف سایر انرژی های تجدیدپذیر مستشاد یک انرژی پایدار با فاکتور دسترس ۱۰۰ درصد است که به طور شبانه روزی در طول سال قابل بهره برداری است.
از انرژی زمین گرمایی در دوبخش کاربردهای نیروگاهی (غیرمستقیم) و غیرنیروگاه (مستقیم) استفاده می شود. تولید برق از منابع زمین گرمایی هم اکنون در ۲۲ کشور جهان صورت می گیرد که مجموع قدرت اسمی کل نیروگاه های تولید برق از این انرژی بیش از ۸ هزار مگاوات است. این در حالی است که بیش از ۶۴ کشور جهان نیز با مجموع ظرفیت نصب شده بیش از ۱۵ هزار مگاوات حرارتی از این منبع انرژی در کاربردهای غیرنیروگاهی بهره برداری می کنند. در ایران پتانسیل سنجی انرژی زمین گرمایی در کل کشور صورت گرفته که براساس آن مناطق پتانسیل دار شناسایی شدند. این مناطق عبارتند از« تفتان، بزمان، نای یندان، طبس، فردوس، تکاب، بیجار، خور، بیابانک، اصفهان، محلات، رامسر، بندرعباس، میناب، بوشهر، کازرون، لار، بستک.
همچنین منطقه دماوند نیز در سال۸۳ برای سنجش میزان انرژی زمین گرمایی مورد بررسی قرار گرفت. یکی دیگر از پروژه ها که فاز اول آن به اتمام رسیده پتانسیل سنجی در مناطق خوی و بوشلی (جنوب سبلان) است. قرار است از این مخازن که در عمق ۵۰۰ متری بیش از ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد حرارت دارد و جهت تولید برق، استحصال Co۲ (به صورت مایع و یخ خشک) و ایجاد سردخانه های صنعتی و گرم کردن اماکن مسکونی همجوار استفاده شود.
از پروژه هایی که در دست مطالعه و اجراست، ساخت نیروگاه ۵۵ مگاواتی زمین گرمایی در ناحیه سبلان است. این پروژه در دومرحله انجام می گیرد که مرحله اول شامل اکتشاف و ارزیابی پتانسیل نیروگاهی میدان زمین گرمایی سبلان به منظور انجام مقدمات لازم جهت ساخت و راه اندازی نیروگاه زمین گرمایی برای نخستین بار در کشور بوده و مرحله دوم توسعه میدان زمین گرمایی جهت ساخت نیروگاه است.
● نتیجه
ایران توانمندی زیادی در استفاده از انرژی نو وتجدیدپذیر دارد اما تاکنون استفاده اندکی از این پتانسیل کرده است. ناآشنایی وعدم تسلط علمی و تکنولوژیکی و همچنین عدم تأمین اعتبار طرح ها و پروژه های وابسته به انرژی های نو از جمله علت های کم کاری در استفاده از این انرژی هاست. با این حال روند گسترش مطالعات و همچنین خارج شدن از فازهای مطالعاتی و رسیدن فازهای اجرایی می تواند زمینه ساز استفاده بیشتر از این پدیده های طبیعی، پایان ناپذیر، پاک و کم بها باشد.

سیدجوادسیدپور

منبع : روزنامه ایران