زیست توده

.....................زندگی جدید زباله ها.........................

 

تهیه و تنظیم:

سید محسن متقی  و  حامد شفاعتی

با همکاری :

استادعظیمی

دبیرستان رستگاران

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

زیست توده چیست؟

زیست توده یا بیومس (Biomass) یک منبع تجدید پذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می آید. مواد زیستی شامل موجودات زنده یا بقایای آن‌ها است. نمونه این مواد، چوب، زباله و الکل هستند. زیست توده معمولاً شامل بقایای گیاهی است که برای تولید الکتریسیته یا گرما به کار می رود. برای مثال بقایای درختان جنگلی، مواد هرس شده از گیاهان و خرده‌های چوب می توانند به عنوان زیست توده به کار گرفته شوند. زیست توده به مواد گیاهی یا حیوانی که برای تولید الیاف و مواد شیمیایی به کار می روند نیز اطلاق می‌گردد. زیست توده شامل زباله‌های زیستی قابل سوزاندن هم می‌شود، اما شامل مواد زیستی مانند سوخت فسیلی که طی فرایندهای زمین شناسی تغییر شکل یافته‌اند، مانند ذغال سنگ یا نفت نمی‌شود. اگرچه سوخت‌های فسیلی ریشه در زیست توده‌های موجود در زمان بسیار قدیم دارند، به دلیل اینکه کربن موجود در آن‌ها از چرخه زیستی طبیعت خارج شده است و سوزاندن آن‌ها تعادل دی اکسید کربن موجود در جو را به هم می‌زند، عنوان زیست توده به آن‌ها اطلاق نمی‌گردد.

نگاهی از افق:

تقریبا نیمی از مردم جهان برای تأمین انرژی مورد نیاز خود ، از چوب استفاده می‌کنند. چوب ، ضایعات گیاهی (مانند ضایعات نیشکر، ذرت ، چغندر قند) و دیگر منابع زیست توده ، از منابع تجدید پذیر کربن به شمار می‌آیند. استفاده از انرژی زیست توده به شکل سنتی یعنی سوزاندن چوب درختان و فضولات حیوانی باعث نابودی جنگل ها و آلودگی و تخریب محیط زیست می‌شود. اما با تلفیق روش‌های شیمیایی و زیست شناختی می‌توان قند ، سلولز و دیگر مواد موجود در ضایعات کشاورزی را به سوخت‌های مایع تبدیل کرد.

یکی از راه‌های تامین منابع انرژی زیست توده ، کاشت درختان یا درختچه‌های مناسب (با دوره رشد کوتاه و سریع) در زمین‌های نامرغوب و نیمه بایر است. گر چه سوزاندن این منابع ، گاز دی اکسید کربن را در جو منتشر می‌کند، اما چون دوره کاشت و رشد و نمو آنها دائمی است، به همان اندازه دی اکسیدکربن از جو زمین جذب می‌کنند و با استفاده از انرژی خورشیدی ، از طریق فتوسنتز، اکسیژن تولید می‌کنند. بدین ترتیب ، یک "چرخه کربن خنثی" در طبیعت پدید می‌آید.

 

انرژی زیست توده به روایت وب:

 

، مسائل و مشکلات پیچیدهای را پدید میآورد. از همین رو جایگزینی آن با چرخههای غیر آلاینده ،

امری حیاتی و اجتناب ناپذیر است. مسائل زیست محیطی و نگرانیهای ناشی از مهاجرت روستائیان و رشد بی رویه شهرنشینی ، بر لزوم

تغییر نظام کنونی انرژی افزوده است. بدیهی است که نظام انرژی جایگزین باید مبتنی بر منابع انرژی تجدید پذیر باشد. استفاده از زیست

توده به عنوان یک منبع انرژی ، نه تنها از نظر زیست محیطی ، بلکه به دلایل اقتصادی ، اجتماعی و هم چنین سهولت کاربرد ، جذاب است.

تقریبا نیمی از مردم جهان برای تأمین انرژی مورد نیاز خود ، از چوب استفاده میکنند. چوب ، ضایعات گیاهی (مانند ضایعات نیشکر ، ذرت ،

چغندر قند) و دیگر منابع زیست توده ، از منابع تجدید پذیر کربن به شمار میآیند. استفاده از انرژی زیست توده به شکل سنتی یعنی سوزاندن

چوب درختان و فضولات حیوانی- باعث نابودی جنگلها و آلودگی و تخریب محیط زیست میشود. اما با تلفیق روشهای شیمیایی و زیست

شناختی میتوان قند ، سلولز و دیگر مواد موجود در ضایعات کشاورزی را به سوختهای مایع تبدیل کرد.

یکی از راههای تامین منابع انرژی زیست توده ، کاشت درختان یا درختچههای مناسب (با دوره رشد کوتاه و سریع) در زمینهای نامرغوب و

نیمه بایر است. گر چه سوزاندن این منابع ، گاز دی اکسید کربن را در جو منتشر میکند، اما چون دوره کاشت و رشد و نمو آنها دائمی است،

به همان اندازه دی اکسید کربن از جو زمین جذب میکنند و با استفاده از انرژی خورشیدی ، از طریق فتوسنتز ، اکسیژن تولید میکنند. بدین

ترتیب ، یک "چرخه کربن خنثی" در طبیعت پدید میآید.

منابع زیست توده:●

منابع زیست توده ، بطور کلی عبارتند از:

 

   جنگلها و ضایعات جنگلی:

 

چوب ، خردههای چوب و خاک اره ، از منابع جنگلی زیست توده به شمار میروند. این منبع انرژی از قرنها پیش برای مصارف خانگی و

صنعتی مورد استفاده قرار میگرفته است. حدود صد و پنجاه سال پیش ، ۷۵ درصد از انرژی مورد نیاز بشر از زیست توده (عمدتا از جنگلها و

ضایعات جنگلی) تأمین میشد. در حال حاضر ، سالانه در جهان بیش از ۱.۲ گیگاتن چوب به مصرف تولید انرژی میرسد. بسیاری از صنایع

کشورهای در حال توسعه ، مانند صنایع پخت نان ، فرآوری محصولاتی مانند شکر ، چای ، قهوه ، نارگیل ، کاکائو و کارخانههای آجرپزی و آهک

پزی ، از این ضایعات به عنوان سوخت استفاده میکنند.

به اعتقاد کارشناسان فائو (سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد) ، ترویج وتوسعه کشاورزی و جنگلداری ، مهمترین راه پیشگیری از فقر

غذایی و تأمین انرژی مورد نیاز مردم جهان است. درختستانهای انرژی ، اخیرا در برخی از کشورهای اسکاندیناوی و خاور دور توسعه یافتهاند.

وسعت جنگلهای انرژی در کشور برزیل ، بالغ بر ۲ میلیون هکتار است که عمدتا به کشت اوئکالیپتوس اختصاص یافتهاند. تولیدات حاصل از

۳۰ تن در سال است. - این جنگلها ۵۰

مساحت جنگلهای ایران در سال ۱۳۷۴ ، افزون بر ۲۱.۳ میلیون هکتار بوده است. میزان زیست توده جنگلهای کشور ، حدود ۵۵۶.۲ تن در

هکتار برآورد شده است که ۴۴۶ تن در هکتار آن متعلق به جنگلهای شمال است. مساحت مراتع کشور در همان سال ، حدود ۹۰ ملیون هکتار

و زیست توده آن ، حدود ۱۲ میلیون تن تخمین زده شده است. احیاء و توسعه جنگلها ، علاوه بر تولد انرژی ، بسیاری از مشکلات زیست

محیطی مانند آلودگی هوا ، فرسایش و رانش خاک ، ناپایداری شیبها ، زایش مواد معدنی خاک و نابودی بوم سازگان (اکوسیستمهای) طبیعی

را کم میکند

.

محصولات و ضایعات  کشاورزی:                                                                      ▪

این دسته از منابع زیست توده ، شامل گیاهان مختلفی مانند ذرت ، برنج ، سیب زمینی ترشی (سورگم) ، نیشکر ، انواع میوه ، گیاهان

روغنی و ضایعات آنها مانند سبوس برنج ، کاه و غره است. هر سال که در سراسر جهان مقدار زیادی محصولات کشاورزی تولید میشود

ضایعات فراوانی نیز ایجاد میگردد که اکثرا بطور کامل ، مورد استفاده قرار نمیگیرد. بطور نسبی ، ۲۵ درصد وزن هر محصول کشاورزی

تفاله است، ۲۵ درصد وزن برنج ، متعلق به سبوس آن است. حدود ۴۵ درصد از بادام زمینی نیز پوته است. مطالعات انجام شده نشان میدهد

که به لحاظ نظری میتوان نیازهای سوخت خانگی مناطق روستایی را از طریق ضایعات تأمین کرد.

الکل و بیو دیزل ، دو فرآورده انرژی زای مهمی هستند که از محصولات و ضایعات کشاورزی بدست میآیند. مخلوط ۲۲ درصدی اتانول با

بنزین (موسوم به گازوئیل) ، بدون تغییر ساختمان موتورهای احتراق داخلی ، در بیش از ده میلیون خودرو ، مورد استفاده قرار رفته است.

طرح "پروالکل" در برزیل ، موفقترین برنامه تولید "زیست انرژی" جهان است. طی این برنامه ، سالانه ۱۲ گیگالیتر اتانول (عمدتا از ضایعات

نیشکر) تولید میشود که ۶۲ درصد مصرف سوخت خودروهای این کشور را تأمین میکند. کشورهای زیمبابوه ، مالاوی و آمریکا نیز مدتی است

که برنامه سوخت الکلی (با استفاده از ذرت - نیشکر) را آغاز کردهاند. از جمله محصولات کشاورزی مهم که برای تولید الکل بسیار مناسب

است، میتوان به سورگم (سیب زمینی ترشی) اشاره کرد. آزمایشهای انجام شده ، نشان میدهند که از تن غده سیب زمینی ترشی ، ۸۵ لیتر

اتانول تولید میشود. درصورتی که از هر هکتار ۴۰ تن محصول برداشت شود، بیش از ۳۰۰۰ لیتر الکل از هر هکتار بدست میآید.

 

▪ضایعات فاضلابهای صنعتی

در پساب برخی از کارخانهها مانند صنایع نساجی ، الکل سازی ، چوب و کاغذ و پساب و ضایعات صنایع غذایی مانند پنیر سازی و تویلد آب

میوه ، مقدار زیادی زیست توده وجود دارد که میتوان از آنها برای تولید انرژی و غذای دام استفاده کرد. حدود ۲۰ درصد از وزن میوه را

۷۲- تفاله تشکیل میدهد (بسته به نوع میوه ، این مقدار بین ۹ درصد تا ۲۵ درصد متغیر است). طبق آمار وزارت کشاورزی در سال زراعی ۷۱

، حدود ۱۲۲۰۰۰۰ تن تفاله تنها از میوههای انگور ، سیب درختی و مرکبات در کشور ما حاصل شده است. یک کارخانه آب میوه با ظرفیت

۱۹۰ متر مکعب در روز ، بطور متوسط ۱۰۰ تن تفاله تولید میکند. اگر کارخانه در تمام روزهای سال کار کند، تفاله تولیدی به ۳۶۵۰۰ تن در

سال میرسد.

چنانچه از این تفالهها برای تولید الکل استفاده شود (با تبدیل ۵ درصد وزن)، از همین یک کارخانه سالانه ۱۸۲۵ تن ( ۲.۳ میلیون متر مکعب)

الکل بدست میآید که صرفه اقتصادی چشمگیری را به همراه دارد. یکی دیگر از صنایع غذایی که فاضلاب آن آلودگی شدید در محیط زیست

ایجاد میکند، صنایع پنیر سازی است. آب پنیر مایعی است که پس از حذف چربی و کازئین شیر ، طی فرآیند پنیر سازی بدست میآید. تولید

سالانه در کشور ما بیش از ۸۰ هزار تن است که ۲۰ هزار تن آن در واحدهای صنعتی تولید میشود. با توجه به اینکه بطور میانگین از تهیه هر

کیلوگرم پنیر ، ۸ کیلوگرم آب پنیر استحصال میشود، در هر سال ۱۶۰ هزار تن آب پنیر در کارخانههای پنیر سازی ایران تولید و در محیط رها

میشود.

از آب پنیر ، هم به منظور غذای دام و هم برای تولید الکل میتوان استفاده کرد. در صنایع غذای دام ، با پرورش موجودات زنده ذره بینی که

میتوانند پروتئین زیادی را در خود جمع کنند و رشد بسیار خوبی بر روی آب پنیر دارند، زیست توده بسیار غنی و مغذی تهیه میکنند، که پس از

خشک کردن و آسیاب کردن ماده حاصل ، آن را به مصرف غذای دام میرسانند. در بسیاری از کشورهای جهان ، از آب پنیر به منظور تولید

الکل استفاده میشود. در کشور ما فعالیتهایی در این زمینه انجام شده است. به عنان مثال ، میتوان به تولید اتانول از آب پنیر ، در کاخانه

شیر پاستوریزه اصفهان اشاره کرد.

 

 

 

 

 

 

 

 

ضایعات جامد ، فاضلابهای شهری و فضولات دامی ▪

ضایعات جامد شهری را میتوان به دو دسته تقسیم کرد:

۱) زبالههای معمولی:

مانند زباله منازل ، ادرات ، فروشگاهها و رستورانها (پسماند مواد غذایی ، کاغذ ، کارتن و ...) ، زبالههای حجیم خانگی (وسایل چوبی مانند

کمد ، میز و ...) زباله باغها و گلخانهها (شاخه و برگ و ...).

 

 

۲) زبالههای ویژه:

مانند زبالههای صنعتی ، نخالههای ساختمانی ، لاستیکهای فرسوده ، مواد تابش زای هستهای (رادیواکتیو) و زبالههای آلوده بیمارستانی.

بهترین روش برای حذف ضایعات جامد دسته اول و استفاده بهینه از آنها ، تهیه کمپوت (تجزیه مواد آلی رطوبت و گرما ، در شرایط شرایط

هوازی) است. کود حاصل از این روش ، بسیار غنی است و از آن میتوان در گلخانهها ، باغها و مزارع استفاده کرد. با توجه به حجم بسیار

زیاد زباله در شهرهای مختلف (به عنوان مثال روزی ۵۰۰ تن زباله در شهر اصفهان) ، روش تهیه کمپوت بسیار مقرون به صرفه است. در حال

حاضر ، سازمان بازیافت و تبدیل مواد شهرداریهای تهران و اصفهان به انجام این مهم میپردازد. در کشورهای مختلف با استفاده از روشهای

گازی کردن و پیرولیز ، ضایعات جامد را به گاز تبدیل میکنند. گاز حاصل ، در مولدها و توربینهای بخار به برق تبدیل میشود.

از مهترین ضایعات جامد که معمولا به هدر میروند، میتوان به پسماندهای آشپزخانهای اشاره کرد. مکانهای بزرگی مانند کارخانهها ، هتلها ،

مسافرخانه ، رستورانها ، ادارات ، بیمارستانها و ... دارای آشپزخانههای بزرگی هستند. ضایعات این آشپزخانه زیاد است و بیشتر شامل

باقیمانده غذاهای پخته شده و پوست میوهها و سبزیها میباشد. این اماکن برای حمل و دور ریختن زباله ، مبالغ زیادی هزینه میکنند. بدتر از

همه اینکه زبالهها غالبا در فضای باز رها میشوند و محیط زیست را آلوده میکنند. سوزاندن آنها نیز با ورود مشتقات گوگرد ، هیدروکربنهای

کلری و مواد سنگین به جو زمین میشود و آلودگی هوا را به همراه دارد.

در این آشپزخانهها از سوختهایی مانند گاز طبیعی ، نفت سفید ، چوب ، زغال یا برق برای پخت و پز استفاده میکنند، در حالی که پسماندهای

آشپزخانهای منبع مناسبی برای تولید زیست گاز هستند و تعبیه یک گوارنده کوچک در کنار آشپزخانه ، انرژی مورد نیاز را تأمین میکند. زیست

گاز حاصل نه تنها جایگزین سوختهای سنگوارهای مورد استفاده در آشپزخانه میشود، بلکه حتی برای تأمین روشنایی نیز میتوان از آن استفاده

کرد. کود حاصل از تخمیر بی هوازی را نیز میتوان برای تغذیه خاک باغچه مکان مورد نظر بکار برد. بازده تولید گاز ، ۱۰۰ لیتر به ازای هر

کیلوگرم ضایعات آشپزخانهای است. استفاده از گوارندههای تولید زیست گلاز از پسماندهای آشپزخانهای ، در کشور هند بسیار رایج است.

فاضلابهای شهری و روستایی از عمده ترین آلایندههای محیط زیست هستند. این فاضلابها انرژی نهفته قابل ملاحظهای دارند و بهترین روش

آزاد سازی این انرژی ، تخمیر بی هوازی فاضلاب و تولید گاز متان است که میتوان از آن برای گرمایش یا به حرکت در آوردن موتور مولد و

تولید الکتریسیته استفاده کرد. فضولات دامی نیز انرژی نهفته قابل ملاحظهای دارند و میتوانند در تولید زیست گاز مورد استفاده قرار گیرند.

در کشور ما ، ۷۲ میلیون رأس دام وجود دارد که میتوان از فضولات آنها ، روزانه حدود ۴ میلیون متر مکعب گاز متان - معادل ۲۵۵۰۰ بشکه

نفت خام- بدست آورد.

در زمینه تولید زیست گاز ، برنامههای عظیمی در چین و هند به انجام رسیده است. در کشور چین ، بیش از ۷ میلیون متر مکعب زیست گاز

تولید میکنند. زیست گاز حاصل از این گوارندهها ، نیازهای انرژی ۵۰ میلیون روستایی را تأمین میکند. در کشور ما ، توسط برخی از مؤسسات

پژوهشی و دانشگاهی ، بررسیهایی در زمینه تولید زیست گاز انجام گرفته و منجر به ساخت ۶۰ دستگاه آزمایشی زیست گاز شده است.

سازمان انرژیهای نو وزارت نیرو ، مهمترین اهداف تولید زیست گاز را در کشورمان ، به شرح زیر خلاصه کرده است:

انرژی  تولید ●

پیشگیری از آلودگیهای زیست محیطی ناشی از فضولات شهری و روستایی ▪

تولید کود غنی و بهداشتی از هزاران تن لجن ، فاضلاب و فضولات کشتارگاهها ▪

نتیجه ●

زیست توده چهارمین منبع انرژی جهان است و حدود ۱۴ درصد از نیازهای انرژی جهان را تأمین میکتند. سوخت حاصل از فن آوریهای تبدیل

زیست توده یا به حالت گاز (زیست گاز) و یا مایع (متانول ، اتانول و بیودیزل) است که برای تولید الکتریسیته و گرما مورد استفاده قرار

میگیرد. تخمین زده شده است که اگر تنها ۱۰ درصد از زمینهای کشاورزی جنگلها و درختستانها به تأمین و تهیه زیست توده اختصاص یابد،

تولید سالانه انرژی حاصل از زیست توده ، معادل چهار پنجم مصرف کنونی انرژی در جهان خواهد بود. در جوامع در حال توسعه که حدود

سه چهارم جمعیت جهان را شامل میشوند، ۳۵ درصد از انرژی مصرفی ، از طریق زیست توده تأمین میشود.

استفاده از منابع زیست توده ، یکی از مناسبترین و اقتصادیترین راه حلهای تأمین نیازهای اساسی انرژی مردم فقیر در مناطق دور افتاده

است. در ایران با توجه به حجم چهار منبع عمده زیست توده (که در این مقاله به آنها اشاره شد) و فواید زیست محیطی این نوع انرژی و

تجدید پذیر بودن آن ، توسعه کاربرد آن ، منطقی و مقرون به صرفه است.

با وجود این به دلیل ازدیاد مقالات ومطالب امکان تایید صحت مطالب درج شده وجود ندارد

 

-تاریخچه بهره برداری از زیست توده :

 

از نقطه نظر تاریخی استفاده از انرژی زیست توده به ابتدایی‌ترین دوره‌های تاریخ باز می‌گردد. از زمانی که آتش شناخته شد، انسان نخستین همواره چوب و برگ خشک درختان را به عنوان سوخت استفاده می‌کرده و این چرخه تا قرن حاضر نیز ادامه پیدا کرده است.

در خصوص بیوگاز، قدیمی ترین مورد خروج گاز و اشتعال ناقص آن به وسیلة دفن زباله در طبقات زیرین زمین توسط "پیلی نی" روس گزارش شده است. وی خروج گاه به گاه گاز طبیعی و اشتعال ناقص آن را از طبقات زیرین زمین مشاهده کرد ولی "وان هلمونت"درسال 1630 شناسائی و اشتعال این گاز را رسماً اعلام کرد. در ایران نیز استفاده از بیوگاز سابقه ای قابل توجه دارد." محمدبن حسین عاملی "معروف به "شیخ بهائی" (1031-935 ه ق ) نخستین کسی است که بر اساس منابع تاریخی این منبع انرژی را به عنوان سوخت یک حمام در اصفهان به کار برده است.

اولین هاضم تولید گاز متان در ایران در روستای نیاز آباد لرستان در سال 1354 ساخته شده است. این دستگاه به گنجایش 5 متر مکعب فضولات گاوی روستا را مورد استفاده قرار داده و بیوگاز مصرفی حمام مجاور را تأمین می‌نمود.

 

در نتیجه منابع زیست توده به طور کلی عبارتند از:

 

1. جنگل ها و ضایعات جنگلی

2. محصولات و ضایعات کشاورزی

3. ضایعات و فاضلاب‌های صنعتی

4. ضایعات جامد ، فاضلاب‌های شهری و فضولات دامی.

 

 

 

 

بررسی مکانیزم عملکرد زیست توده :

 

بایومس در دیگ بخار یا بویلر سوخته و بخار آب با فشار زیاد تولید می‌شود. این بخار آب وارد توربین بخار می‌شود و در آن جا از مجموعه‌ای از تیغه‌های توربین که به شکل آئوردینامیک است حرکت می‌کند و توربین را به چرخش درمی‌آورد. این توربین به یک ژنراتور الکتریکی متصل است و این ژنراتور به حرکت درمی‌آید و برق تولید می‌شود. در حالیکه فناوری تولید بخار بسیار مطمئن و قابل اعتماد است راندمان آن محدود است. قدرت دیگ‌های بخار مخصوص بایومس نوعاً بین 20 تا 50 مگاوات است که آن را با نیروگاه‌های ذغال سنگی با قدرت بین 100 تا 1500 مگاوات می‌توان مقایسه کرد. این نیروگاه‌های کم‌ظرفیت از راندمان پائین‌تری برخوردارند و به دلیل مبادلات اقتصادی نیروگاه‌های کوچک نمی‌توانند از عهده هزینه تجهیزات افزایش‌دهنده راندمان برآیند. اگرچه فنونی برای افزایش راندمان تولید بخار آب از طریق بایومس تا بیش از 40 درصد وجود دارد ولی راندمان واقعی این گونه نیروگاه ها در حدود20 درصد است. در فناوری ترکیبی سوخت بایومس و ذغال سنگ بایومس جای بخشی از ذغال سنگ را در نیروگاه‌های ذغال سنگی موجود می‌گیرد. انتخاب مصرف زیست توده برای تولید برق اقتصادی‌ترین روش به شمار می‌رود. چون اغلب تجهیزات نیروگاه‌های موجود بدون تغییر عمده می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند. سیستم سوخت ترکیبی ذغال سنگ و بایومس کم‌هزینه‌تر از ساخت نیروگاه بایومس است. بایومس دی‌اکسید گوگرد SO2)، اکسیدهای نیتروژن NOX و سایر آلاینده‌های هوا را کاهش می‌دهد. پس از تنظیم دیگ بخار برای حداکثر تولید برق با اضافه کردن بایومس تلفات بسیار ناچیز در راندمان ایجاد می‌شود یا اصلاً هیچگونه تلفاتی بوجود نمی‌آید. در این شرایط انرژی موجود در بایومس با راندمان بالا (حدود 33 تا 37 درصد) در نیروگاه ذغال سنگ به برق تبدیل می‌شود.

 

چهار روش تولید انرژی از طریق زیست توده

پس از تنظیم دیگ بخار برای حداکثر تولید برق با اضافه کردن بیوماس تلفات بسیار ناچیز در راندمان ایجاد می شود یا اصلاً هیچگونه تلفاتی بوجود نمی آید. در این شرایط انرژی موجود در بیوماس با راندمان بالا (حدود ۳۳ تا ۳۷ درصد) در نیروگاه ذغال سنگ به برق تبدیل می شود.

 

 

سوزاندن مستقیم، سوخت مشترک ذغال سنگ و زیست توده، سوخت گاز حاصل از زیست توده و تبدیل گاز هیدروژن به نیروی برق با استفاده از فرایند شیمیائی الکتریکی. کاربرد روش سوخت مشترک ذغال سنگ و زیست توده ارزان تر از ساخت نیروگاه زیست توده جدید است.

تولید برق از انرژی زیست توده یکی از روشهای تولید برق تجاری در آمریکا به شمار می رود. با حدود ۹۷۳۳مگاوات ظرفیت نصب شده، زیست توده بزرگترین منبع برق تجدیدپذیر غیر آبی است. این ظرفیت ۹۷۳۳ مگاواتی شامل حدود ۵۸۸۶ مگاوات از گیاهان جنگل و بقایای کشاورزی، ۳۳۰۸ مگاوات ظرفیت تولید برق از ذباله های شهری و ۵۳۹ مگاوات از سایر مواد نظیر گاز حاصل از دفن ذباله است. حداکثر تولید برق از زیست توده به صورت برق بار پایه در سیستم توزیع برق موجود استفاده می شود. بیش از ۲۰۰ شرکت غیر از محصولات چوبی و صنایع غذایی در آمریکا برق زیست توده تولید می کنند.

جائیکه تولیدکنندگان نیروی برق به تهیه بیوماس با هزینه بسیار پائین دسترسی دارند، انتخاب شرایط استفاده از بیوماس در ترکیب سوخت باعث پیشرفت رقابت آنها در بازار می شود. این امر مخصوصاً در آینده نزدیک برای شرکت های تولید برق واقعیت پیدا می کند در صورتیکه آنها روش تولید برق از ترکیب زیست توده با ذغال سنگ را انتخاب کنند. با این روش در هزینه های سوخت صرفه جوئی می شود. تعداد زیادی از افراد فعال در بازار برق مشغول دادن پیشنهاد خرید از برق تولید شده به طریق موافق با قوانین محیط زیست از جمله برق حاصل از زیست توده هستند. این حرکت در پاسخ به تقاضای مصرف کنندگان و ضرورت های قانونی می باشد. چهار گروه سیستم تولید برق با روش زیست توده وجود دارد. سوخت مستقیم، سوخت ترکیبی (با ذغال سنگ)، تبدیل به گاز کردن و نیروگاههای مدولی. اغلب نیروگاههای زیست توده دارای سیستم مستقیم هستند که مانند اغلب نیروگاههای سنتی با سوخت فسیلی عمل می کنند.

بیوماس در دیگ بخار یا بویلر سوخته و بخار آب با فشار زیاد تولید می شود. این بخار آب وارد توربین بخار می شود و در آنجا از مجموعه ای از تیغه های توربین که به شکل آئوردینامیک است حرکت می کند و توربین را به چرخش درمی آورد. این توربین به یک ژنراتور الکتریکی متصل است و این ژنراتور به حرکت درمی آید و برق تولید می شود. در حالیکه فن آوری تولید بخار بسیار مطمئن و قابل اعتماد است راندمان آن محدود است.

قدرت دیگ های بخار مخصوص بیوماس نوعاً بین ۲۰ تا ۵۰ مگاوات است که آن را با نیروگاههای ذغال سنگی با قدرت بین ۱۰۰ تا ۱۵۰۰ مگاوات می توان مقایسه کرد. این نیروگاههای کم ظرفیت از راندمان پائین تری برخوردارند و به دلیل مبادلات اقتصادی نیروگاههای کوچک نمی توانند از عهده هزینه تجهیزات افزایش دهنده راندمان برآیند. اگرچه فنونی برای افزایش راندمان تولید بخار آب از طریق بیوماس تا بیش از ۴۰ درصد وجود دارد ولی راندمان واقعی این گونه نیروگاهها در حدود ۲۰ درصد است.

در فن آوری ترکیبی سوخت بیوماس و ذغال سنگ بیوماس جای بخشی از ذغال سنگ را در نیروگاههای ذغال سنگی موجود می گیرد. این انتخاب برای مصرف زیست توده برای تولید برق اقتصادی ترین روش به شمار می رود. چون اغلب تجهیزات نیروگاههای موجود بدون تغییر عمده می توانند مورد استفاده قرار گیرند. سیستم سوخت ترکیبی ذغال سنگ و بیوماس کم هزینه تر از ساخت نیروگاه بیوماس است. بیوماس دی اکسید گوگرد (SO۲)، اکسیدهای نیتروژن NOX و سایر آلاینده های هوا را کاهش می دهد.

پس از تنظیم دیگ بخار برای حداکثر تولید برق با اضافه کردن بیوماس تلفات بسیار ناچیز در راندمان ایجاد می شود یا اصلاً هیچگونه تلفاتی بوجود نمی آید. در این شرایط انرژی موجود در بیوماس با راندمان بالا (حدود ۳۳ تا ۳۷ درصد) در نیروگاه ذغال سنگ به برق تبدیل می شود.

دستگاه مبدل گاز بیوماس با گرم کردن بیوماس در محیط زیست عمل می کند و در آنجا بیوماس جامد تجزیه می شود و گاز قابل اشتعال از آن متصاعد می شود. این طریق تولید انرژی نسبت به مستقیماً سوزاندن بیوماس برتری دارد. بیوگاز حاصل از تجزیه زیست توده را می توان تمیز کرد و از صافی گذراند و به این وسیله ترکیبات شیمیائی موجود در آن را از آن جدا کرد. این گاز را می توان در سیستم های تولید برق با راندمان بیشتر مصرف کرد که به آن سیکل ترکیبی گفته می شود. در این سیستم برای تولید برق توربین های گازی و توربین های بخار با هم ترکیب می شوند. راندمان این سیستم را می توان به ۶۰ درصد افزایش داد.

سیستم های تبدیل به گاز را می توان با سیستم های پیل سوختی برای کاربردهای آینده با یکدیگر ترکیب کرد. پیل سوختی با استفاده از فرایند الکتروکمیکال (و حرارت) گاز هیدروژن را به برق تبدیل می کند. در اینصورت بخش عمده ماده ای که در هوا متصاعد می شود بخار آب خواهد بود. با کاهش هزینه پیل های سوختی و دستگاههای مبدل گاز در بیوماس این سیستم ها به سرعت روبه افزایش گذاشته خواهد شد.

در سیستم های مدول بعضی از فن آوری های فوق الذکر در مقیاس کوچک تری که غالباً در دهکده ها، مزارع و صنایع کوچک قابل اجرا است بکار می برند. سیستم های مذکور اکنون در دست توسعه هستند و در مناطق دور جائی که زیست توده به مقدار فراوان وجود دارد و نیروی برق کم است می توانند بسیار مفید باشند. در کشورهای در حال توسعه برای اینگونه سیستم ها فرصت های قابل توجهی وجود دارد.

 

تولید سوخت از منابع زیست توده:

 

محدود بودن سوخت های فسیلی ، گران بودن و ضررهای ناشی از استفاده از آن، باعث شده که انسان به استفاده از انرژی ها ی تجدید پذیر روی بیاورد. یکی از انواع انرژی های تجدیدپذیر سوخت زیستی است. سوخت زیستی (biofuel) یک سوخت گازی، مایع یا جامد است که محتوای انرژی آن از منابع زیستی به دست آمده است مواد آلی که بدن موجودات زنده را می‌‌سازند،‌ منبعی بالقوه از انرژی ذخیره‌شده هستند، که می‌توان از آنها به عنوان سوخت زیستی استفاده کرد.

 

 

در واقع سوخت زیستى یا Biofuel  نوعى ازسوخت است که از منابع زیست توده یا Biomass به دست مى آید. این بدان معناست که ماهیت سوخت زیستى به گیاهانی برمیگردد.

که فقط چند ماه و یا چند سال از برداشت آنها میگذرد.زغال سنگ جزء سوختهای فسیلی به حساب می آید و ارتباطی با سوخت زیستی ندارد. این سوخت شامل بایودیزل، اتانول مایع، متانول و سوخت های دیزل گازی مانند هیدروژن و متان می شود. سوخت دیزلی زیستی و اتانول زیستی، از مهم‌ترین سوخت‌های زیستی هستند که می‌توان از آنها در صنعت حمل‌ونقل استفاده کرد. از منابع اولیه سوخت های زیستی می توان به ضایعات چوبی ، تفاله های محصولات کشاورزی، نیشکر، غلات، روغن گیاهان و سبزیجات اشاره کرد. بایو دیزل یکی از انواع سوخت های گیاهی است. بایودیزل را می توان از روغن های گیاهی و چربی حیوانات تولید و از آن به جای گازوئیل در موتورهای گازوییلی استفاده کرد. بایودیزل از ترکیب شیمیایی روغن های گیاهی یا حیوانی با هیدروکسید سدیم و متانول ( یا اتانول ) حاصل می شود. بسیاری در اروپا به استفاده از بایودیزل روی آورده اند. در حقیقت از میان دیگر انواع سوخت های زیستی، بایودیزل بیشترین استفاده را در این قاره دارد.

اتانول زیستی نیز نوعی سوخت جایگزین الکلی برای بنزین است که از محصولات نشاسته‌ای و قندی مانند گندم، ذرت، نیشکر و چغندر قند تولید می‌شود.

 

 این نوع سوخت در موتورهای معمولی با درصد کم و در موتورهای تغییر یافته با درصد بالاتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.به طور کلی منابع اولیه‌ سوخت‌‌هاى زیستى در ضایعات چوبى‌، تفاله‌هاى محصولات کشاورزى، نیشکر، غلات، روغن گیاهان و سبزیجات ، پسماندهای روغن (از قبیل چربی مرغ و روغن آشپزی استفاده شده در رستوران ها)، روغن گیاهان تازه (از قبیل روغن دانه سویا) و محصولات غیر خوراکی (همچون روغن جلبک ها) اشاره کرد. سوختهایی که از محصولات پس مانده مثل روغن آشپزخانه و یا اتانول گرفته شده از علف و یا تراشه های چوب تولید می شوند، بیشترین سازگاری را روی محیط زیست دارند.

از جمله موارد فعلی استفاده از سوخت‌های زیستی می‌توان به اینها شاره کرد

 

* در موتورهای دیزل تغییر شکل‌ یافته می‌توان به جای گازوئیل از روغن دانه شلغم روغنی استفاده کرد. شکل استرمتیل این روغن (RME) در موتورهای تغیرشکل‌نیافته دیزل هم قابل کاربرد و گاهی به آن "دیزل زیستی"‌( biodiesel) می‌گویند. سوخت دیزلی زیستی، جایگزین تجدیدپذیری برای سوخت‌های دیزلی سنتی یا معدنی است که معمولا از روغن‌های گیاهی حاصل از محصولاتی مانند کلم روغنی و سویا هم بد ست می‌آید. بایودیزل یا سوخت زیستی را می توان در جاهای مختلف به کار برد، از جمله در خودروها،یکی از کاربردهایی که به صورت گسترده دنبال آن هستند، تولید سوختی است که برای احتراق موتور مناسب باشد و لذا کاربرد عمده ای در خودروها دارد. ولی در جاهای دیگر می توان آن را در رابطه با منابع ثابت استفاده کرد. ولی با توجه به هزینه ای که در حال حاضر دارد، بیشتر در خودروها استفاده می شود.

سوخت زیستی (biofuel) یک سوخت گازی، مایع یا جامد است که محتوای انرژی آن از منابع زیستی به دست آمده است مواد آلی که بدن موجودات زنده را می‌‌سازند،‌ منبعی بالقوه از انرژی ذخیره‌شده هستند، که می‌توان از آنها به عنوان سوخت زیستی استفاده کرد

* بنزین- الکل (gasohol) که مخلوطی از بنزین و الکل است (معمولا اتانول 10 درصد یا متانول 3 درصد) است که به عنوان سوخت جایگزین در بسیاری از ماشین‌ها و سایر وسایل نقلیه در بسیاری از کشورها به کار می‌رود.  اتانول در این سوخت زیستی از تخمیر محصولات کشاورزی یا مواد اضافی ناشی از این محصولات مثلا پسماندهای نیشکر.بسیاری از ماشین‌ها می‌توانند مخلوطی از 85 درصد اتانول و 15 درصد بنزین را که به آن E85 می‌گویند را بسوزانند.

 

بنزین- الکل‌ که بر اساس اتانول هستند، عدد اکتان بالاتری دارند و کاملتر از بنزین معمولی می‌‌سوزند، بنابراین میزان گازهای آلاینده کمتری تولید می‌کند.

 البته این سوخت‌ها مشکلات خاص خود را هم دارند، اتانول ممکن است به برخی از بخش‌های موتور مثل واشرهای لاستیکی آسیب بزنند. و بنزین-الکل‌های براساس متانول سمی‌تر و خورنده تر هستند،‌ و گازهای خروجی آن از جمله شامل فرمالدئید است که یک سرطان‌زای شناخته‌شده است.

 

مزیتهای نسبی سوختهای زیستی

هر چند که برای تامین نیازهای اساسی سوختهای زیستی منابع متعدد گیاهی وجود دارد اما با این وجود برای هر کشوری که زمینه و پتانسیل خاص خود را داشته باشد می توان به گونه ای این موضوع حیاتی را در نظر گرفت.مثلا در کشوری مانندامریکا که امکان تولید ذرت در انجا زیادتر است تمایل به سمت تولید این محصول نتایج بسیار پر باری را به همراه خواهد داشت و عمده سرمایه گذاری ها بر روی عملکرد این محصول متمرکز شده است.به همین خاطر بنابر نیازهای هر کشور باید طبقه بندی های لازم صورت گیرد تا راندمان و بهره وری بالایی را داشته باشیم.

 

مثلا درمورد بیو اتانول که همان اتانول یا الکل معمولی می باشد ، اما به جهت سازگاری با محیط زیست، " بیواتانول " نامیده می شودو مشتمل بر کربوهیدرات پیچیده در نباتات می باشد و پتانسیل یک سوخت را دارا می باشد،مزیت های زیر عنوان می شود:

* تولید بیواتانول از نیشکر و محصولات دیگر ( غلات ، ذرت و چغندر قند ) صورت می گیرد.

* اتومبیلی که با سوخت اتانول کار می کند دارای انتشارات دی اکسید کربن نیز هست ولی  میزان آن برابر میزان دی اکسید کربنی است که گیاهان در طی مدت زمان رشدشان جذب می کنند و از اینرو انتشار این میزان  CO2 بی اثر است.

* بیواتانول در مقایسه با بنزین معمولی ، 30-65 درصد CO2 را کاهش می دهد اما این میزان کاهش بستگی به چگونگی تولید اتانول و همچنین نحوه کاربرد آن را دارد.کاهش CO2 در صورت استفاده از بیو اتانول در موارد زیر امکان پذیر است :

 

اتانول تولیدی از غلات و ذرت باعث کاهش 20-40 درصدی CO2 می شود. و همچنین اتانول تولیدی از نیشکر 30-50 درصد کاهش CO2 را به همراه دارد.بنابراین تولید و استفاده از بنزین اتانول دار در خودروها، آلودگی های زیست محیطی در این بخش را به حداقل کاهش خواهد داد و تولید این نوع از بنزین یک حرکت زیست محیطی به شمار می رود.

 

مهمترین کشورهای دنیا در زمینه ی سوخت های زیستی

کشور برزیل با در دست داشتن 39 % حجم بازار بیشترین حجم تولید سوختهای زیستی را نیز به خود اختصاص داده است  . بعد از ان کشور آمریکا با حجم20 درصدی تولید در رتبه بعدی قرار دارد. در این کشور یک ‌سوم کشت ذرت به مخازن بنزین وارد می‌شود. بعد از این کشورها چین در رتبه سوم قرار دارد. شرکت‌های خودروسازی در چین اتومبیل هایی را به بازار عرضه می‌کنند که از سوخت زیستی، فناوری‌های هیدروژنی یا الکتریسیته استفاده می‌کنند.

 

مکانیزم عملکرد زیست گاز :

دستگاه مبدل گاز بایومس با گرم کردن بایومس در محیط زیست عمل می‌کند و در آنجا بایومس جامد تجزیه می‌شود و گاز قابل اشتعال از آن متصاعد می گردد. این طریق تولید انرژی نسبت به مستقیماً سوزاندن بایومس برتری دارد. بیوگاز حاصل از تجزیه زیست توده را می‌توان تمیز کرد و از صافی گذراند و به این وسیله ترکیبات شیمیائی موجود در آن را از آن جدا کرد. این گاز را می توان در سیستم‌های تولید برق با راندمان بیشتر مصرف کرد که به آن سیکل ترکیبی گفته می‌شود. در این سیستم برای تولید برق، توربین‌های گازی و توربین‌های بخار با هم ترکیب می‌شوند. راندمان این سیستم را می‌توان به 60 درصد افزایش داد. سیستم‌های تبدیل به گاز را می‌توان با سیستم‌های پیل سوختی برای کاربردهای آینده با یکدیگر ترکیب کرد. پیل سوختی با استفاده از فرایند الکتروشیمیایی (و حرارت) گاز هیدروژن را به برق تبدیل می‌کند. در اینصورت بخش عمده ماده‌ای که در هوا متصاعد می‌شود بخار آب خواهد بود. با کاهش هزینه پیل‌های سوختی و دستگاه‌های مبدل گاز در بایومس این سیستم‌ها به سرعت روبه افزایش گذاشته خواهد شد. در سیستم‌های مدون بعضی از فناوری‌های فوق‌الذکر در مقیاس کوچک‌تری که غالباً در دهکده‌ها، مزارع و صنایع کوچک قابل اجرا است بکار برده می شود.

 

 

فرایند بی هوازی:

در فرآیند هضم بی هوازی مولکول‌های آلی درشت زنجیر تحت تاثیر میکروارگانیسم‌های بی هوازی در غیاب اکسیژن شکسته شده و به مولکول‌های ساده‌تر تبدیل می‌شوند. حاصل نهایی این فرآیند یک مخلوط گازی قابل اشتعال است که بیوگاز نام دارد. این گاز شامل 70-60 درصد متان و 40-30 درصد دی‌اکسیدکربن به همراه ناخالصی‌های جزئی دیگر است. این گاز بی‌رنگ و بی‌بو ارزش حرارتی kcal/m3 5290 بوده و می‌تواند به طور مستقیم برای تولید برق، برق – حرارت و روشنایی به کار رود.

همچنین در سال 2005انرژی تجدیدپذیر دومین منبع تامین‌کننده برق جهان با 9/17درصد سهم بوده است که 1/16درصد از برق جهان با برق آبی، 1درصد با زیست توده و 8/0درصد توسط سایر منابع تجدیدپذیر تامین شده است. در سال 2005 مجموع ظرفیت نصب شده انواع نیروگاه‌های زیست توده در جهان به بیش از 44000 مگاوات و میزان برق تولیدی نیز بیش از 250 تراوات ساعت رسیده است.

 

بررسی و تعیین قابلیت تولید برق از منابع زیست توده ایران (به روش هضم بی هوازی)

وسعت فراوان کشور و تنوع کمی و کیفی منابع زیست توده در ایران حکایت از وجود قابلیت مناسب برای تولید برق از منابع زیست توده در کشور دارد. فراوانی منابع زیست توده از یک طرف و مشکلات فراوان ناشی از رهاسازی این منابع با ارزش در طبیعت باعث توجه روزافزون سازمان‌ها و نهادهای دولتی و خصوصی به استفاده از فناوری هضم بی‌هوازی به عنوان راه حلی مناسب برای تولید انرژی (برق و حرارت) و حل مشکلات زیست محیطی پسماندهای آلی فسادپذیر شد.

نتایج تحقیقات عملی انجام شده توسط مولفین در راکتورهای آزمایشگاهی و نیمه صنعتی نشان می‌دهد که استفاده از فناوری هضم بی هوازی و احداث نیروگاه‌های بیوگازی می‌تواند راه حلی مطمئن برای ایجاد سهم مناسب زیست توده در تولید و تامین برق کشور در کنار حل مشکلات زیست محیطی پسماندهای آلی مختلف ایران شامل زباله‌های شهری، پسماندهای صنایع غذایی، فضولات دامی، فاضلاب‌های شهری و صنعتی در راکتورهای بی هوازی آزمایشگاهی (5لیتری) و نیمه صنعتی (000/10لیتری) در شرایط مزوفیلیک ارائه می‌شود. نتایج و داده‌های حاصل از این کار عملی می‌تواند در طراحی نیروگاه‌های بیوگازی بزرگ و کوچک در کشور به کار رود.

 

 

 

وضعیت فعلی بهره برداری از زیست توده در جهان :

امروزه منابع مفید و کاربردی زیست توده تنها به چوب و برگ خشک محدود نمی شود و طیف وسیعی از مواد از جمله پسماندهای جامد و مایع شهری و پسماندهای صنعتی و غیره را نیز در بر می‌گیرد.

منابع انرژی تجدید پذیر پس از ذغال سنگ، نفت و گاز طبیعی، چهارمین منبع بزرگ انرژی در دنیا می‌باشند. این منبع حدود 14 درصد از انرژی اولیه جهان را تامین می‌نماید و در حال حاضر بیش از% 5/11 از انرژی اولیه جهان توسط منابع زیست توده تامین می گردد. و این در حالی است که در ایالات متحده آمریکا 3-4 درصد از انرژی اولیه مورد نیاز فقط از منابع زیست توده تامین می‌شود. قابلیت های زیست توده تنها در تولید حرارت نیست، بلکه در تولید سرما، سوخت‌های مورد نیاز برای حمل و نقل و تولید انرژی الکتریکی نیز استفاده دارد. در سال 2005حدود 44000 مگاوات نیروگاه تولید برق ( با انواع فناوری ها ) و 225000 مگاوات حرارتی نیروگاه مدرن تولید حرارت با منبع زیست توده احداث شده است که حدود 10000 مگاوات آن فقط در ایالات متحده بوده است (حدود 58 درصد از بازار تولید انرژی از منابع تجدید پذیر در امریکا). همچنین بیش از 50 میلیارد لیتر سوخت تجدیدپذیر از منابع زیست توده تولید و مصرف می‌گردد.

برمبنای مطالعات انجام شده، منابع زیست توده حدود 64 درصد از منابع اولیه انرژی‌های نو در اتحادیه اروپا را به خود اختصاص داده است و حدود 9 درصد از انرژی الکتریکی تولیدی و 98 درصد از انرژی حرارتی تولیدی از طریق منابع انرژی‌های نو به منابع انرژی زیست توده تعلق دارد. ( با در نظر گرفتن منابع برق آبی).

انرژی زیست توده تنها منبع انرژی تجدیدپذیر می‌باشد که انرژی را به فرم های برق، حرارت، سرما و سوخت خودرو و به اشکال جامد، مایع و گاز تحویل می نماید. به علاوه مواد زیستی جایگزین خوراک پتروشیمی و ... نیز از محصولات دیگر آن می‌باشد.

بررسی جایگاه های زیست توده ای در آمریکا:

سیستم‌های مذکور در تولید برق از انرژی زیست توده یکی از روش‌های تولید برق تجاری در آمریکا به شمار می‌رود. با حدود 9733مگاوات ظرفیت نصب شده، زیست توده بزرگ‌ترین منبع برق تجدیدپذیر غیر آبی است. این ظرفیت 9733 مگاواتی شامل حدود 5886 مگاوات از گیاهان جنگل و بقایای کشاورزی، 3308 مگاوات ظرفیت تولید برق از زباله‌های شهری و 539 مگاوات از سایر مواد نظیر گاز حاصل از دفن زباله است. حداکثر تولید برق از زیست توده به صورت برق بار پایه در سیستم توزیع برق موجود استفاده می‌شود..

 

انرزی بیومس:

 

یکی از عمده‌ترین موارد کاربرد بیومس میکروبی، استفاده از آن‌ها به عنوان غذا و افزودنی‌های غذایی است. ارزش بازار جهانی طعم دهنده‌های غذایی در سال ۲۰۰۰ حدود ۱/۱ میلیارد دلار بوده است. اهمیت اقتصادی بیومس میکروبی تا به حدی است که محققان کشور کوبا با استفاده از ضایعات نیشکر و تکنولوژی تخمیر، اقدام به تهیه و تولید پروتئین‌های تک یاخته (SCP) نموده‌اند تا کشور را از واردات خوراک دام و سویا بی‌نیاز نمایند.

لازم به ذکر است که در حال حاضر، واردات خوارک دام و طیور و مکمل‌های آن به کشور بیش از یک میلیارد دلار در سال است؛ از طرفی تولید پروتئین تک یاخته یکی از راهکارهای بیوتکنولوژی برای رفع این مشکل در کشور است، ضمن اینکه مواد خام اصلی برای تولید SCP، ضایعات کشاورزی، متانول،‌ نفت و گاز است که در همهٔ این موارد، کشور از مزیت بسیار مناسبی برخوردار است . متأسفانه تولید SCP در کشور تاکنون از مرحلهٔ تحقیقات فراتر نرفته است، علیرغم این که سابقهٔ شروع تحقیقات در این زمینه به پیش از انقلاب و دههٔ ۱۳۵۰ برمی‌گردد.

      صنایع تخمیری بیوتکنولوژی:

صنایع تخمیری که طیف وسیعی از حوزه‌های مرتبط با میکروارگانیسم‌ها و بیوتکنولوژی را دربرمی‌گیرند از قدیمی‌ترین شاخه‌های فناوری زیستی به شمار می‌آیند. الکل‌ها، آنتی‌بیوتیک‌ها، اسیدهای آلی، آنزیم‌ها و بسیاری از ترکیبات مورد استفاده در صنایع غذایی، دارویی و غیره بخشی از محصولات با ارزش تولید شده در این صنعت را تشکیل می‌دهند. آنزیم‌هایی نظیر پروتئازها، آمیلازها، لیپازها، سلولازها و غیره که مصرف بسیار زیادی در صنایع مختلف دارند از جمله مهم‌ترین تولیدات بیوتکنولوژی صنعتی به شمار می‌روند

 

.●اهمیت اقتصادی1:

آنزیم‌ها که در واقع کاتالیست‌های زیستی به دست آمده از باکتری‌ها و قارچ‌های گوناگون هستند، سالانه به میزان زیادی تولید شده و بازار بسیار بزرگی از محصولات بیوتکنولوژیک را به خود اختصاص می‌دهند.در چند سال اخیر، ارزش بازار جهانی آنزیم‌های صنعتی میکروبی که بخش عمدهٔ آن ( بیش از ۵۰ درصد) توسط شرکت دانمارکی Novo Nordisk A/S تولید و عرضه می‌شود،‌ سالیانه به بیش از ۸/۱ میلیارد دلار رسیده است.پیش‌بینی می‌شود میزان فروش آنزیم‌های صنعتی تا سال ۲۰۰۸ به ۳ میلیارد دلار بالاغ گردد. هم‌چنین ارزش بازار جهانی آنزیم‌های دارویی، سالانه به بیش از ۳/۲ میلیارد دلار بالغ می‌شود. جدول۱- ارزش بازار جهانی آنزیم‌های صنعتی در سال‌های ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۲ ( میلیون دلار(تولید ویتامین‌ها، اسیدهای آمینه، اسیدهای آلی و بیوپلیمرها از دیگر عرصه‌های سودآور بیوتکنولوژی صنعتی است. آمارها نشان می‌دهد در سال ۱۹۹۶ ارزش اسیدهای آمینه، ویتامین‌ها و بیوپلیمرهای تولیدی دنیا به ترتیب ۴/۲، ۲ و ۵/۰ میلیارد دلار بوده است .تولید اغلب آنتی بیوتیک‌ها نیز با استفاده از روش‌های تخمیری و بیوتکنولوژیک صورت می‌گیرد که به سبب کاربرد بسیار گسترده در درمان عفونت‌ها، از اهمیت و ارزش اقتصادی بالایی برخوردار هستند.در حال حاضر بیش از ۱۶۰ آنتی‌بیوتیک مختلف توسط صنایع تخمیری بیوتکنولوژی در جهان ساخته می‌شوند که ارزش کل بازار جهانی آن‌ها بیش از ۲۳ میلیارد دلار تخمین زده شده است.خاطر نشان می‌شود که تولید اغلب این آنتی‌بیوتیک‌ها نیاز به دانش فنی پیچیده‌ای همچون تولید واکسن‌ها و داروهای نوترکیب ندارد و سال‌هاست که در اقصی‌نقاط جهان تولید می‌شوند.در سال ۲۰۰۲ درآمد آمریکا از تولید و فروش آنتی بیوتیک‌ها به بیش از ۹۷/۷ میلیارد دلار رسیده است که در میان محصولات حاصل از بیوتکنولوژی جایگاه مهمی را به خود اختصاص می‌دهد

 

     بیوتکنولوژی غذایی:

 

به لحاظ تعریف، بیوتکنولوژی غذایی عبارت است از: استفاده از سلول‌های زنده یا بخشی از آن‌ها، به منظور تولید یا اصلاح محصولات غذایی یا مواد افزودنی مورد استفاده در صنایع غذایی. برای مثال، به‌کارگیری مستقیم تودهٔ سلولی میکروارگانیسم‌ها به عنوان پروتئین تک یاخته، استفاده از میکروب‌ها در تولید محصولات غذایی تخمیری نظیر ماست و پنیر و محصولات گوشتی تخمیر شده، پرورش قارچ‌های خوراکی، تولید سس‌های متنوع، طعم‌دهنده‌ها، شیرین‌کننده‌ها و افزودنی‌های خوارکی، آنزیم‌های مورد استفاده در صنایع غذایی، ویتامین‌ها و اسیدهای آمینه و آلی تنها گوشه‌ای از کاربردهای بسیار متنوع بیوتکنولوژی در صنایع غذایی هستند. استفاده از باکتری‌های مفید ( پروبیوتیک) که به منظور درمان یا مقابله با بیماری‌های روده‌ای، اصلاح جمعیت میکروبی بدن و تولید ویتامین‌ها، به برخی از مواد غذایی مانند ماست و دیگر فرآورده‌های لبنی افزوده می‌شوند، نیز از حوزه‌های بسیار جذاب بیوتکنولوژی مواد غذایی محسوب می‌شوند.

 

     بیوتکنولوژی دریایی:

بیوتکنولوژی دریایی یکی از حوزه‌های در حال رشد و بکر این فناوری است که به کمک آن، از جانداران دریایی مانند ماهی، جلبک و یا باکتری‌ها به طور مستقیم و غیرمستقیم برای تولید فرآورده‌های ارزشمند بیولوژیک استفاده می‌شود.

با توجه به پتانسیل بالای مناطق دریایی و تنوع عظیم موجودات آبزی، تاکنون محصولات فراوانی از آن‌ها استحصال شده است که از آن جمله می‌توان به مواد دارویی، آنزیم‌ها، مواد مولکولی بیولوژیک, کیت‌های تشخیصی، آفت‌کش‌های زیستی، بیوماس جهت تولید انرژی و غیره اشاره کرد. از جمله ویژگی‌های محصولات و فرآورده‌های دریایی، وجود ترکیبات هالوژنه در آن‌ها است، که غالباً نمی‌توان آن‌ها را از موجودات خشکی‌زی به دست آورد. علاوه براین، میکروارگانیسم‌های دریایی، منبع غنی از ژن‌های متنوع هستند که می‌توان از آن‌ها برای تولید داروها و فرآورده‌های بیولوژیک جدید استفاده کرد.

     اهمیت اقتصادی2 :

در سال ۲۰۰۲، بازار جهانی فرآورده‌ها و فرآیندهای حاصل از بیوتکنولوژی دریایی، به بیش از ۴/۲میلیارد دلار رسید که نسبت به سال پیش از آن، ۴/۹ درصد رشد داشته است .انتظار براین است که بازار جهانی فرآورده‌های بیوتکنولوژی دریایی، به غیر از کشور آمریکا، تا سال ۲۰۰۷، رشد سریعتری معادل ۴/۶ درصد داشته باشد. بنابراین پیش‌بینی می‌شود که بازار جهانی فرآورده‌ها و فرآیندهای بیوتکنولوژی دریایی، تا سال ۲۰۰۷ به بیش از ۳ میلیارد دلار برسد. در حال حاضر، دو کشور امریکا و ژاپن، پیشگامان اصلی صنعت بیوتکنولوژی دریایی جهان هستند. توسعه بیوتکنولوژی دریایی در این دو کشور ، مرهون سرمایه‌گذاری آنها در دو دههٔ گذشته است؛ به عنوان مثال، در سال ۱۹۹۲، ایالات متحده و ژاپن به ترتیب ۴۰ و ۵۱۹ میلیون دلار در زمینهٔ بیوتکنولوژی دریایی سرمایه‌گذاری کردند.با توجه به آمار و ارقام فوق و وجود حدود ۳ هزار کیلومتر مرز آبی و چندین دریاچه در ایران، به نظر می‌آید که بیوتکنولوژی دریایی می‌تواند زمینهٔ مناسبی جهت سرمایه‌گذاری و کسب درآمد برای کشور باشد. علیرغم وجود این پتانسیل مناسب، در ایران سرمایه‌گذاری ناچیزی در این زمینه صورت گرفته است؛اگر چه مراکزی مانند مؤسسه تحقیقات شیلات ایران، مؤسسه تحقیقات بیوتکنولوژی خلیج فارس و برخی از دانشگاه‌ها ( به طور پراکنده) در این زمینه مشغول به فعالیت هستند، ولی حجم این فعالیت‌ها در مقایسه با پتانسیل اقتصادی زیادی که در دریا وجود دارد، بسیار ناچیز است. عدم توجه به بیوتکنولوژی دریایی، در سند ملی زیست‌ فناوری ایران نیز مشاهده می‌شود؛ به گونه‌ای که در این سند، نامی از بیوتکنولوژی دریایی، به عنوان یکی از شاخه‌های بیوتکنولوژی، برده نشده است.

ایران، در زمینهٔ نیروی انسانی در حوزهٔ بیوتکنولوژی دریایی نیز با کمبود روبروست؛ علیرغم اینکه دانشگاه‌های زیادی در سراسر دنیا، دوره‌های آموزشی بیوتکنولوژی دریایی دارند، در حال حاضر رشته‌ای به نام بیوتکنولوژی دریایی در کشور وجود ندارد.

۵ـ تولید متابولیت‌های ثانویهٔ گیاهی ) شامل داروهای گیاهی(متابولیت‌های ثانویهٔ گیاهی ترکیباتی هستند که توسط سلول‌های گیاه تولید می‌شوند اما غالباً به مصرف خود گیاه نمی‌رسند. این متابولیت‌ها کاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون و به ویژه پزشکی دارند. اسانس‌ها و مواد معطر، مواد مؤثره دارویی، فرمون‌ها،‌ حشره‌کش‌ها، علف‌کش‌ها، قارچ‌کش‌ها،‌ هورمون‌های گیاهی و مواد آللوپاتیک ( ایجاد کننده انواع مقاومت‌ها و یا بازارنده رشد و نمو ) از این جمله هستند. در این میان ترکیبات دارویی و اسانس‌ها دارای اهمیت ویژه‌ای هستند. از آنجایی که کشور ما، از تنوع گیاهی مطلوبی برخوردار است، این زمینه می‌تواند در بحث بیوتکنولوژی کشاورزی در مورد توجه ویژه قرار گیرد

 

 

.

      اهمیت اقتصادی3:

 

قیمت متابولیت‌های ثانویه معمولاً بسیار بالا است، به طوری که فروش محصولات دارویی مانند شیکونین (Shikonin) یا دیجیتوکسین (Digitoxin) و یا عطرهایی همچون روغن جاسمین(Jasmin) از چند دلار تا چند هزار دلار به ازای هر کیلوگرم تغییر می‌کند. همچنین قیمت هر گروم از داروهای ضد سرطان مانند وین بلاستین (Vinblastin)، وین کریستین (Vincristin)، آجمالیسین (Ajmalicine) و تاکسول (Taxol) به چند هزار دلار می‌رسد. به عنوان مثال، تاکسول یکی از ترکیبات دارویی است که از پوست درخت سرخدار (Taxus brevifolia L.) به دست می‌آید و در درمان سرطان‌های سینه و تخمدان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ضمن اینکه آزمایش‌های متعددی برای بررسی اثر این دارو بر روی انواع سرطان‌ها مانند سرطان خون، غدد لنفاوی، ریه، روده بزرگ، سر و گردن وغیره در دست انجام است. طبق گزارش اعلام شده از سوی سازمان هلال احمر ایران، میزان ارز تخصیص یافته برای خرید هر گرم تاکسول تا ۵/۲ میلیون تومان نیز رسیده است.از آنجایی که رشد این درخت به کندی صورت می‌گیرد و منابع دسترسی به این گیاه محدود بوده و در عین حال برای درمان یک بیمار سرطانی، حدود ۲۸ کیلوگرم از پوست درخت سرخدار لازم می‌باشد که این مقدار معادل پوست سه درخت یکصد ساله است، لذا تولید این دارو به روش استخراج از پوست درخت، مقرون به صرفه نیست. به همین دلیل در حال حاضر، این متابولیت را با استفاده از روش کشت سلولی و در شرایط آزمایشگاهی تولید می‌نمایند.

با این روش، تولید یک گرم از داروی تاکسول حدود ۲۵۰ دلار هزینه دارد، در حالی که با قیمتی حدود ۲۰۰۰ دلار در بازار عرضه می‌گردد. شایان ذکر است گونه‌ای دیگر از این درخت با نام علمی Taxus bacata L. وجود دارد که در جنگل‌های شمال کشور دارای پراکندگی زیادی می‌باشد اما تاکنون ارزیابی دقیقی از لحاظ میزان تاکسول در این گونه و امکان‌سنجی تولید آن به طور جدی صورت نگرفته است.به نظر می‌رسد، بخش اعظمی از ضعف کشور در تولید متابولیت‌های ثانویه مربوط به عدم توجه کافی به بیولوتکنولوژی گیاهان دارویی است، چرا که بخش اعظم متابولیت‌های گیاهی را ترکیبات دارویی تشکیل می‌دهند. در واقع بیوتکنولوژی گیاهان دارویی نیز همانند همتای دریایی خود در کشور مورد کم‌توجهی شدیدی واقع شده و تعداد نیروهای متخصص فعال در این عرصه بسیار ناچیز است.

براساس آمارهای موجود، ارزش بازار جهانی داروهای مشتق از گیاهان در سال ۲۰۰۲ با رشد ۲/۶ درصدی نسبت به سال پیش از آن، به ۷/۱۳ میلیارد دلار بالغ گردید. پیش‌بینی می‌شود این مقدار در سال ۲۰۰۷ به رقمی معادل ۸/۱۸ میلیارد دلار برسد. آمریکا در سال ۲۰۰۲ بیش از ۵۰ درصد این بازار را به خود اختصاص داده بود نقش بیوتکنولوژی در این بازار بسیار حائز اهمیت بوده است

 

     کاربرد بیوتکنولوژی در بخش جنگل و مرتع:

 

سطح جنگل‌های کشور بالغ بر ۱۲ میلیون هکتار است که از این مقدار، حدود ۵/۱ میلیون هکتار جنگل‌های صنعتی خزری، ۵/۴ میلیون هکتار جنگل‌های منطقه زاگرس و بقیه جنگل‌های پراکندهٔ مرکزی، جنوبی و ارسباران است. جنگل‌ها علاوه بر این که به عنوان دستگاه تنفس زیست‌کره، از جمله اجزای بسیار حیاتی اکوسیستم به شمار می‌روند، نقش مهمی در تأمین مصنوعات چوبی و کاغذی، سوخت و تعداد زیادی از مواد مورد نیاز جامعه دارند.

لذا توجه بیش از پیش به تحقیقات بیوتکنولوژی در راستای احیای جنگل‌ها و بهینه سازی روش‌های استفاده از چوب، فراوری و افزایش بازده جنگل‌های طبیعی و دست کاشت و بهبود کیفی آن‌ها به منظور استفاده بهتر در بخش صنعت، نقش به سزایی در رفع نیازهای کشور و حفظ عرصه‌های جنگلی خواهد داشت

.

    اهمیت اقتصادی4:

 

عرصه‌های مرتعی کشور، با سطحی بالغ بر ۹۰ میلیون هکتار که حدود ۷۰ میلیون واحد دامی از آن تغذیه می‌کنند، اهمیت فوق‌العاده‌ای بر درآمد ناخالص ملی دارد، علوفهٔ تولیدی بخش مرتع، بالغ بر ۱۰ میلیون تن با ارزش ریالی بیش از ۲۵۰۰ میلیارد ریال است. اگر ارزش بخش مرتع در جلوگیری از فرسایش خاک و تأثیر آن در حفظ و ذخیره شدن نزولات آسمانی در خاک را نیز به این مقدار اضافه کنیم، نقش حیاتی آن در اقتصاد ملی بیشتر مشخص می‌شود.

بنابراین، هرگونه سرمایه‌گذاری تحقیقاتی بیوتکنولوژی برای حفظ مراتع و افزایش بازده این بخش، در راستای منافع ملی و رسیدن به خودکفایی و رفع وابستگی است و باید از آن حمایت کرد.امروزه برای بهبود کمی و کیفی تولیدات جنگلی و مرتعی وجلوگیری از تخریب آن‌ها از روش‌های متعدد بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک استفاده می‌کنند. در ادامه به برخی از این موارد اشاره می‌شود:-ریز ازدیادی و تکثیر سریع گونه‌ها در معرض خطر و یا مرغوب

ـ مقاوم‌سازی گیاهان مرتعی و جنگلی در برابر استرس‌های محیطی (شوری سرما خشکی )

ـ تولید گونه‌های مقاوم به آفات و بیماری‌ها 

ـ شناخت سریع و به موقع ژنوتیپ‌های مرغوب و نامرغوب و انتخاب براساس مارکر

ـ به‌نژادی گونه‌های جنگلی و مرتعی از لحاظ خصوصیات کمی و کیفی

ـ احیا و افزایش تولید گیاهان دارویی

علیرغم مزیت طبیعی کشور در عرصه جنگل و مرتع، متأسفانه این عرصه از بیوتکنولوژی نیز مورد کم‌توجهی قرار گرفته است؛ به طوری که تعداد متخصصان و آزمایشگاه‌های فعال در این حوزه بسیار ناچیز است و هیچ نشانی از فعالیت بخش خصوصی در زمینهٔ بیوتکنولوژی جنگل و مرتع یافت نمی‌شود

.

     کاربرد بیوتکنولوژی در باغبانی:

 

استفاده از بیوتکنولوژی در باغبانی می‌تواند یکی از حوزه‌های ثروت‌آفرین و مهم در کشور باشد. البته نمی‌توانیم ادعا کنیم که این حوزه از بیوتکنولوژی کاملاً مورد کم‌توجهی قرار گرفته است، بلکه صحیح‌تر آن است که بگوییم، افراط و تفریط‌هایی در بهره‌گیری از آن صورت پذیرفته است.

گواه این ادعا نیز وجود تنوع غنی ژنتیکی گونه‌های باغی در کشور است که گاه از جایگاه منحصر بفردی در سطح منطقه یا دنیا برخوردار هستند و فقط به معدودی از آنها توجه شده است. به عنوان مثال، کشور ایران به لحاظ موقعیت تولید و تنوع ارقام محصولاتی هم‌چون پسته، انار، خرما، فندق، گردو و غیره دارای جایگاه ممتازی در سطح دنیا است.

با این وجود تحقیقات مناسبی برای شناسایی، اصلاح و تکثیر ارقام مقاوم و پرمحصول این گیاهان انجام نشده است. لازم به ذکر است که تنها در مورد تکثیر موز،‌ خرما و تعداد محدودی از گیاهان زینتی با استفاده از روش‌های بیوتکنولوژی ( ریزازدیادی) چند شرکت خصوصی فعال در کشور وجود دارند که البته به دلایل متعدد از جمله تک‌محصولی بودن این شرکت‌ها، تولید بیش از نیاز کشور و عدم خرید نهال‌های تولیدی توسط مراکز مصرف‌کننده، این شرکت‌ها در آستانهٔ ورشکستگی قرار دارند. حال آن که در مورد بسیاری از گیاهان دیگر از جمله فندق، گردو و حتی مرکبات علیرغم نیاز جدی کشور، تاکنون فعالیت قابل توجهی برای انتخاب، اصلاح و تکثیر پایه‌های مقاوم به آفات، بیماری‌ها و استرس‌های محیطی صورت نگرفته است

.

●اهمیت اقتصادی5:

 

براساس آمارهای منتشر شده توسط وزارت جهاد کشاورزی، در سال ۱۳۸۱، سطح زیرکشت گیاهان باغی، محصولات جالیزی و سبزیجات ( سیب‌زمینی، پیاز، گوجه و غیره) به ترتیب ۲۳۵۰، ۲۹۰ و ۴۵۱ هزار هکتار از کل اراضی زیرکشت کشور را به خود اختصاص داده‌اند، که مجموعاً تولیدی معادل ۶۷/۳۰ میلیون تن محصول را شامل می‌شود. این مقدار حدود ۵۲ درصد از کل تولیدات کشاورزی (گیاهی) کشور را در سال ۱۳۸۱ به خود اختصاص می‌دهد.

طی این مدت، در بین محصولات باغی، انگور، سیب، پرتقال و خرما به ترتیب بیشترین سهم از کل تولیدات باغی را به خود اختصاص دادند.

به عنوان مثالی از کابرد بیوتکنولوژی در باغبانی که کمتر مورد توجه قرار گرفته است، می‌توان به مرکبات اشاره کرد.

سطح زیر کشت مرکبات در سال ۱۳۸۱ حدود ۲۵۱ هزار هکتار و میزان تولید آن در همین سال حدود ۹/۳ میلیون تن بوده است. لازم به ذکر است که ظرفیت تولید مرکبات کشور با همین سطح زیرکشت، بیش از میزان فوق‌الذکر است؛ اما خسارات سنگین ناشی از بیماری‌های درختان مرکبات، این ظرفیت را کاهش داده است. از جمله این بیماری‌ها می‌توان به جاروی جادوگر و تریستیزای مرکبات اشاره نمود که در مواردی، به معضلات منطقه‌ای و حتی ملی تبدیل شده‌اند. متأسفانه هیچ درمان قطعی برای این دو بیماری وجود ندارد و تنها راه مبارزه با آن‌ها پیشگیری است که در این زمینه، بیوتکنولوژی می‌تواند راهکارهای مناسبی ارائه دهد. تولید نهال‌های عاری از بیماری ( با روش ریزازدیادی)، تشخیص نهال‌های آلوده و حذف آن‌ها از نهالستان‌ها و باغات (تولید کیت‌های تشخیصی) و اصلاح پایه‌های مقاوم از جمله مهم‌ترین این راهکارها هستند که به کمک بیوتکنولوژی امکان‌پذیر است.

‌        نتیجه گیری با توجه به مطالب ارائه شده، لزوم توجه و اهتمام بیش از پیش مسئولان و برنامه‌ریزان کشور، به ویژه متولیان زیست‌فناوری، به جنبه‌های تقریباً فراموش‌ شدهٔ بیوتکنولوژی کاملاً احساس می‌شود. چرا که در اغلب موارد مذکور، کشور ما در عین برخورداری از ظرفیت‌های بالای تولیدی، در زمرهٔ واردکنندگان عمدهٔ محصولات یاد شده قرار دارد.

دلایل مختلفی برای کم‌توجهی به برخی از حوزه‌های بیوتکنولوژی در کشور بیان می‌شود. اما به نظر می‌رسد سه دلیل عمدهٔ این موضوع، موارد زیر باشند:

۱-تدوین استراتژی، برنامه‌ریزی و تعیین اولویت‌های بیوتکنولوژی در کشور غالباً توسط تعداد معدودی از متخصصان این رشته انجام می‌شود که در اکثر مجامع تصمیم‌گیری بیوتکنولوژی حضور دارند. لذا در این موارد، همواره دست عدهٔ کثیری از متخصصان بیوتکنولوژی از تصمیم‌گیری‌های ملی کوتاه می‌ماند، ضمن اینک کمتر از همکاری دیگر متخصصان، مانند استراتژیست‌ها، برنامه‌ریزان، اقتصاددانان و مدیران کارآزموده استفاده می‌شود. این موضوع باعث شده که اکثر تصمیمات کلان بیوتکنولوژی کشور، توسط افراد محدود و تقریباً ثابتی اتخاذ شود که در زمینه‌های خاصی دارای تخصص و تجربه هستند؛ بدیهی است در این بین هر کسی سنگ تخصص خود را به سینه می‌زند و آن را برجسته‌تر معرفی می‌کند. بنابراین، همیشه حوزه‌هایی از بیوتکنولوژی که متخصصان آن، در مجامع تصمیم‌گیری شرکت ندارند، کمتر مورد توجه قرار گرفته و لذا در تدوین سیاست‌های آموزشی، پژوهشی و تولیدی کشور، جایگاه مناسبی برای آن‌ها منظور نمی‌شود.۲-به نظر می‌رسد، دیدگاه اغلب متخصصان و محققان به بیوتکنولوژی، دیدگاهی صرفاً علمی است تا کاربردی. تعداد محدود شرکت‌های تولیدکنندهٔ محصولات بیوتکنولوژی، مؤید ضعف در بهره‌گیری کاربردی از این فناوری در کشور است.

در واقع تا به امروز، یکی از مهم‌ترین اهداف بهره‌گیری از بیوتکنولوژی در کشور، تولید مقاله بوده است، در حالی که بیوتکنولوژی یک فناوری است ( و نه علم) و یک فناوری با تولید محصول و رفع نیازهای انسانی معنی پیدا می‌کند. البته طبیعی است که از نتایج تحقیقات در حوزهٔ فناوری، مقاله‌هایی هم حاصل شود، اما باید توجه داشت که تنها دستاورد این تحقیقات و هدف اصلی آن مقاله نیست. این مشکل، ریشه در فقدان ادبیات و تعاریف روشن از علم و فناوری در کشور دارد.

۳-شاخص‌های ارزیابی علم و فناوری هم در کشور تفکیک نشده‌اند و هر دو با معیارهای مشترک سنجیده می‌شوند که البته مهم‌ترین این معیارها ) تولید مقاله ( است.

با این توضیح، تفاوت چندانی بین یک بیولوژیست و یک بیوتکنولوژیست در کشور وجود ندارد و هر دو به دنبال تولید علم ( آن هم از نوع مقاله) هستند. نکتهٔ جالب اینکه، برخی از مؤسسات و مراکز تحقیقاتی بیوتکنولوژی برای هر مقالهٔ چاپ شده، پاداش‌های قابل توجه مالی را در نظر می‌گیرند تا انگیزهٔ تولید مقاله را بالا ببرند. ضمن اینکه معمولاً مهم‌ترین معیار ارزیابی افراد در مراکز تحقیقات فناوری کشور، تعداد مقالات چاپ شده توسط هر فرد است.

 

چکیده مقاله:

 

               در این مقالــه به بحث در باره ی انــواع انـــرژی  تجدید پذیر (Renewable energy )و به خصوص انرژی  زمین گرمایی (Geothermal energy ) خواهم پرداخت.

                منابع انرژی تجدید پذیر تمام نمی شود و معمولا" آلودگی بوجود نمی آورند .برخــی از این منابع عبارتند از انــرژی خورشیدی (Solar energy ) ،انــرژی باد (Wind energy ) ،انرژی امواج دریا (Seawave energy  ) ،انرژی هیدروالکتریک (Hydroelectric energy  )،انرژی زمین گرمایی ( geothermal wnergy  ) و سوخت های گیاهی (vegetable fuels )و انرژی بیومس(.(Bio mass Energy                          از صفحه های خورشیدی به عنوان وسیله ای برای  تبدیل انرژی استفاده می شود که نور خورشید را به گرما تبدیل می کنند .از این وسیله برای گرم کردن آب خانگی تا دمای حدود 70 درجه سانتیگراد استفاده می شود.همچنین از سلول های خورشیدی برای تبدیل مستقیم انرژی نورانی به انرژی الکتریکی استفاده می شود.

            آسیاهای بادی عظیم که توربین های بادی نامیده می شوند،انرژی جریان باد را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند.اما این آسیاها در مناطقی کاربرد دارند که وزش دائمی باد وجود داشته باشد .نمونه این آسیاهای بادی را می توان در منجیل استان گیلان مشاهده کرد

      افت و خیز امواج دریا را می توان به کمک نوعی مبدل به انرژی لازم برای به کار انداختن مولدهای برق تبدیل کرد .هرچند این کار مشکل است و تولید الکتریسیته  در مقیاس بزرگ با این روش تا آینده ها ی نزدیک عملی نخواهد بود ولی اکنون دستگاههای کوچک از این نوع برای تامین انرژی لازم برای مردمی که در جزیره ها زندگی می کنند توسعه یافته است.

           جریان آب از ارتفاع زیاد به سطح پایین تر از پشت یک سد را می توان در یک طرح هیدرولیکی برای به کار انداختن توربین آبی متصل به یک مولد برق به کار برد.

            انرژی زمین گرمایی به گرمای موجود در زیر سطح کره ی زمین گفته می شود.مقدار این انرژی به مراتب بیشتر از مصرف فعلی انرژی در جهان است ،ولی تولید آن به جز در نواحی  ای که به عنوان محل آتش فشان یا زلزله شناخته می شوند بسیار کم است.برای استفاده از انرژی زمین گرمایی ،آب سرد را از طریق مجرایی به طرف صخره های داغ ،در عمق می فرستند و آن را از طریق مجرایی دیگر به صورت آب گرم و یا بخار خارج می کنند.از این آب گرم و یا بخار می توان برای گرم کردن خانه ها و یا به کار انداختن یک توربین  بخار مولد برق استفاده کرد.انرژی زمین گرمایی در صورتی تجدید پذیر محسوب می شود که انرژی برداشت شده بیش از انرژی که از طریق مرکز زمین جایگزین می شود،نباشد و همچنین مقدار آب تزریق شده و آب خارج شده برابر باشد.

           سوخت های گیاهی ،شامل محصولات زراعی (مانند تفاله های دانه های روغنی )،بقایای محصولات (مانند کاه)،گیاهان طبیعی که برای استفاده از چوب آنها کشت می شوند،فضولات حیوانات و فاضلاب های انسانی است.بر اثر تخمیر سوخت های گیاهی توسط آنزیم آنها و تجزیه ی آنها به وسیله ی باکتری ها در نبود هوا،می توان موادی نظیر الکل (اتانول) و گاز متان به دست آورد.سوخت های گیاهی مایع می توانند جانشین بنزین شوند،هرچند انرژی آنها در حدود  50 درصد کمتر از بنزین است ولی سرب و گوگرد ندارند و در نتیجه تمیزترند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

انرژی های تجدید پذیر

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مقدمه:

 

     بی هیچ تردیدی  یکی از بزرگترین دغدغه های فکری امروز دانشمندان دنیا تامین انرژی مورد نیاز برای مصارف مختلف است.در حال حاضر تقریبا" تمام این انرژی از سوخت های فسیلی مثل نفت و گاز و و یا زغال سنگ و مقدار کمی هم از سوخت های هسته ای تامین می شود.

     میلیونها سال طول می کشد تا تنه های پوسیده ی درختان یا باقی مانده ی جانوران در زیر گل و لای و تحت فشار و دمای مناسب به زغال سنگ یا نفت و گاز تبدیل می شود.با توجه به روند رو به رشد استفاده  از این نوع انرژی و با عنایت به ذخائر موجود نفت و گاز طول نخواهد کشید که سوخت های فسیلی تمام شوند و بشر عمده ترین منبع انرژی خود را از دست بدهد.

     ضمنا" استفاده از سوختهای فسیلی به دلیل تولید گازهایی مثل دی اکسید کربن (CO2 ) و یا دی اکسید گوگرد (So2 ) از آلاینده های مهم هوا به شمار می رود که باعث نگرانی است.

     سوختهای هسته ای  نیز با آنکه آلوده کننده هوا نیستند اما به دلیل پرتو زایی کاربرد آنها زیان آور است.از طرفی محصولات شکافت به دلیل نوترون اضافی که دارند.خود پرتو زا هستند و برای رسیدن به پایداری از گسیل     زا استفاده می کنند و نگهداری و یا دفن آنها مسائل زیست محیطی مهمی را به دنبال دارد .گاهی نیز حوادثی مثل حادثه چه نوبیل رخ می دهد که محیط زیست را به شدت تهدید می کند.از طرفی قدرتهای بزرگ با مانع تراشی مانع از استفاده کشورهای کوچکتر از این انرژی می شوند.

     بشر از دیر باز با به کار گیری انرژی های فراوان و در دسترس طبیعت، در پی گشودن دریچه ای تازه به روی خویش بود تا از این رهگذر بتواند افزون بر آسان تر کردن کارها ،فعالیت های خود را با کمترین هزینه و بالاترین سرعت به انجام رساند و گامی برای آسایش بیشتر بردارد.

     نخستین انرژی به کار رفته توسط بشر ،انرژی خورشید بود.انسان از نور و گرمای آفتاب بهره های فراوان می برد.مردمانی که به جریانهای آزاد آب دسترسی داشتند یا در سرزمین های باد خیز می زیستند از این انرژی حرکتی استفاده می کردند و با تبدیل و مهار آن ،بر توان خویش جهت انجام کارهای بزرگتر و دشوارتر ،می افزودند.انرژی دیگری که در گذشته انسان با آن آشنا بوده و از آن بهره می جسته،انرژی زمین گرمایی بود.انسان های ساکن نواحی آتش فشانی ،آگاهانه و ناآگاهانه،با بهره بردن از ویژگیهای درمانی و گرمایی چشمه های آب گرم،به نوعی این انرژی را به کار می بستند.

     در به کار گیری انرژی های تجدید پذیر دو رویکرد عمده وجود دارد.ابتدا روش ترکیبی است که در آن همه ی انواع این انرژی ها به برق تبدیل می شود .و در رویکرد دوم با تجهیزات ویژه ،این انرژی ها را بی واسطه در گرمایش،سرمایش و محورهای چرخان مکانیکی به کار می برند.

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

 

معرفی تعدادی از انرژی های تجدید پذیر

 

 

بخش اول:انرژی خورشیدی                                                                      solar Energy

 

  

 

Wind Energy                                                                               بخش دوم:انرژی باد

                                                                                         

 

 

بخش سوم:انرژی امواج دریا و انرژی اقیانوسی              Energy Sea Wave Energy and Ocean

                                                  

 

 

چهارم:انرژی هیدرو الکتری  بخش

 

 

 

            

بخش پنجم:انرژی سوخت های گیاهی و انرژی بیومس  

 

 

Vegetable Fuels or Biomass  & Biomass  Energy   

 

 

                                                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

بخش اول

انرژی خورشیدی

 

                  خورشید سرچشمه ی عظیم و بیکران انرژی است،که حیات زمین به آن بستگی دارد و همه ی انواع دیگر انرژی نیز به گونه ای از آن نشات گرفته اند.اگر تمام سوختهای فسیلی موجود در جهان را جمع کنیم و بسوزانیم ،این انرژی معادل تابش خورشید به زمین تنها برای 4 روز خواهد بود.و حرارت و نوری که در هر ثانیه از خورشید به زمین می رسد،میلیون ها ملیون برابر قدرت بمب اتمی منفجر شده در هیروشیما با ناکازاکی است.

                هر چند استفاده از انرژی خورشیدی  هنوز آن قدر که باید توسعه نیافته است،اما انرژی مورد نیاز حدود 160 هزار روستا در جهان بر پایه ی انرژی خورشیدی است.همان گونه که می دانید کشور اندونزی از چندین هزار جزیره ی کوچک و بزرگ تشکیل شده است،و به کارگیری نیروگاه و خطوط انتقال در آن کشور در عمل امکان پذیر نمیباشد.لذا در اکثر روستاهای اندونزی انرژی خورشیدی تنها راه حل  است،و به این طریق حدود 20 میلیون نفر از مردم اندونزی لازم را از طریق خورشی کسب می کنند.

               بنابراین با تحقیقاتی که در سراسر دنیا در حال انجام است،به زودی استفاده و بهره برداری از نیرو گاهای بزرگ خورشیدی همه گیر خواهد شد.امروزه شش شیوه ی تولید برق ازنور خورشید شناخته شده است: آینه ی سهمی گون،دریافت کننده ی مرکزی ،آینه های شلجمی (بشقابی یا یا استرلینک)،دودکش خورشیدی، استخر خورشیدی  و سلولهای نوری (فتوولتاییک). اما امروزه  بیشتر با به کارگیری سلول های خورشیدی یا راه اندازی نیروگاههای حرارتی،انرژی خورشید را مهار می کنند.

                    نیروگاههای خورشیدی با هزینه ای بسیار کم ،بدون  تولید گازهای مخرب و بدون اشتغال فضاهای مفید،بزودی جایگزینی کامل برای نیروگاههای سوخت فسیلی خواهند بود.

                     کشور ما ،بر کمربند خورشیدی زمین قرار دارد و یک چهارم مساحت آن را کویرهایی با شدت تابش بیش از 5 کیلو وات ساعت به متر مربع ،پوشانده است که اگر یک درصد این مساحت برای ساخت نیروگاه خورشیدی با بازده 10 درصد به کا برود،تقریبا" 63 ملیون مگا وات ساعت برق (یعنی حدود 4 برابر تولید فعلی برق در کشور )تولید خواهد شد.

                   مهم ترین فناوری های موجود در زمینه ی انرژی خورشیدی حرارتی ،تمرکز انرژی خورشیدی و فتوولتاییک است.سلول های فتوولتاییک از آفتاب سوخت می گیرند نه از حرارت.این سلول ها که غالبا" از سیلیکن نیمه هادی ساخته شده اند ،نور آفتاب را مستقیما" به برق تبدیل می کنند.ساده ترین سلول های فتوولتاییک نیروی مورد نیاز ساعتهای مچی و ماشین حساب ها را تامین می کنند.

              در فرآیند فتوولتاییک،ذرات نور که فوتون نام داشته،به داخل سلول ها نفوذ کرده و با آزاد کردن الکترون از اتم های سیلیکن جریان الکتریکی تولید می کنند.تا زمانی که تابش نور خورشید به داخل سلول ادامه یابد به الکتریسیته تولید می شود .این سلول ها الکترون های خود را مانند باتری ها تمام نمی کنند،آنها مبدل هایی بوده که یک نوع انرژی (خورشیدی) را به نوعی دیگر (جریان الکترونها)تبدیل می کند.

 

 

 

 

بخش دوم

انرژی باد

                    باد هوای در حال حرکت است.باد به وسیله ی جذب گرمای نیم یکنواخت سطح کره ی زمین که حاصل عملکرد خورشید است به وجود می آید.از آنجاییکه سطح زمین از سازنده های خشکی و آبی متنوع تشکیل شده اند،اشعه ی خورشید را به طور یکنواخت جذب می کنند.وقتی خورشید در طول روز می تابد،هوای روی سرزمین های خشکی سریعتر از هوای روی سرزمین های آبی گرم می شود.هوای گرم روی خشکی ضبط شده و بالا می رود و هوای خنک تر و سنگین تر روی آب جای آن را می گیرد که این فرآیند بادهای محلی را می سازد.در شب از آنجا که هوای روی خشکی سریعتر از هوای روی آب خنک می شود،جهت باد برعکس می شود.

                از آنجا که باد تاز مانی که خورشید به زمین می تابد،به طور پیوسته تولید خواهد شد،آن را منبع انرژی تجدید شونده می نامند.امروزه انرژی باد عمدتا" برای تولید برق به کار برده می شود.

                در طول تاریخ ،انسان ها باد را به شیوه های مختلف به کار برده اند .بیش از پنج هزار سال پیش مصریان باستان از نیروی باد برای راندن کشتی های خود روی رود نیل استفاده کردند.بعد از آن انسان،آسیاب بادی را برای آسیاب کردن غلات ساخت.

                آسیاب های بادی چون سرعت باد را کم می کنند ،می توانند کار کنند.باد روی تیغه های ورقه مانند نازکی جریان یافته و آنها را بلند می کند و باعث چرخش آنها می شود (مانند تاثیر باد روی بال های هواپیما)تیغه ها به میله ی هدایت متصل است و آن فیزیک مولد برق را چرخانده و الکتریسیته تولید می کند.

               بهترین محل برای نصب یا ساخت دستگاه بادی محلی است که سرعت باد حدود 23 کیلومتر بر ساعت باشد.ماشین های بادی 30 تا 40 درصد انرژی متحرک باد را به برق تبدیل می کند،در حالی که یک دستگاه مولد زغال سوز،حدود 30 تا 35 درصد انرژی شیمیایی زغال را به الکتریسیته قابل استفاده تبدیل می کند.

 

 

 

بخش سوم

انرژی امواج دریا و انرژی اقیانوسی

 

 

                اقیانوس ها منابعی عظیم از انرژی حرکتی اند،که به صورت امواج،جزر و مد و جریانهای همیشگی سطحی یا زیر آبی ،ناشی از اختلاف حرارت نقاط گوناگون ،دیده می شود.بررسی به کارگیری انرژی امواج پیشینه ای طولانی ندارد و تنها چند دهه است که پژوهشها در این زمینه آغاز شده است،اما بهره گیری از انرژی حاصل از اختلاف حرارتی در اقیانوس ها، بــه ســال 1929 بــاز می گــردد.امروزه ساخــت نیــرو گاهــهــای OTEC (Ocean temperature Energy conversion)  رو به افزایش است که با تبدیل انرژی حاصل از اختلاف حرارت،به انرژی الکتریکی ،گامی نو در تولید برق به شمار می رود؛اما هنوز تنگناهایی در این راستا وجود دارد که باید رفع شود.برای نمونه باید خطهای انتقال نیرو را تا سواحل گسترس داد و بناهای تولید و انتقال را در برابر طوفانهای دریایی و آب و هوای ساحلی مقاوم ساخت و نیز ،تجهیزات نیروگاه هایی از این دست هنوز بسیار پر هزیه است و حجم زیادی اشغال می کند.

             با ساخت این نیروگاه ها  می توان به مناطقی که به دلیل دور از دسترس بودن یا محصور بودن در آب،امکان وصل شدن به شبکه ی سراسری را ندارند،برق رساند و حتی آب شیرین این نواحی را نیز در کنار همین نیروگاهها فراهم ساخت .ایران نیز با داشتن خط ساحلی بسیار طولانی (بیش از 1800 کیلومتر در جنوب)وجزایر متعدد،از جمله کشورهایی استکه می تواند بهره های فراوانی از این انرژی ببرد.

            استفاده از انرژی حرکتی فراوان امواج دریا نیز گرچه فعلا" در ابعاد بزرگ امکان پذیر نمی باشد ،اما نمونه های کوچک آن برای تولید برق مورد استفاده قرار گرفته است .در حال حاضر تولید انرژی از امواج دریا بسیار گران قیمت است و حرفه اقتصادی ندارد

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

بخش چهارم

انرژی هیدروالکتریک

 

     انرژی هیدروالکتریک از آب به توربین آبی و به گردش در آوردن توربین و آلترناتور متصل به آن به دست می آید.مقدار برق به دست آمده به مقدار و ارتفاعی که آب سقوط می کند تا به توربین برسد،بستگی دارد.برای این منظور اقدام به ساختن سدهای مخزنی می کنند تا آب ذخیره شده در پشت آن برای تولید برق و کشاورزی و احیانا" آب شهری استفاده شود.

     انرژی هیدروالکتریک چون یک منبع تجدید شونده به حساب می آید و آلودگی محیط زیست را به همراه ندارد و به خصوص از آب آن می توان برای امور کشاورزی و شرب اهالی استفاده کرد،بیشتر مورد استفاده قرار گرفته است.

     در کشورهای آسیایی و آفریقایی ظرفیت انرژی هیدروالکتریک از همه جا بیشتر است،ولی متاسفانه کمتر از جاهای دیگر مورد بهره برداری قرار گرفته است به طور کلی کشورهای صنعتی جهان حدود 2 درصد و کشورهای درحال توسعه حدود یک درصد از برق آبی جهان را تولید می کنند.با این همه تا کنون تنها از 18 درصد پتانسیل قابل بهره برداری برق آبی جهان استفاده شده است.پیش بینی می شود در دو دهه اول قرن بیست و یکم میزان رشد تولید الکتریسیته از منابع آبی 25 درصد در سال باشد .با این وصف انرژی برق آبی هم چنان بزرگترین منبع انرژی تجدید پذیر باقی خواهد ماند و تنها عوامل اقتصادی و زیست محیطی می توانند پتانسیل واقعی این منبع را محدود کنند.دو سوم منابع برق آبی در کشور چین قرار دارد.

     طرح های برق آبی ممکن است خسارات زیست محیطی به همراه داشته باشد.مثلا"ساخت جاده برای دسترسی به نیروگاه نصب پا یه های انتقال نیروی برق و سرانجام ساخت سازه خود سد ممکن است زیستگاه طبیعی را مورد تخریب قرار دهد.انحراف مسیر رودخانه هنگام ساختن سد ممکن است صدماتی از قبیل مرگ و میر ماهی به وجود آورد.به طور کلی در مورد نیروگاههای آبی کوچک صدمات زیست محیطی در مقایسه با منافع آنها و تولید الکتریسیته قابل توجه نیستند.

 

 

بخش پنجم

سوختهای گیاهی و انرژی بیومس

 

               سوختهای گیاهی به دست آمده از پسماندهای جنگلی و محصولات کشاورزی جهان، به نوعی بزرگترین منبع ذخیره ی انرژی خورشیدی به شمار می آید، و می تواند سالانه به اندازه ی 70 ملیارد تن نفت خام، انرژی در دسترس بشر قرار دهد. این میزان 10 برابر مصرف سالانه انرژی در جهان است. نکته ی مهم در به کار گیری این منبع، آن است که  حاصل از سوختهای گیاهی دوباره توسط گیاهان تازه جذب و مصرف خواهد شد، و هیچ اثری در پدیده ی گلخانه ای و گرم شدن زمین نخواهد داشت.

            گفتیم بیومس نوعی انرژی خورشیدی است، زیرا گیاهان انرژی خورشید را جذب می کنند و عمل فتوسنتز را انجام می دهند. انرژی شیمیایی موجود در گیاهان به وسیله ی انسان ها و حیواناتی که آنها را می خورند جذب می شود. بیومس یک منبع انرژی تجدید پذیر است زیرا همیشه می توانیم درختان و گیاهان را پرورش دهیم و همیشه زمین کشاورزی برای این کار وجود دارد. نمونه هایی از سوخت های بیومس چوب، ذرت، کود و بعضی زباله هستند.

         انرژی شیمیایی موجود در سوخت های بیومس، هنگام سوختن به صورت گرما آزاد می شود و می تواند به عنوان گرم کننده ی ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرد.

        همچنین چوب ها و یا بعضی از زباله ها می توانند سوزانده شوند تا بخار آّب تولید شود و از آن برای تولید الکترسیته استفاده می شود. البته سوزاندن بیومس تنها راه آزاد سازی آنها نیست. بیومس ها می توانند به اشکال دیگری انرژی قابل استفاده در اختیار ما قرار دهند. مثل گاز متان، اتانول و بیودیزل. گاز متان جزء اصلی گاز طبیعی است. مواد بدبو مثل آشغال های گندیده و ضایعات کشاورزی و فضولات انسانی گاز متان آزاد می کنند که زیست گاز نامیده می شود.

        یکی دیگر از از منابع بیومس زباله ها هستند که ضایعات جامد شهری ( MSW )نام دارند. زباله هایی که از محصولات گیاهی یا جانوری به دست می آیند بیومس هستند. غذاهای دورریز و چمن های کنده شده نمونه هایی از زباله های بیومس هستند. مواد بدبو مثل آشغال های گندیده و ضایعات کشاورزی و فضولات انسانی گاز متان آزاد می کنند که زیست گاز نامیده می شود.

          امروزه بیومس ها 3 درصد از انرژی مورد استفاده در ایالات متحده ی آمریکا را تأمین می کنند. مردم آمریکا سعی می کنند که استفاده از سوخت های بیومس را افزایش داده و استفاده از سوخت های فسیلی را کم کنند. استفاده از سوخت های بیومس به عنوان انرژی ضایعات را کاهش داده و موجب حمایت از کشاورزان و محصولات آنها می شود.

      

 

 

 

 

انرژی زمین گرمایی چیست؟

 

            ژئوترمال از کلمه ی یونانی "ژئو" به معنی زمین، و (ترمال) به معنی گرما و گرمایی گرفته شده است. بنابراین، انرژی ژئوترمال به معنای (انرژی زمین گرمایی) یا انرژی با منشا درونی زمین است. این انرژی، به شکل گرمای محسوس، از بخش درونی زمین است. این انرژی، به شکل گرمای محسوس، از بخش درونی زمین منشا می گیرد و این انرژی در سنگ ها و آب های موجود در شکاف ها و منافذ داخل سنگ در پوسته ی زمین وجود دارد. مشاهدات به عمل آمده از معادن عمیق و چاه های حفاری شده نشان می دهد که درجه ی حرارت سنگ ها به طور پیوسته با عمق زمیــن افزایش می یابد، هر چنــد نرخ افزایش درجه ی حرارت ثابت نیست. با این روند، درجه ی حرارت در قسمت بالایی جبه به مقادیر بالایی می رسد و سنگ ها در این قسمت به نقطه ی ذوب خود نزدیک می شوند.

           منشا این گرما در پوسته و جبه ی زمین، به طور عمده تجزیه ی مواد رادیواکتیو است. در طول عمر زمین، این گرمای درونی به طور آرام تولید شده و در درون زمین محفوظ و محبوس مانده است. همین امر موجب شده است که منبع انرژی مهمی فراهم شود و امروزه به عنوان انرژی نامحدودی در مقیاس انسانی مورد توجه قرار گیرد.

 

حرارت در هسته زمین به بیش از پنج هزار درجه سانتیگراد می رسد. این حرارت به طریقه های متفاوتی از جمله فورانهای آتشفشانی، آبهای موجود در درون زمین و یا بواسطه خاصیت رسانایی از بخش هایی از زمین به سطح آن هدایت می شود. در یک سیستم زمین گرمایی حرارت ذخیره شده در سنگها و مواد مذاب اعماق زمین بواسطه یک سیال حامل به سطح زمین منتقل می شود. این سیال عمدتاً نزولات جوی می باشد که پس از نفوذ به اعماق زمین و مجاورت با سنگهای داغ حرارت آنها را جذب نموده و در اثر کاهش چگالی مجدداً به طرف سطح زمین صعود می نماید و موجب پیدایش مظاهر حرارتی مختلفی از قبیل چشمه های آب گرم، آبفشانها و گل فشانها در نقاط مختلف سطح زمین می گردد

.

چگونگی انتقال گرمای زمین به سطح زمین:

 

                      گرما از هسته ی زمین به طور پیوسته به طرف خارج حرکت می کند. این جریان از طریق انتقال و هدایت گرمایی، گرما را به لایه های سنگی مجاور (جبه) می رساند. وقتی درجه ی حرارت و فشار به اندازه ی کافی بالا باشد، بعضی از سنگ های جبه ذوب می شوند و ماگما به وجود می آید. سپس به دلیل سبکی و تراکم کمتر نسبت به سنگ های مجاور، ماگما به طرف بالا منتقل می شود و گرما را در جریان حرکت، به طرف پوسته ی زمین حمل می کند.

               گاهی اوقات، ماگمای داغ به سطح زمین می رسد و گدازه را به وجود می آورد. اما بیشتر اوقات، ماگما در زیر سطح زمین باقی می ماند و سنگ ها و آب های مجاور را گرم می کند. این آب ها بیشتر منشاء سطحی دارند و حاصل آب بارانی هستند که به اعماق زمین نفوذ کرده است. بعضی از این آب های داغ از طریق گسل ها و شکست های زمین به طرف بالا حرکت می کنند و به سطح زمین می رسند که به عنوان چشمه های آب گرم و آبفشان شناخته می شوند. اما بیشتر این آب ها در اعماق زمین، در شکاف ها و سنگ های متخلخل محبوس می مانند و منابع زمین گرما را به وجود می آورند

.

تاریخچه:

 

این انرژی از ابتدای خلقت مورد استفاده انسان بوده است. بدین ترتیب که از آن برای شست وشو، پخت وپز، استحمام، کشاورزی و درمان بیماری ها استفاده می شد. اسناد و مدارک موجود ثابت می کند که ساکنان کشورهایی نظیر چین، ژاپن، ایسلند و نیوزیلند در گذشته های دور از این انرژی استفاده می کردند. در سال ۱۸۲۸ فردی به نام لاردرللو در کشور ایتالیا برای تهیه اسید بوریک از حرارت آب های گرم به جای سوزاندن هیزم استفاده کرد. در سال ۱۹۰۸ در منطقه مذکور نخستین نیروگاه زمین گرمایی به ظرفیت ۲۰ کیلووات راه اندازی شد که در سال ۱۹۴۰ ظرفیت آن به ۱۲۷ مگاوات افزایش یافت. تا سال ۱۹۵۰ بهره گیری از انرژی زمین گرمایی رشد چندانی نداشت، اما حد فاصل سال های ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۳ به دلیل گران شدن بی سابقه و ناگهانی نفت، همه کشورها به فکر استفاده از انرژی های جایگزین افتادند و به تدریج کشورهایی چون آمریکا، ایسلند، فیلیپین، اندونزی و اغلب کشورهایی که روی کمربند زمین گرمایی جهانی قرار داشتند بهره برداری از این انرژی را شروع کردند.

      در کشور ما ایران از سال 1354 و بمنظور شناسایی پتانسیل های منبع انرژی زمین گرمایی  مطالعات گسترده ای توسط وزارت نیرو با همکاری مهندسین مشاور ایتالیایی ENEL در نواحی شمال و شمال غرب ایران در محدوده ای به وسعت 260 هزار کیلومتر مربع آغاز گردید. نتیجه این تحقیقات مشخص نمود که مناطق سبلان، دماوند، خوی، ماکو و سهند با مساحتی بالغ بر 31 هزار کیلومتر مربع جهت انجام مطالعات تکمیلی و بهره برداری از انرژی زمین گرمایی مناسب می باشند.

در همین راستا برنامه اکتشاف، مشتمل بر بررسیهای زمین شناسی، ژئوفیزیک و ژئوشیمیایی برنامه ریزی شد.

        در سال 1361 با پایان یافتن مطالعات اکتشاف مقدماتی در هر یک از مناطق ذکر شده،  نواحی مستعد با دقت بیشتری شناسایی شده و در نتیجه در منطقه سبلان: نواحی مشکین شهر، سرعین و بوشلی، در منطقه دماوند ناحیه: نونال، در منطقه ماکو- خوی نواحی: سیاه چشمه و قطور و در منطقه سهند پنج ناحیه کوچکتر جهت تمرکز فعالیتهای فاز اکتشاف تکمیلی انتخاب شدند.

        پس از یک وقفه نسبتاً طولانی و با هدف فعال نمودن مجدد طرح، گزارشهای موجود مجدداً در سال 1369 توسط کارشناسان UNDP بازنگری شده و منطقه زمین گرمایی مشکین شهر بعنوان اولین اولویت جهت ادامه مطالعات اکتشافی معرفی شد. علاوه بر مناطق یاد شده اخیراً توسط سازمان انرژیهای نو ایران 10 پتانسیل جدید و مستعد دیگر در نواحی مرکزی و جنوب کشور در غالب طرح پتانسیل سنجی انرژی زمین گرمایی ایران شناسایی شده است که طرح اکتشافی آنها در دست تهیه است.

              در اولویت اول به منظور ادامه مطالعات قبلی و تکمیل نمودن فاز اکتشاف در ناحیه مشکین شهر در سال 1374 کارشناسان معاونت امور انرژی وزارت نیرو با هدف نصب اولین نیروگاه زمین گرمایی در کشور برنامه فاز اکتشاف تکمیلی را تهیه و بخش مطالعات سطح الارضی شامل عملیات ژئوفیزیکی، زمین شناسی و بررسیهای ژئوشیمیایی و ماهواره ای با اعتباری معادل 826 هزار دلار آغاز گردید این مطالعات توسط مهندسین مشاور کینگستون موریسون از کشور نیوزلند و با مدیریت سازمان انرژیهای نو ایران طی سال 1377 به انجام رسید که حاصل این مطالعات منجر به تخمین درجه حرارت احتمالی مخزن در حد240 درجه سانتیگراد و تعیین نقاط حفاریهای اکتشافی در دامنه های شمالی سبلان مشرف به جنوب شهرستان مشکین شهر گردید. با هدف دستیابی به نقاط حفاری و آماده سازی سایتهای حفاری و همچنین ساخت تجهیزات مربوط به تست چاهها، شرکت مشانیر به منظور تهیه نقشه های اجرایی و سپس نظارت بر مراحل ساخت بعنوان مشاور و ناظر ایرانی برگزیده شده و پیمانکاران مورد نیاز نیز از طریق برگزاری مناقصات انتخاب شدند و در نتیجه با اعتباری بالغ بر 20 میلیارد ریال کار ترمیم راه مشکین شهر به موئیل به طول 16 کیلومتر و احداث جاده های دسترسی از روستای موئیل به سایتهای حفاری به طول 9 کیلومتر، ترمیم و احداث چند دهانه پل- احداث کمپ مرکزی شامل سوله های نگهداری تجهیزات و مواد مصرفی حفاری و کمپ رفاهی جهت اسکان پرسنل در سایت، احداث سه سکوی حفاری و تأسیسات آبرسانی شامل ایستگاه پمپاژ، مخزن ذخیره آب با گنجایش 5 هزار متر مکعب و خط لوله انتقال آب به طول 7 کیلومتر و همچنین ساخت تجهیزات و ادوات مربوط به آزمایش چاهها طی سالهای 1379 تا 1381 به اجرا درآمد.همزمان بمنظور انتخاب پیمانکار برای انجام حفاریهای اکتشافی طی یک مناقصه بین المللی شرکت ملی حفاری ایران بعنوان پیمانکار حفاری انتخاب شد. عملیات اجرایی حفر اولین چاه اکتشافی زمین گرمایی ایران به عمق سه هزار متر آبانماه 1381 آغاز و با نظارت مهندسین مشاور SkM از نیوزلند و تحت بدترین شرایط جوی و دمای 30 درجه سانتیگراد زیر صفر در طول زمستان ادامه یافت.

عملیات حفاری اولین چاه در پایان اردیبهشت ماه سال 1382 خاتمه یافت و طی مدت 18 ماه حفاریهای اکتشافی شامل سه حلقه چاه اکتشافی عمیق با عمق 3200متر، 3176 و 2260 مترو دو حلقه چاه تزریقی با عمق حدود 650 متر به پایان رسید. پس از به پایان رسیدن عملیات حفاری، تجهیزات فلزی تست جریان چاه در محل مورد نظر نصب گردید و در تاریخ 9/3/83 عملیات تست اولین چاه زمین گرمایی کشور آغاز گردید. نتایج تست به شرح ذیل می باشد:

           تست دومین چاه زمین گرمایی نیز در تاریخ 17/6/83 انجام شد.

           همزمان با کلیه فعالیتهای ذکر شده سازمان انرژیهای نو ایران با همکاری سازمان بهره وری انرژی ایران، ضمن تجهیز آزمایشگاه و ایستگاه پایش صحرایی، مطالعات سیستماتیک و گسترده ای را جهت پایش محیط زیست منطقه و کنترل اثرات زیست محیطی ناشی از اجرای طرح انجام داد.

           از بدو فعال شدن مجدد طرح، در سال 1374 در جهت تأمین اهداف پروژه و بومی نمودن دانش در زمینه کاربرد انرژی زمین گرمایی تاکنون بیش از 15 کارشناس ایرانی در دانشگاه سازمان ملل در کشور ایسلند و مرکز آموزش سازمان ملل در نیوزیلند تربیت شده و یا در حال آموزش می باشند پس از پایان یافتن تست چاهها اطلاعات مورد نیاز جهت انجام مدلسازی و مطالعات مهندسی مخزن و در نتیجه برآورد پتانسیل حرارتی مخزن زمین گرمایی در منطقه مشکین شهر فراهم خواهد شد و در نهایت مطالعات امکان سنجی طرح ضمن ارائه طرح توسعه و بهره برداری از میدان زمین گرمایی سبلان ادامه خواهد یافت. امید است ضمن دستیابی به نتایج مثبت در حفاریهای اکتشافی و همچنین تأمین اعتبارات مورد نیاز جهت ادامه طرح شاهد نصب و راه اندازی اولین نیروگاه زمین گرمایی کشور در این منطقه باشیم

.

 

مکان های مناسب برای بهره برداری از انرژی زمین گرمایی

 

 

           مناطق دارای چشمه های آب گرم و آبفشان ها، اولین مناطقی هستند که در آن ها انرژی زمین گرمایی مورد بهره برداری قرار گرفته و توسعه یافته است. در حال حاضر، تقریبا تمام نیروی الکتریسیته حاصل از انرژی زمین گرمایی از چنین مکان هایی به دست می اید. در بعضی از مناطق، تزریق ماگما به درون پوسته ی زمین، به اندازه ی کافی جدید و هنوز خیلی داغ است. در این نواحی، درجه ی حرارت سنگ ممکن است به 300 درجه ی سانتی گراد برسد و مقادیر عظیمی انرژی گرمایی فراهم کند. بنابراین، انرژی زمین گرمایی در مکان هایی که فرایندهای زمین شناسی اجازه داده اند ماگما تا نزدیکی سطح زمین بالا بیاید، یا به صورت گدازه جریان یابد، می تواند تشکیل شود. ماگما نیز در سه منطقه می تواند به سطح زمین نزدیک شود:

 

 

    1ـ محل برخرود صفحات قاره ای و اقیانوسی (فرورانش)؛ مثلا حلقه ی آتش دور اقیانوس آرام.

 

 

 

  2ـ مراکز گسترش؛ محلـی که صفحات قاره ای از هم دور می شوند، نظیر ایسلند و دره ی کافتی آفریقا

                                                                                                                                                                                                                        

                                                                                                                    

  3ـ نقاط داغ زمین؛ نقاطی که ماگما را پیوسته از جبه به طرف سطح زمین می فرستند و ردیفی از آتشفشان را تشکیل می دهند.

.

مهمترین نشانه های منابع زمین گرمایی:

 

1ـسنگ های آتشفشانی جوان تر از یک میلیون سال

2ـچشمه های آبگرم

3ـبخارفشان یا گازفشان

4ـآب فشان

5ـنواحی دگرسان شده

6ـگل فشان

7ـکوه های آتشفشانی فعال

 

 

(البته ذکر این نکته ضروری است که برای آغاز بررسی های اکتشافی در یک منطقه زمین گرمایی، بیش از یک نشانه باید در منطقه وجود داشته باشد)

 

کاربرد انرژی زمین گرمایی:

 

                     از زمان های دور، مردم از آب زمین گرمایی که آزادانه در سطح زمین به صورت چشمه های گرم جاری بودند، استفاده کرده اند. رومی ها برای مثال از این آب برای درمان امراض پوستی و چشمی بهره می گرفتند. در (پمپئی) برای گرم کردن خانه ها از آن استفاده می شد. بومی های آمریکا نیز از آب زمین گرمایی برای پختن و مصارف دارویی بهره می گرفتند. امروزه، با حفر چاه به درون مخازن زمین گرمایی، و مهار آب داغ و بخار، از آن برای تولید نیروی الکتریسیته در نیروگاه زمین گرمایی و یا مصارف دیگر بهره برداری می کنند.

             در نیروگاه زمین گرمایی، آب داغ و بخار خارج شده از مخازن زمین گرمایی، نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می آورد و انرژی الکتریسیته تولید می کند. آب مورد استفاده، از طریق چاه های تزریق به مخزن برگشت داده می شود تا دوباره گرم شود و در عین حال، فشار مخزن حفظ، و تولید آب داغ و بخار تقویت شود و ثابت باقی بماند.

 

تولید برق:

 

            به منظور تولید برق از انرژی زمین گرمایی، سیال مخزن آب داغ یا بخار از طریق چاه های حفر شده به سطح زمین هدایت شده و پس از به چرخش درآوردن توربین در نیروگاه، برق تولید می کند. بدیهی است که از مخازن حرارت بالا بیشتر برای تولید برق استفاده می شود. در حال حاضر ۲۲ کشور جهان به کمک منابع زمین گرمایی خود بیش از MW ۸۲۰۰ برق تولید می کنند. در نیروگاه های زمین گرمایی، انرژی الکتریکی به کمک چرخه های مخصوصی تولید می شود. مهمترین و رایج ترین آنها عبارتند از:

چرخه تبخیر آنی

 

          در این دسته از چرخه های تولید برق، سیال زمین گرمایی پس از خروج از چاه، وارد یک جداکننده شده و بخار حاصل به سمت توربین و آب داغ به سمت چاه های تزریقی و برج خنک کننده روانه می شود. حال، برحسب اینکه عمل جدایش یا تبخیر آنی در یک مرحله یا دو مرحله انجام شود و برحسب وجود یا عدم وجود کندانسور، سه نوع چرخه تبخیر آنی وجود دارد: چرخه تبخیر آنی یک مرحله ای بدون کندانسور، چرخه تبخیر آنی یک مرحله ای با کندانسور، چرخه تبخیر آنی دومرحله ای.

 

چرخه دومداره

 

          از این چرخه برای تولید برق از مخزن های زمین گرمایی حرارت پایین استفاده می شود. حدود ۵۰ درصد مخازن زمین گرمایی شناخته شده جهان درجه حرارتی بین ۱۵۰C تا ۲۰۰C دارند، که اگر برای تولید برق از آنها از چرخه تبخیر آنی استفاده شود، چرخه مزبور بازده بسیار پایینی خواهد داشت. در این چرخه از سیال عامل برای تولید برق استفاده می شود بدین ترتیب که آب داغ، سیال عامل را در یک مبدل حرارتی، گرم و به بخار تبدیل می کند. بخار حاصل، توربین را به حرکت در آورده، برق تولید می کند. از جمله مزیت های مهم این چرخه، عدم وجود خوردگی یا رسوب گذاری توسط سیال عامل است. در حال حاضر مهمترین کشورهای جهان از نقطه نظر تولید برق از منابع زمین گرمایی، کشورهای آمریکا ۲۲۲۸ مگاوات، فیلیپین ۱۹۰۹ مگاوات، ایتالیا ۷۶۹ مگاوات، مکزیک ۷۵۵ مگاوات و اندونزی ۵۹۰ مگاوات هستند

 

   سه نوع نیروگاه زمین گرمایی برای تولید برق وجود دارد:

 

   1- نیروگاه خشک: این نیروگاه روی مخازن ژئوترمالی که بخار خشک با آب خیلی کم تولید می کنند، ساخته می شوند. در این روش، بخار از طریق لوله به طرف نیروگاه هدایت می شود و نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می کند. این گونه مخازن با بخار خشک کمیاب است. بزرگترین میدان بخار خشک در دنیا، آب گرم جیزرز در 90 مایلی شمال کالیفرنیاست که تولید الکتریسیته در آن، از سال 1962 شروع شده است و امروزه به عنوان یکی از موفق ترین پروژه های تولید انرژی جایگزین محسوب می شود.

 

   2- نیروگاه بخار حاصل از آب داغ: این نوع نیروگاه روی مخازن دارای آب داغ احداث می شود. در این مخازن با حفر چاه، آب داغ به سطح می آید و به دلیل آزاد شدن از فشار مخازن، بخشی از آن به بخار تبدیل می شود. این بخار برای چرخاندن توربین به کار می رود. چنین نیرگاه هایی عمومیت بیشتری دارند، زیرا بیشتر مخازن زمین گرمایی حاوی آب داغ هستند. فناوری مزبور برای اولین بار در نیوزیلند به کار گرفته شد.

 

   3- نیروگاه ترکیبی (بخار و آب داغ): در این سیستم، آب گرم از میان یک مبدل گرمایی می گذرد و گرما را به یک مایع دیگر می دهد که نسبت به آب در درجه حرارت پائین تری می جوشد. مایع دوم در نتیجه ی گرم شدن به بخار تبدیل می شود و پره های توربین را می چرخاند. سپس متراکم می شود و مایع حاصله دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. آب زمین گرمایی نیز دوباره به درون مخازن تزریق می شود. این روش برای استفاده از مخازنی که به اندازه ی کافی گرم نیستند که بخار با فشار تولید کنند، به کار می رود.

کاربرد مستقیم

 

              کاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی، بهره برداری بدون واسطه از انرژی زمین گرمایی است. در این حالت، انرژی زمین گرمایی به انرژی الکتریکی تبدیل نمی شود، بلکه فقط از انرژی حرارتی آن استفاده می شود. مخزن های زمین گرمایی که دمای آنها بین  ۶۵ درجه سلسیوس تا ۱۵۰درجه سلسیوس است برای تولید برق، توجیه اقتصادی ندارد، لذا این گونه مخزن ها برای استفاده مستقیم از انرژی حرارتی، مناسب هستند. مخزن های زمین گرمایی حرارت پایین، نسبت به مخزن های حرارت بالا گستردگی بیشتری دارند. آب داغ مخزن های حرارت پایین را می توان با دستگاه های حفاری چاه های آب استخراج کرد. یک محقق ایسلندی به نام لیندال به منظور نشان دادن موارد کاربرد انرژی زمین گرمایی، نموداری تهیه کرده است که در آن موارد مختلف کاربرد سیال زمین گرمایی بر حسب درجه حرارت آن ارائه شده است. همان گونه که در نمودار لیندال مشخص شده است، موارد بهره برداری مستقیم از انرژی زمین گرمایی را می توان به ۶ رده کلی زیر تقسیم بندی کرد:

 

1.     گرمایش ساختمان ها

2.     کشاورزی

3.     دامپروری

4.     کاربردهای صنعتی

5.     درمان بیماری ها

6.     سایر

 

 

 

 

گرمایش ساختمان ها:

 

           این مورد متداول ترین کاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی است. حدود ۳۷ درصد کاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی در سراسر جهان را گرمایش فضاهای مختلف مسکونی، تجاری، اداری و غیره به خود اختصاص می دهد. البته در صورت نامناسب بودن کیفیت آب از نظر شیمیایی، از مبدل حرارتی برای گرمایش استفاده می شود. یکی از مزیت های مهم سیستم های گرمایشی این است که آب داغ پس از تٲمین حرارت فضاهای مختلف، مجددا به درون مخزن زمین گرمایی تزریق می شود و در نتیجه میزان آلودگی زیست محیطی آن بسیار پایین است.

          شایان ذکر آنکه امروزه انواع خاصی از مبدل های حرارتی وجود دارند که درون چاه های زمین گرمایی تعبیه شده و حرارت آب داغ مخزن را به آب شیرین درون مبدل منتقل می کنند. درجه حرارت آب گرم مورد نیاز برای سیستم های گرمایشی حدود  یا بالاتر است. امروزه کشورهای ایسلند، فرانسه، مجارستان و ژاپن برای تٲمین حرارت سیستم های گرمایش مرکزی خود از انرژی زمین گرمایی استفاده می کنند. به عنوان مثال شهر ۱۵۰هزار نفری ریکیاویک مرکز ایسلند تماما به وسیله آب داغ تولیدی از مخزن های زمین گرمایی مجاور شهر تامین می شود.

 

 

.

کشاورزی

 

              عمده ترین کاربرد انرژی زمین گرمایی در زمینه فعالیت های کشاورزی، تامین گرمایش گلخانه ها است. البته در برخی از مناطق سردسیر از حرارت آب داغ مخزن های زمین گرمایی برای گرم کردن خاک های کشاورزی نیز به کار می رود. این نوع کاربرد در کشورهای سردسیر بسیار گسترش دارد. از جمله محصولاتی که به کمک این انرژی کشت می شوند می توان به خیار، گوجه فرنگی، انواع گل ها، گیاهان خانگی، نهال درختان و انواع کاکتوس ها اشاره کرد. در بین کشورهای جهان مجارستان از نظر استفاده از گلخانه های زمین گرمایی مقام نخست را دارد. برای گرم کردن گلخانه ها معمولا یا آب داغ را از لوله های فلزی عبور می دهند یا اینکه همانند سیستم های گرمایشی خانه ها از پره های رادیاتور استفاده می کنند، یا آب داغ را از درون شبکه متراکمی از لوله ها که در پشت آنها یک فن قوی وجود دارد، عبور می دهند. علاوه بر مجارستان کشورهایی نظیر ایسلند، چین، یونان، نیوزیلند و روسیه نیز در زمینه گلخانه های زمین گرمایی فعال هستند

.

دامپروری

 

          به کمک انرژی زمین گرمایی می توان انواع مختلف آبزیان را نیز پرورش داد. امروزه در سطح جهان از انرژی زمین گرمایی برای پرورش و رشد آبزیانی نظیر میگو، قزل آلا، صدف و همچنین آبزیان آکواریومی استفاده می شود. نظر به اینکه درجه حرارت بهینه برای پرورش انواع مختلف آبزیان برای هر یک از آنها میزان مشخصی است ،با استفاده از انرژی زمین گرمایی می توان درجه حرارت حوضچه های پرورش را در حد مطلوب تامین کرد و آن را در تمام طول سال ثابت نگه داشت. بدین ترتیب می توان مقدار تولید انواع مختلف آبزیان را به میزان قابل توجهی افزایش داد. به عنوان مثال رشد بهینه ماهی قزل آلا در درجه حرارت ۵۱۵ درجه سانتیگراد است.

             کشورهایی مانند ایسلند، گرجستان، ترکیه، نیوزیلند، ژاپن و چین از جمله کشورهای پیشرو در زمینه استفاده از انرژی زمین گرمایی برای پرورش آبزیان هستند. در حال حاضر ۱۶ کشور از چنین تاسیساتی بهره می گیرند.

کاربردهای صنعتی

           این دسته از کاربردهای انرژی زمین گرمایی هنوز مانند سایر مصارف انرژی زمین گرمایی در سطح جهان گستردگی چشمگیری ندارد. با این وجود، در حال حاضر حدود ۱۹ کشور جهان از این انرژی در فرآیندهای مختلف صنعتی استفاده می کنند. به عنوان مثال می توان به موارد زیر اشاره کرد:

تولید برات و اسید بوریک از سیال های زمین گرمایی در ایتالیا

استحصال نفت در روسیه

پاستوریزه کردن شیر در رومانی

تولید چرم در اسلوونی و صربستان

تولید گاز دی اکسید کربن در ایسلند و ترکیه

تولید کاغذ و قطعات خودرو در مقدونیه

تولید خمیر کاغذ، کاغذ و چوب در نیوزیلند

 

درمان بیماری ها

 

           این کاربرد نیز بسیار قدیمی بوده و از روزگاران دور اقوامی چون رومی ها، چینی ها، ژاپنی ها، عثمانی ها و ساکنان سایر نواحی کره زمین به منظور استحمام و درمان بیماری های گوناگون از آب های گرم طبیعی زمین استفاده می کردند.

            در حال حاضر حدود ۴۵ کشور جهان از چشمه های آب گرم خود برای این منظور استفاده می کنند. در ارتباط با توسعه چنین مراکزی، شواهد و نمونه های متعددی را می توان در سطح جهان معرفی کرد. به عنوان مثال، ژاپنی ها با بهره گیری از بیش از ۲۲۰۰ کانون تفریحی مرتبط با چشمه های آبگرم، سالانه قریب به صد میلیون مهمان و گردشگر را پذیرا هستند.

 

            امروزه از آب های گرم دارای حرارت بیش از ۵۰ درجه سانتیگراد برای درمان بیماری هایی نظیر فشار خون بالا، روماتیسم، بیماری های پوستی و بیماری های دستگاه عصبی استفاده می شود.

 

ذوب برف جاده ها

 

           به کمک انرژی زمین گرمایی می توان برف یا یخ جاده ها و پیاده روها را نیز ذوب کرد. گسترش این نوع کاربرد نسبت به سایر موارد انرژی زمین گرمایی محدودتر است. امروزه در سراسر جهان به کمک انرژی زمین گرمایی حدود ۵۰۰هزار متر مربع از مسیر پیاده روها و جاده ها گرم می شوند که بخش اعظم آنها نیز در کشور ایسلند وجود دارند. در حال حاضر به جز کشور ایسلند، کشورهایی چون آرژانتین، آمریکا و ژاپن نیز برای ذوب برف جاده های خود از انرژی زمین گرمایی بهره می گیرند.همان گونه که پیشتر اشاره شد جنبه های گوناگون کاربرد انرژی زمین گرمایی به سرعت در حال افزایش است و مرتبا به کشورهای بهره مند از این انرژی افزوده می شود. میزان گسترش موارد کاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی در سراسر جهان در جدول ذیل آمده است. یادآور می شود که پمپ های حرارتی زمین گرمایی نوعی سیستم تهویه گرمایش و سرمایش است. همان گونه که می دانیم، درجه حرارت زیرزمین تا اعماق کم ۲ تا ۱۵ متری تقریبا در تمام طول سال ثابت است. بنابراین با استفاده از این پدیده طبیعی می توان گرمایش و سرمایش منازل را در زمستان و تابستان فراهم کرد. در واقع سازوکار اصلی این سیستم های تهویه، تبادل حرارت با بخش های کم عمق زمین است، بدین معنی که در فصل تابستان، حرارت را از داخل منازل به زمین منتقل می کنند و در زمستان، حرارت زیرزمین را به داخل فضاهای مسکونی هدایت می کنند.

 

مزیت های کاربرد انرژی زمین گرمایی

 

           امروزه تولید انرژی به کمک منابع سوخت های فسیلی یا نیروگاه های هسته ای با آلودگی قابل ملاحظه محیط زیست همراه است، ولی انرژی زمین گرمایی علاوه بر تجدیدپذیر بودن در مقایسه با سایر منابع تولید انرژی، آلایندگی کمتری دارد و جزء منابع پاک انرژی به شمار می رود. میزان آلودگی نیروگاه ها یا طرح های کاربرد مستقیم زمین گرمایی، ارتباط مستقیمی با درجه حرارت منبع زمین گرمایی دارد. به این ترتیب که منابع حرارت بالا نسبت به انواع حرارت پایین، آلودگی بیشتری تولید می کنند و همچنین طرح های کاربرد مستقیم نیز کمتر از نیروگاه های زمین گرمایی، محیط زیست را آلوده می کنند. به طور کلی مزیت های انرژی زمین گرمایی را می توان به دو دسته کلی مزایای زیست محیطی و کاربردی تقسیم بندی کرد.

مزیت های زیست محیطی کاربرد انرژی زمین گرمایی شامل موارد زیر است:

 

1ـ عدم آلودگی هوا

تولید کم، تولید پایین و عدم تولید NOx2ـ

3ـ عدم آلودگی منابع آب های زیرزمینی

4ـ عدم نیاز به زمین وسیع

 

امروزه به دلیل تزریق سیال خروجی از نیروگاه ها و سایر طرح های کاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی، میزان آلایندگی این قبیل طرح ها به حداقل مقدار خود رسیده است.

 

مزایای کاربردی:

 

صرفه جویی در مصرف سوخت های فسیلی 

     طولانی بودن زمان دسترسی

گستردگی موارد کاربرد

مستقل بودن از شرایط جوی

امکان تولید برق به وسیله واحدهای قابل حمل

 

 

            میزان دی اکسید گوگرد تولید شده در نیروگاه های زمین گرمایی حدود ۸ درصد مقدار تولید شده در نیروگاه های فسیلی است. در خصوص دی اکسید کربن نیز نیروگاه های زمین گرمایی در وضعیت بسیار مناسب تری نسبت به نیروگاه های فسیلی قرار دارند. بدین معنی که مقدار گاز CO2 تولید شده در نیروگاه های زمین گرمایی به ترتیب معادل ۱۵ درصد نیروگاه های گاز سوز، ۱۰ درصد نیروگاه های نفت سوز و ۸ درصد نیروگاه های زغال سنگ سوز است.

شواهد وجود منابع زمین گرمایی در ایران 

          موقعیت قرارگیری ایران در مرزهای تکتونیکی از نیروی عظیم نهفته در کالبد ایران حکایت دارد. شکل (2) فشار صفحه قاره ای عربستان و صفحه اقیانوس هند از سوی دیگر باعث تغییر شکلهای وسیعی در ایران شده است. منطقه زاگرس چین خورده، و راندگی آن شواهد سطحی عظیم این نیروها هستند. قرار گرفتن در کمربند تکتونیکی حاشیه صفحات باعث شده است که گستره ایران از لحاظ زمین ساختاری بسیار فعال باشد. حضور در کمربند آتشفشانی و زلزله حضور پتانسیل های متعدد زمین گرمایی را قطعی می سازد. با رجوع به فعالیتهای آتشفشانی، ماگماتیسم و مرور شواهد و ظهورهای سطح الارضی چشمه های آب گرم و گل فشانها و خروج گازها و بررسی زونهای آلتراسیون ناشی از عملکرد آبهای گرم بر این گمان صحه نهاده است.

 

       تصویر کلی زمین شناسی ایران با ساختار گسل خورده و درزه ها و شکستگی ها بسیاری که در الگوی زمین شناسی آن رخنمون است نشان دهنده میزان نیروی وارد آمده بر آن است. گسلها و شکستگی ها نقش تعیین کننده ای در مناطق پتانسیل بالای زمین گرمایی دارند.

           ولکانیسم و پدیده های آتشفشانی نئوژن و به خصوص کواترنری از دیگر شواهد وجود پتانسیل زمین گرمایی در گستره ایران است. توده های نفوذی و ماگماتیسم جدید با بوجود آوردن منابع عظیم انرژی زمین گرمایی با همراهی درزها و شکست ها، مناطقی با پتانسیل بالا بوجود می آورند.

         چشمه های آبگرم و ظهورهای سطحی یکی دیگر از نمادهای وجود انرژی زمین گرمایی است. آنچه بیش از پیش به وجود پتانسیل بالای انرژی زمین گرمایی در ایران قوت می بخشد وجود چشمه های آبگرم بسیار در گستره ایران است. (شابیک، 1372) در کنار رو راندگی زاگرس که از سوی دیگر بیشترین فعالیتهای ماگماتیسم و آتشفشانی نیز در امتداد آن در طی کواترنری صورت گرفته است تعداد بسیار زیادی چشمه های آب گرم دیده می شود.

        اطراف کوه دماوند در شمال ایران نمونه دیگری از مثال نزدیکی چشمه های آبگرم به توده های آذرین قدیمی است.

         حضور ایران در کمربند زمین گرمایی شرق مدیترانه – هیمالیا و عبور مرزهای صفحات تکتونیکی از گستره ایران پتانسیل عظیمی برای تولید انرژی ژئوترمال ایجاد کرده است. جای آن دارد که با بررسی دقیق میدانهای دارای پتانسیل بالا شرایط اکتشاف و توسعه آنها را فراهم آورد.

         

این‌ نوشتار مصاحبه‌ای‌ است‌ با مایک‌ و کوتانت‌ از بخش‌ علوم‌ زیست:

 

این‌ نوشتار مصاحبه‌ای‌ است‌ با مایک‌ و کوتانت‌ از بخش‌ علوم‌ زیست‌ محیطی‌آزمایشگاههای‌ ملی‌ (ORNL) آمریکا. این‌ دو در پی‌ یافتن‌ مسائل‌ مربوط به‌ گسترش‌ منابع‌برق‌ تولیدی‌ از سدهای‌ آبی‌ (برق‌ آبی‌) هستند. این‌ آزمایشگاهها انجام‌ ارزیابی‌ و مطالعات‌دیگر را به‌ همراه‌ صدور مجوز برای‌ طرحهای‌ نیروگاههای‌ آبی‌ در کمیسیون‌ فدرال ‌قانونگذاری‌ انرژی‌ (FERC)، بر عهده‌ دارند. به‌ علاوه‌ آنها در زمینه‌ روشهای‌ اجتناب‌ یاکاهش‌ اثرات‌ زیست‌ محیطی‌ این‌ طرحها، تحقیقاتی‌ را برای‌ وزارت‌ انرژی‌ آمریکا و برخی‌دیگر از مراکز انجام‌ داده‌ و به‌ آژانسهای‌ دولتی‌ و فدرال‌ و نیز بخش‌ خصوصی‌، مشاوره‌می‌دهند. مایک‌ مسوول‌ گروه‌ Hydrosystems در بخش‌ مطالعات‌ اکوسیستمها و مدیر برنامه‌ طرحهای‌ FERC در بخش‌ انرژی‌ و >کوتانت‌< نیز یک‌ اکولوژیست‌ در بخش‌ علوم‌زیست‌ محیطی‌ است‌.

* چرا تولید برق‌ از سدها برای‌ آمریکا،اهمیت‌ دارد؟

ـ مایک‌: در حال‌ حاضر انرژی‌ موجود در آب‌ جاری‌، سهل‌ الوصول‌ترین‌، تجدیدشونده‌ترین‌ و تمیزترین‌ منبعی‌ است‌که‌ برای‌ تولید برق‌ در کشور در اختیار است‌.این‌ منبع‌ در بیشتر مناطق‌ کشور که‌ دارای‌بارندگی‌ زیاد بوده‌ و یا در مناطق‌ کوهستانی‌،قابل‌ دسترسی‌ است‌. ذکر این‌ نکته‌ ضروری ‌است‌ که‌ انرژی‌ برق‌ آبی‌ مهمترین‌ منبع‌تجدیدپذیر انرژی‌ برای‌ آمریکا بوده‌ و نسبت‌به‌ انرژی‌ زمین‌ گرمایی‌، زیست‌ توده‌(Biomass)، انرژی‌ خورشیدی‌ و باد قابل‌اعتمادتر، کاراتر و ارزانتر است‌. تمیزترین‌منبع‌ نیز از آن‌ جهت‌ است‌ که‌ فاقد انتشاردی‌اکسید کربن‌، دی‌اکسید گوگرد، اکسیدهای‌نیتروژن‌ یا هرگونه‌ آلودگی‌ هواست‌. به‌ علاوه‌زائدات‌ جامد یا مایع‌ نیز تولید نمی‌کند.

 

انرژی‌ برق‌ آبی‌ ارزانترین‌ منبع‌ برق‌ درآمریکاست‌. هر کیلووات‌ ساعت‌ برق‌ تولیدی‌ به‌ این‌ روش‌ فقط نیازمند 0/6 سنت‌ هزینه‌برای‌ راهبری‌، تعمیر و نگهداری‌ است‌ و این‌ درحالی‌ است‌ که‌ این‌ هزینه‌ برای‌ نیروگاههای‌ اتمی‌ و زغال‌ سنگی‌ به‌ ترتیب‌ 2/2 و1/2سنت‌ به‌ ازای‌ هر کیلووات‌ ساعت‌ است‌. درمنطقه‌ ما یعنی‌ دره‌ تنسی‌، نرخ‌ برق‌ پایین ‌بوده‌ و دلیل‌ اصلی‌ آن‌ نیز وجود سهم‌ زیاد برق‌حاصل‌ از سدهاست‌.

در حال‌ حاضر انرژی‌ برق‌ آبی‌ از اجزای‌اصلی‌ بیشتر سیستمهای‌ تولید برق‌ جهان‌ است‌. این‌ انرژی‌ یک‌ پنجم‌ از انرژی‌ مصرفی‌در کل‌ جهان‌ را تامین‌ کرده‌ و بعد از انرژی‌فسیلی‌ در رتبه‌ دوم‌ منابع‌ تولید برق‌ است‌. در آمریکا قبلا این‌ انرژی‌ تامین‌ 14 درصد ازمصرف‌ برق‌ را بر عهده‌ داشت‌ و در حال‌ حاضرتامین‌ کننده‌ 10 درصد برق‌ کشور است‌.نیروگاههای‌ آبی‌ آمریکا سالانه‌ معادل‌ 500میلیون‌ بشکه‌ نفت‌، انرژی‌ تولید می‌کنند. البته ‌سهم‌ این‌ انرژی‌ در مناطق‌ مختلف‌ کشور،تفاوت‌ دارد مثلا در ایالتهای‌ اطراف‌ کوه‌Rocky این‌ انرژی‌ تامین‌ کننده‌ 14 درصد برق‌است‌ و در Pacific Coast این‌ رقم‌ به‌ 63 درصدمی‌رسد. در Northwest Pacific که‌ شدیدا متکی‌ به‌ انرژی‌ برق‌ آبی‌ است‌ حدودا دو سوم‌برق‌ مصرفی‌ از 58 سد بزرگ‌ و کوچک‌ تامین‌می‌شود.

هدف‌ من‌ آن‌ نیست‌ که‌ انرژی‌ برق‌ آبی‌ رابدون‌ مشکل‌ و مساله‌ معرفی‌ کنم‌ بلکه‌می‌خواهم‌ با ارایه‌ این‌ ارقام‌، اهمیت‌ آن‌ راگوشزد کنم‌.

 

* وضعیت‌ منابع‌ ملی‌ انرژی‌ برق‌ آبی‌ به‌چه‌ صورت‌ است‌؟

ـ مایک‌: تقریبا نیمی‌ از پروژه‌های‌ نیروگاه‌آبی‌ آمریکا به‌ صورت‌ فدرال‌ و نیمی‌ به‌ صورت‌غیر فدرال‌ است‌. پروژه‌های‌ غیر فدرال‌ ازکمیسیون‌ فدرال‌ قانونگذاری‌ انرژی‌ (FERC)موافقتنامه‌های‌ 50 ساله‌ دریافت‌ می‌کنند که‌باید هر دوره‌ تجدید شود. برای‌ مثال‌ تعدادی‌از 156 پروژه‌ تولید انرژی‌ برق‌ آبی‌ که‌ در سال‌1943 ساخته‌ شده‌ باید پیش‌ از تجدیدموافقتنامه‌، اصلاحاتی‌ را برای‌ دستیابی‌ به‌استانداردها انجام‌ می‌دادند. گاهی‌ نیز برای‌حفاظت‌ از محیط زیست‌ باید این‌ اصلاحات‌انجام‌ شوند که‌ در این‌ مورد می‌توان‌ به‌ کاهش‌جمعیت‌ ماهیان‌ آزاد در منطقه‌

Pacific Northwest اشاره‌ کرد. در بعضی‌ مواردبه‌ جای‌ تجدید موافقتنامه‌، این‌ کمیسیون‌ممکن‌ است‌ تصمیم‌ بگیرد که‌ سد را حذف‌ کرده‌ و برای‌ کمک‌ به‌ مهاجرت‌ ماهیان‌ آزاد،جریان‌ آزاد رودخانه‌ را حفظ کند. این‌تصمیمات‌ می‌تواند منجر به‌ کاهش‌ تولیدبرق‌ و افزایش‌ حدود هشت‌ درصدی‌ در نرخ‌برق‌ برای‌ مصرف‌ کنندگان‌ این‌ منطقه‌ شود.

طبق‌ قرارداد منعقده‌ میان‌ ما و وزارت‌انرژی‌ آمریکا و کمیسیون‌ مذبور،آزمایشگاههای‌ ORNL ارایه‌ دهنده‌ مشاوره‌در زمینه‌ اصلاحاتی‌ هستند که‌ نیروگاههای‌آبی‌ برای‌ اخذ موافقتنامه‌ باید به‌ مورد اجرا بگذارند. این‌ آزمایشگاهها از توسعه‌نیروگاههایی‌ که‌ همخوان‌ با محیط زیست ‌باشند، حمایت‌ می‌کنند.

 

* اگر نیروگاه‌ متوقف‌ شود، به‌ چه‌ صورت‌جایگزینی‌ انجام‌ خواهد شد؟

ـ مایک‌: احتمالا در مناطقی‌ از آمریکا که‌ ازانرژی‌ برق‌ آبی‌ برای‌ زمانهای‌ اوج‌ مصرف‌استفاده‌ می‌کنند، اثرات‌ حذف‌ تولید برق‌ (طی‌اخذ مواد موافقتنامه‌ مجدد) شدیدتر از مناطق‌دیگر است‌. در این‌ سدها مقدار زیادی‌ آب‌ذخیره‌ می‌شود تا هنگام‌ اوج‌ مصرف‌، سریعا توربینها را به‌ جریان‌ اندازد. ایجاد نوسانات‌سطح‌ آب‌ رودخانه‌ هنگام‌ این‌ عملیات‌، اثرات‌نامطلوب‌ زیست‌ محیطی‌ و اجتماعی‌ درپی‌ دارد. باتوجه‌ به‌ حساسیت‌ کنونی‌ نسبت‌به‌ مسائل‌ زیست‌ محیطی‌، چنین‌ پروژه‌هایی‌ مجاز به‌ ادامه‌ این‌ عملیات‌ نیستند. برای‌ رفع‌مشکلات‌ در دوره‌های‌ اوج‌ مصرف‌، می‌توان‌ ازنیروگاه‌ توربین‌ گازی‌، نیروگاه‌ زغال‌ سنگی‌ یا برنامه‌های‌ ذخیره‌ سازی‌ و تشویق‌ به‌ منظورمصرف‌ کمتر انرژی‌ استفاده‌ کرد.

ـ کوتانت‌: باید توجه‌ داشت‌ که‌ اگر قسمتی‌ ازظرفیت‌ برق‌ آبی‌ کاهش‌ یابد، دیگرقسمتهای‌ شبکه‌ برق‌ می‌توانند آن‌ را تامین‌کنند. به‌ همین‌ دلیل‌ است‌ که‌ کانادایی‌ها درمورد فروش‌ انرژی‌ برق‌ آبی‌ به‌ آمریکا نگران ‌هستند. قابل‌ ذکر است‌ که‌ بزرگترین‌ منبع‌خارجی‌ برق‌ برای‌ آمریکا، شرکت‌ Qubec Hydroاست‌ که‌ برق‌ بسیار زیادی‌ رابه‌ New England و شهر نیویورک‌ می‌فروشد.هر چند Pacific Northwestمی‌تواند برق‌ بیشتری‌ وارد کند ولی‌ این‌ موضوع‌، مساله‌موازنه‌ پرداختها را بغرنج‌تر می‌کند. باید گفت‌ که‌ پروژه‌های‌ بزرگ‌ تولید انرژی‌ برق‌ آبی‌کانادا، دارای‌

اثرات‌ زیست‌ محیطی‌ شدیدی‌ است‌.

 

* علاوه‌ بر تولید تمیز برق‌، دیگر منافع‌نیروگاههای‌ آبی‌ چیست‌؟

ـ مایک‌: مخازن‌ پشت‌ این‌ گونه‌ سدها دارای‌ارزش‌ تفریحی‌ است‌ چون‌ می‌توان‌ از آنجابرای‌ ماهیگیری‌، قایقرانی‌، اسکی‌ روی‌ آب‌ وشنا استفاده‌ کرد. آنجا می‌تواند سکونتگاه‌مناسبی‌ برای‌ ماهی‌، پلیکان‌، غاز، عقاب‌ وعقاب‌ دریایی‌ باشد. به‌ علاوه‌ برای‌ تامین‌ آب‌نیز مخزن‌ مناسبی‌ بوده‌ و می‌تواند هنگام‌سیل‌ به‌ کنترل‌ آن‌ کمک‌ کرده‌ و فرسایش ‌خاک‌ را به‌ حداقل‌ برساند. معمولا با گسترش‌این‌ سدها و نیروگاهها، فرصتهای‌ تفریحی‌نیز بیشتر می‌شود.

 

* اثرات‌ منفی‌ ناشی‌ از پروژه‌های‌نیروگاههای‌ آبی‌ چیست‌؟

ـ کوتانت‌: از آنجا که‌ بیشتر پروژه‌های‌نیروگاههای‌ آبی‌ دارای‌ سد است‌، سکونتگاه‌ رودخانه‌ با یک‌ سکونتگاه‌ دریاچه‌ای‌جایگزین‌ می‌شود. بنابراین‌ سکونتگاه‌حیات‌وحش‌ خشکی‌ و سکونتگاه‌ ارگانیزمهای‌آب‌ رودخانه‌ یا نابود شده‌ و یا به‌ صورت‌ یک‌مخزن‌ در آمده‌ که‌ ارگانیزمهای‌ خاص‌ خود رادارد. در ایالت‌ تنسی‌ می‌توان‌ به‌ Little Tennessee RiverوTellico Lake اشاره‌ کرد. بزرگترین‌ مساله‌ در منطقه‌ Northwestمسدود شدن‌ حرکت‌ رو به‌ پایین‌و رو به‌ بالای‌ ماهیان‌ است‌. ماهیان‌ آزاد بایدبتوانند برای‌ تولید مثل‌ از اقیانوس‌ به‌ بالادست‌ یعنی‌ مناطق‌ تخم‌ ریزی‌ مهاجرت‌ کنند.وجود سدها حتی‌ با ساخت‌ پلکان‌ برای‌ کمک‌به‌ بالا رفتن‌ ماهیان‌ نیز باعث‌ تغییر الگوی‌مهاجرت‌ این‌ ماهیان‌ می‌شود. تعداد گونه‌های‌Chinook ,Sockeye ,Coho که‌ روزگاری‌ درمنطقه‌ Northwest بسیار زیاد بود، یا در لیست‌گونه‌های‌ در معرض‌ خطر بوده‌ و یا به‌ زودی‌ در این‌ لیست‌ قرار خواهد گرفت‌. به‌دلیل‌ وجود نیروگاههای‌ آبی‌، این‌ گونه‌ها دربالای‌ لیست‌ قرار دارند. با این‌ وجود اساسٹ این‌سدهای‌ فدرال‌ هستند که‌ مسوول‌ کاهش‌عمده‌ جمعیت‌ ماهیان‌ آزاد منطقه‌

Pacific Northwestاز 16 میلیون‌ به‌ 300هزار ماهی‌ وحشی‌ در سال‌، هستند. در انتهاباید گفت‌ که‌ تولید انرژی‌ برق‌ آبی‌ با تقویت‌حفاظتهای‌ زیست‌ محیطی‌، کاهش‌ خواهدیافت‌. مشکل‌ عمده‌ دیگر ورود ماهیان‌ جوان‌به‌ پایین‌ دست‌ و اقیانوس‌ است‌ چون‌ عبور ازتوربین‌ نیروگاه‌ باعث‌ مرگ‌ آنها خواهد شد.

گسترش‌ سدهای‌ برق‌ آبی‌ به‌ چند صورت‌دارای‌ اثرات‌ منفی‌ بر کیفیت‌ آب‌ است‌.

از بین‌ بردن‌ درختان‌ منجر به‌ فرسایش‌ خاک‌شده‌ و رسوباتی‌ را فراهم‌ خواهد کرد که‌می‌تواند باعث‌ انسداد شود. تراوش‌ آب‌ ازسرریزهای‌ سد می‌تواند باعث‌ فوق‌ اشباع‌شدن‌ آب‌ از گازهای‌ موجود در هوا شود. این‌حبابهای‌ گاز در داخل‌ بافتهای‌ ماهی‌ جذب‌شده‌ و می‌تواند باعث‌ بیماری‌ و در نهایت‌مرگ‌ ماهی‌ شود. فوق‌ اشباع‌ شدن‌ آب‌ از گاز، مشکل‌ مهمی‌ در رودخانه‌ کلمبیا بود. آنهادریافتند که‌ وجود فشار زیاد ناشی‌ از سقوطآب‌ از سر ریزهای‌ سد (به‌ درون‌ مخزن‌) باعث‌می‌شود که‌ گازهای‌ اتمسفری‌ در آب‌، محلول‌شده‌ و مخزن‌ به‌ صورت‌ فوق‌ اشباع‌ در آید.

پایین‌ بودن‌ کیفیت‌ آب‌ باعث‌ بروزاشکال‌، برای‌ حیات‌ دریایی‌ دره‌ تنسی‌ شده ‌است‌ چون‌ جریان‌ طبیعی‌ رودخانه‌ها درتابستان‌ کم‌ است‌ و بنابراین‌ چند لایه‌ در آب‌به‌ وجود می‌آید یعنی‌ آب‌ گرمتر در بالا و آب ‌سردتر در پایین‌ قرار می‌گیرد. چون‌ امکان‌رساندن‌ هوا به‌ لایه‌های‌ زیرین‌ وجود ندارد،در این‌ لایه‌ها اکسیژن‌، کاهش‌ می‌یابد. ازآنجا که‌ این‌ لایه‌ها بسیار سرد بوده‌ و اکسیژن‌محلول‌ آن‌ نیز کم‌ است‌، ماهیان‌ نمی‌توانند درآنجا زندگی‌ کنند.

زمانی‌ که‌ آب‌ لایه‌های‌ زیرین‌، از توربین‌نیروگاه‌ عبور می‌کند چون‌ دارای‌ اکسیژن‌محلول‌ کمی‌ است‌ می‌تواند باعث‌ غیرقابل‌سکونت‌ شدن‌ رودخانه‌ پایین‌ دست‌ سد شود.به‌ علاوه‌ نبود اکسیژن‌ در آب‌ لایه‌های‌ زیرین ‌باعث‌ می‌شود که‌ بعضی‌ از فلزات‌ موجود درسنگهای‌ اطراف‌، راحت‌تر در آب‌ حل‌ شوندواین‌ فلزات‌ در رودخانه‌ پایین‌ دست‌ سد آزاد شده‌ و مشکل‌ آفرین‌ می‌شوند.

ـ مایک‌: مساله‌ دیگر سدها آن‌ است‌ که‌ حتی‌اگر کیفیت‌ آب‌ تخریب‌، نشود، باید گفت‌ که‌تغییر هیدرولوژی‌ طبیعی‌ رودخانه‌ می‌تواندباعث‌ تغییرات‌ عمده‌ در سکونتگاه‌ شود. این‌مساله‌ تحت‌ عنوان‌ مسائل‌ instreamflowنامیده‌ می‌شود. اگر مقدار آبی‌ که‌ از سد خارج‌شده‌ و وارد پایین‌ می‌شود، به‌ صورت‌ فصلی‌ یاکوتاه‌ مدت‌ و حتی‌ ساعتی‌ تغییر کند بایددانست‌ که‌ این‌ تغییر بر ماهیان‌ و دیگرارگانیزمها تاثیر خواهد گذارد.

ـ کوتانت‌: یکی‌ از مزیتهای‌ استفاده‌ ازنیروگاههای‌ آبی‌ برای‌ تولید برق‌ آن‌ است‌ که‌به‌ راحتی‌ می‌توان‌ الگوهای‌ تولید را کنترل‌کرده‌ و الگوهایی‌ برای‌ خروج‌ آب‌ در نظر گرفت‌که‌ با سطح‌ متغیر تقاضا برای‌ برق‌، همخوان‌ باشد. مثلا در یک‌ روز تابستان‌ بیشترین‌تقاضا متعلق‌ به‌ اواسط روز و بعدازظهر است‌که‌ به‌ تهویه‌ مطبوع‌ بیشتری‌ نیاز است‌. سطح‌آب‌ رودخانه‌ نیز شبیه‌ یویو عمل‌ خواهد کردیعنی‌ زمانی‌ که‌ تقاضا برای‌ برق‌ زیاد است‌، سطح‌ آب‌ پایین‌ رفته‌ و زمانی‌ که‌ تقاضا کم‌است‌، سطح‌ آب‌ بالا می‌آید. در رودخانه‌ای‌ باعمق‌ کم‌ این‌ وضعیت‌ شبیه‌ جزر و مد خواهد بود و باعث‌ می‌شود ماهی‌ در آب‌ کم‌ عمق‌ یامناطق‌ بدون‌ آب‌ قرار گیرد. به‌ این‌ دلیل‌ بایدبرای‌ حفاظت‌ از محیط زیست‌، تغییرات‌ دبی‌ آب‌ کنترل‌ شود.

ـ مایک‌: معمول‌ترین‌ مشکل‌ در صدورموافقتنامه‌ یا تجدید آن‌ برای‌ سدهای ‌نیروگاهی‌، تعیین‌ کمترین‌ جریان‌ برای‌حفاظت‌ از سکونتگاه‌ آبزیان‌ است‌ چون‌ اگراین‌ جریان‌ خیلی‌ کم‌ باشد، ماهیها و دیگر ارگانیزمها از بین‌ می‌روند. این‌ حداقل‌ جریان‌،برای‌ حفاظت‌ از انواع‌ منابع‌ طبیعی‌ مثل‌ماهی‌، مارآبی‌ و درموارد غیرمعمول‌ برای‌حفاظت‌ ازمنابعی‌ مثل‌ فسیل‌ دایناسورها نیزمورد نیاز است‌. بسته‌ به‌ موقعیت‌ پروژه‌، جریان‌ خروجی‌ از سد باید تأمین‌کننده‌ نیازافراد در پایین‌ دست‌ سد نیز باشد. در این‌ باره‌می‌توان‌ به‌ کایاک‌ سواران‌، افرادی‌ که‌ ازرودخانه‌ برای‌ حمل‌ الوار استفاده‌ می‌کنند و یاقبایل‌ بومی‌ آمریکا که‌ در آب‌ رودخانه‌ اعمال‌ مذهبی‌ انجام‌ می‌دهند، اشاره‌ کرد. این‌ جریان‌باید به‌ نحوی‌ تنظیم‌ شود که‌ تمامی‌ این‌علاقه‌ها را تأمین‌ کند.

* آیا می‌توان‌ این‌ مسائل‌ زیست‌محیطی‌را حل‌ کرد؟

ـ مایک‌: در مورد این‌ سوال‌ باید با قوت‌ گفت‌که‌ در بیشتر موارد جواب‌ آری‌ است‌. تعدادزیادی‌ از مسائل‌ این‌ نیروگاهها قابل‌ حل‌ بوده‌ و آزمایشگاههای‌ ملی‌ ORNL سهم‌ مهمی‌ دراین‌ زمینه‌ دارد. انتخاب‌ مکان‌ مناسب‌ برای‌سد، طراحی‌ و راهبری‌ مناسب‌، می‌تواند منجربه‌ حل‌ بیشتر این‌ مسائل‌ شود. همان‌ طور که‌قبلا نیز گفته‌ شد، استفاده‌ از پلکانهای‌ ماهی‌،هوادهی‌ و کنترل‌ جریان‌ در سدهای‌ بزرگ‌ ازاین‌ گونه‌ راه‌حلهاست‌. راه‌حلهای‌زیست‌محیطی‌ همواره‌ وجود داشته‌ است‌ یعنی ‌می‌توان‌ فعالیتهایی‌ انجام‌ داد تا اثرات‌ این‌پروژه‌ها را از بین‌ برده‌ و یا به‌ حداقل‌ رسانده‌ ویا در نهایت‌ به‌ نحوی‌ آن‌ را جبران‌ کرد. درپروژه‌های‌ نیروگاه‌ آبی‌ می‌توان‌ کارهایی‌انجام‌ داد تا مشکل‌ را پیش‌ از وقوع‌، حل‌ کرده‌و یا تخفیف‌ داد. کارشناسان‌ ORNL طی‌ یک‌دهه‌ در تلاش‌ بوده‌اند تا به‌ نحو مؤثری‌ این‌مشکلات‌ را ارزیابی‌ کرده‌ و راه‌حلهایی‌ برای‌آنها ارایه‌ کنند. در حال‌ حاضر نیز ما درحال‌کمک‌ به‌ وزارت‌ انرژی‌ آمریکا هستیم‌ تا با کمک‌ صنعت‌، برنامه‌ای‌ برای‌ توسعه‌ فن‌آوری‌ساخت‌ این‌ نیروگاهها به‌ صورت‌ همخوان‌ بامحیط زیست‌ ارایه‌ کنیم‌.

* کوتانت‌: در سدهای‌ بزرگ‌ در منطقه‌Pacific Northwest پلکانهایی‌ برای‌ ماهی‌تعبیه‌ شده‌ است‌ که‌ ماهیان‌ آزاد بالغ‌ می‌توانندبه‌ کمک‌ آنها از اقیانوس‌ وارد رودخانه‌ شده‌ ودر آنجا تخم‌ریزی‌ ماهیان‌ جوان‌ را انجام ‌دهند. پلکان‌ ماهی‌ نمونه‌ای‌ کلاسیک‌ از این‌راه‌حلهاست‌. امروزه‌ دریافته‌اند که‌ ماهیان‌مقیم‌ یک‌ منطقه‌ نیز به‌ صورت‌ فصلی‌ برای‌تخم‌ریزی‌ به‌ نواحی‌ دیگر، مهاجرت‌ می‌کنندو از این‌ رو به‌ گذرگاهی‌ برای‌ عبور نیازمندند. در ایالت‌ اورگان‌، ماهیان‌ دهها مایل‌ دررودخانه‌ کلامات‌ مهاجرت‌ می‌کنند و برای‌ این‌کار گذرگاههایی‌ تعبیه‌ شده‌ است‌ و با عبور ازپلکان‌ ماهی‌ از رودخانه‌ اصلی‌ که‌ محل‌مناسبی‌ برای‌ تخم‌ریزی‌ نیست‌، به‌ سمت‌محلهایی‌ می‌روند تا تخم‌ریزی‌ کنند. ماهیان‌جوان‌ در رودخانه‌ پراکنده‌ شده‌ و پس‌ ازرسیدن‌ به‌ حد بلوغ‌، از سد عبور کرده‌ و به‌مناطق‌ اجدادی‌ خود باز می‌گردند تا نسل‌جدیدی‌ را به‌ وجود آورند.

در بیشتر موارد اگر توربینها به‌ خوبی‌طراحی‌ شده‌ باشند می‌توان‌ مشکل‌ کشیده‌شدن‌ ماهیان‌ به‌ داخل‌ توربین‌ و تصادف‌ باتیغه‌ها که‌ منجر به‌ مرگ‌ آنان‌ می‌شود را حل‌کرد. برای‌ این‌ کارمی‌توان‌ غربالهایی‌ طراحی‌کرد که‌ از ورود ماهیان‌ جلوگیری‌ کند. بعضی‌ ازطراحیهای‌ توربین‌ به‌ گونه‌ای‌ است‌ که‌ با فضاو چرخش‌ مناسب‌، ماهیان‌ به‌ تله‌ نخواهند افتاد. آنچه‌ که‌ در این‌ جا مورد نیاز است‌،طراحی‌ استاندارد و مناسبی‌ برای‌توربینهاست‌ تا از ماهیان‌، محافظت‌ کرده‌ ومورد توجه‌ همه‌ سدسازان‌ نیز قرار گیرد. درهنگام‌ راهبری‌ توربین‌ نیز می‌توان‌ به‌ نحوی ‌عمل‌ کرد که‌ اثرات‌ سوء آن‌ به‌ ماهیها به‌حداقل‌ برسد. دراین‌ مورد باید متذکر شد که‌کاربران‌ این‌ نیروگاهها هنگام‌ تغییر توان‌موردنیاز برای‌ ژنراتور، ترجیح‌ می‌دهند که‌ به‌ جای‌ توقف‌، وضعیت‌ تیغه‌ها را تغییر دهند. چنین‌ اعمالی‌ باعث‌ بروز اغتشاش‌ شدیدومرگ‌ بیشتر ماهیان‌ عبور کرده‌، خواهد شد.این‌ در حالی‌ است‌ که‌ تحقیقات‌ نشان‌ می‌دهد که‌ اگر توربین‌ با کارایی‌ نزدیک‌ به‌ ماکزیمم‌حد ممکنه‌ کار کند نه‌ تنها بازده‌ تولید برق‌بیشتر خواهد بود بلکه‌ باعث‌ خواهد شد که‌ماهیان‌ سالم‌ بیشتری‌ از توربین‌ عبور کنند.امروزه‌ در سدهای‌ بزرگی‌ که‌ مثلا بر روی‌رودخانه‌ کلمبیا زده‌ شده‌ است‌ بیش‌ از 10توربین‌ و ژنراتور در خط قرار دارند که‌موثرترین‌ روش‌ راهبری‌ آنها این‌ است‌ که‌ درصورت‌ عدم‌ نیاز، تعدادی‌ در تولید بوده‌ و بقیه‌متوقف‌ شوند.

 

* راه‌ حلهای‌ دیگر چیست‌؟

ـ کوتانت‌: مثالهای‌ زیادی‌ برای‌ رعایت‌بعضی‌ معیارهای‌ خاص‌ وجود دارد. برای‌ مثال‌اگر سازنده‌ سد می‌داند که‌ با شروع‌ آب‌گیری‌سد، یک‌ سکونتگاه‌ مردابی‌ از بین‌ می‌رود،می‌تواند در نزدیکی‌ همان‌ محل‌ یک‌ پناهگاه‌دیگر برای‌ جانوران‌، برپا کرده‌ و به‌ این‌ صورت‌ نابودی‌ یک‌ سکونتگاه‌ را با ایجاد یک‌سکونتگاه‌ جدید در محل‌ دیگر جبران‌ کند. یااگر سازنده‌ سد می‌داند که‌ با شروع‌ عملیات‌سد، روزانه‌ تعداد مشخصی‌ ماهی‌ می‌میردمی‌تواند یک‌ محل‌ مناسب‌ برای‌ تخم‌ ریزی‌ وزاد و ولد ماهیان‌ بسازد تا نسل‌ آنها منقرض‌نشده‌ و توازن‌ ماهیان‌ بر هم‌ نخورد.

 

* آیا مشاجرات‌ و مسائل‌ دیگری‌ نیز به‌ وجود می‌آید؟

ـ مایک‌: هنگام‌ جمع‌ آوری‌ اطلاعات‌ راجع‌ به‌تاثیر صدور موافقتنامه‌های‌ مجدد، مادریافتیم‌ که‌ سدهای‌ چند منظوره‌ دارای‌بزرگترین‌ نقاط قوت‌ و ضعف‌ هستند. نقطه‌ضعف‌ از آن‌ جهت‌ که‌ در مورد نحوه‌ استفاده‌ ازیک‌ مخزن‌، بحثهایی‌ وجود داشت‌. مثلا بین‌افرادی‌ که‌ از رودخانه‌ برای‌ حمل‌ الوار استفاده‌می‌کردند و ماهیگیران‌، در مورد میزان‌ عمق‌آب‌، بحث‌ بود. مالکان‌ مناطق‌ تفریحی‌ نیزمنافعشان‌ (در ساحل‌ دریاچه‌) با کسانی‌ که‌می‌خواستند با حفظ جنگل‌ از گونه‌ حیوانات‌ درحال‌ انقراض‌ محافظت‌ کنند، در تضاد افتاده‌بود. به‌ علاوه‌ در مورد مصرف‌ نیز یک‌ بحث‌کلاسیک‌ و دایمی‌ وجود دارد چون‌ گروهی‌می‌خواهند از آب‌ برای‌ تولید برق‌ استفاه‌ کنند و گروه‌ دیگر می‌گویند که‌ این‌ سدها باید به‌صنعت‌ و کشاورزی‌ اختصاص‌ یابد. البته‌ از آن‌بابت‌ که‌ آب‌ در نیروگاه‌ آبی‌، غیر مصرفی‌ است‌ با معیارهای‌ زیست‌ محیطی‌ همخوانی‌بیشتری‌ دارد.

ـ کوتانت‌: جالب‌ آن‌ است‌ که‌ در کاربردهای‌مجاز نیروگاههای‌ آبی‌ نیز مشاجره‌ وجود دارد.یعنی‌ سدهای‌ منطقه‌ دره‌ تنسی‌ برای‌ تولیدبرق‌، کنترل‌ سیل‌ و اهداف‌ تفریحی‌ از قبیل‌ماهیگیری‌، شنا و قایق‌ سواری‌ و اسکی‌ روی‌آب‌ ساخته‌ شده‌اند. مساله‌ این‌ جاست‌ که‌برای‌ کنترل‌ سیل‌، بهتر است‌ که‌ سطح‌ آب‌ سدبا خارج‌ سازی‌ آب‌ پشت‌ آن‌ از طریق‌ سرریزها به‌ حداقل‌ ارتفاع‌ برسد تا فضا برای‌ سیل‌ورودی‌ به‌ آن‌ وجود داشته‌ باشد و این‌ در حالی‌است‌ که‌ اگر سطح‌ آب‌ از حد معینی‌ کمتر باشدصاحبان‌ لنگرگاه‌ نمی‌توانند از کشتیها وقایقهای‌ خود استفاه‌ کنند و از این‌ رو با کاهش‌30 فوتی‌ ارتفاع‌ آب‌ در تابستان‌ شدیدا مخالفند. بر این‌ اساس‌ مسولان‌ این‌ ناحیه‌قوانین‌ استانداردی‌ را طراحی‌ کرده‌اند تا افزایش‌ آب‌ به‌ حدی‌ باشد که‌ بتواند نظر هر دوگروه‌ را تامین‌ کند.

ـ مایک‌: مشکل‌ دیگر آن‌ است‌ که‌ در بعضی‌از مناطق‌ آمریکا باید حقوق‌ بومیان‌، رعایت‌شود حتی‌ اگر در تقابل‌ با حقوق‌ دیگران‌ باشد.حوادث‌ گذشته‌ باعث‌ شده‌ است‌ که‌ دولت‌آمریکا آنان‌ را به‌ عنوان‌ یک‌ ملت‌ جداگانه ‌بپذیرد. آنان‌ دارای‌ قوانین‌ محیط زیست‌ وماهیگیری‌ خاص‌ خود هستند و این‌ حق‌ رادارند که‌ به‌ مقدار کافی‌ ماهی‌ آزاد در محلهای ‌معمول‌ برای‌ ماهیگیری‌ داشته‌ و آب‌ کافی‌ نیزبرای‌ انجام‌ مراسم‌ مذهبی‌ خود داشته‌ باشند وبه‌ علاوه‌ باید مطمئن‌ شوند که‌ این‌ آب‌ درتماس‌ با سازه‌های‌ ساخت‌ بشر، مشکل‌مذهبی‌ نیافته‌ است‌.

در بعضی‌ مناطق‌ اطراف‌ واشنگتن‌ مامصاحبه‌های‌ مفصلی‌ با اعضای‌ این‌ قبایل‌انجام‌ دادیم‌ تا بتوانیم‌ مشکل‌ را شناخته‌ وتاسیسات‌ سد را به‌ نحو شایسته‌ برپا کنیم‌.درباره‌ اثرات‌ احتمالی‌ و نوع‌ راه‌ حلهای‌ ممکنه‌برای‌ جبران‌ این‌ آثار نیز سوالاتی‌ مطرح‌کردیم‌.

ـ کوتانت‌: ما باید در بررسی‌ جنبه‌های‌اقتصادی‌ - اجتماعی‌ یک‌ سد برای‌ تولیدبرق‌، ارزش‌ نسبی‌ منابع‌ زیست‌ محیطی‌ رانسبت‌ به‌ تولید برق‌ بسنجیم‌. قبلا گفته‌می‌شد که‌ ارزش‌ نیروگاه‌ آبی‌ به‌ حدی‌ است‌ که ‌فقط صدمات‌ زیست‌ محیطی‌ بسیار بزرگ‌می‌تواند این‌ ارزش‌ را از بین‌ ببرد.

در حال‌ حاضر این‌ فرض‌ زیر سوال‌ رفته‌ ومردم‌ کمتری‌ به‌ بی‌ ضرر بودن‌ نیروگاه‌ آبی‌برای‌ ماهیان‌ و حیات‌ وحش‌ اعتقاد دارند. دراین‌ جا باید گفت‌ که‌ چون‌ نیروگاههای‌ آبی‌دارای‌ منفعت‌ اقتصادی‌ هستند باید برای ‌حفاظت‌ از منابع‌ متاثر شده‌ از نیروگاه‌،هزینه‌هایی‌ را متقبل‌ شوند. از این‌ رو یکی‌ ازبزرگترین‌ مشاجرات‌ اقتصادی‌ - اجتماعی‌ بر سر ایجاد توازن‌ بین‌ ارزش‌ منابع‌ زیست‌محیطی‌ ونیروگاههای‌ آبی‌ در جریان‌ است‌.

 

*شما چگونه‌ منابع‌ زیست‌ محیطی‌ راارزش‌ گذاری‌ می‌کنید؟

ـ کوتانت‌: شاید به‌ نظر برسد که‌قیمت‌گذاری‌ یک‌ کیلو ماهی‌ آزاد در بازار، کارساده‌ای‌ است‌ ولی‌ موضوع‌، پیچیده‌تر از این‌است‌. ما قیمت‌ در بازار را می‌دانیم‌ ولی‌ ارزش‌غیر مستقیم‌ این‌ ماهی‌ چقدر است‌؟ ارزش‌ انسانی‌ که‌ دوست‌ دارد کوه‌ پیمایی‌ کرده‌ و یک‌رودخانه‌ آزاد و گردش‌ ماهیان‌ را به‌ جای‌نیروگاههای‌ آبی‌ و خطوط انتقال‌ تماشا کند،چقدر است‌؟ این‌ ارزش‌ گذاری‌ کار مشکلی‌است‌.

مردم‌ مایلند هزینه‌ بیشتری‌ برای‌ برق‌بپردازند ولی‌ بدانند که‌ یک‌ اجتماعی‌ ازماهیان‌ در بیرون‌ وجود دارد حتی‌ اگر آنها به‌ماهیگیری‌ نرفته‌ و یا ماهی‌ نخورند. این‌ارزشی‌ است‌ که‌ باید در حساب‌ سود و زیان‌، مورد توجه‌ قرار گیرد. به‌ منظور دستیابی‌ به‌یک‌ روند مناسب‌ برای‌ تعیین‌ منابع‌زیست‌محیطی‌ در پروژه‌های‌ نیروگاههای‌آبی‌ انجام‌ یک‌ سلسله‌ تحقیقات‌، لازم‌ است‌.به‌ عنوان‌ مثال‌ ارزش‌ هر ماهی‌ آزاد می‌تواند10، 500 یا 900 دلار تعیین‌ شود که‌ این‌ امر به‌چگونگی‌ ارزش‌ گذاری‌ ستگی‌ دارد. در این‌مورد اظهارات‌، ضد و نقیض‌ است‌ چون‌ اگر این‌ارزش‌ گذاری‌ در مقدار کم‌ انجام‌ شود، نصب‌سیستم‌ پلکان‌ ماهی‌، توجیه‌ ندارد ولی‌ اگرزیاد باشد، می‌توان‌ تقاضای‌ چنین‌ سیستمی‌را کرد.

 

* آیا در دیگر نقاط آمریکا مشکلات‌خاص‌ دیگری‌ نیز وجود دارد؟

ـ کوتانت‌: احتمالا تخصیص‌ آب‌ در منطقه‌دره‌ مرکزی‌ کالیفرنیا سخت‌ترین‌ مساله‌ منابع‌طبیعی‌ جهان‌ است‌ که‌ نیروگاههای‌ آبی‌ رانمی‌توان‌ از آن‌ جدا کرد.

ـ مایک‌: یکی‌ از مثالهای‌ پر کردن‌ اظهارنامه‌اثرات‌ زیست‌ محیطی‌ درباره‌ پروژه‌ سد چندمنظوره‌ روی‌ Mokelumne River بود که‌ مابرای‌ FERC انجام‌ دادیم‌. کاربران‌ پروژه‌مجبور شدند که‌ منابع‌ شیلات‌ در پایین‌ دست‌ سد را حفظ کرده‌ و به‌ علاوه‌ برای‌مصرف‌کنندگان‌ حاضر در پایین‌ دست‌ سد، آن‌قدر آب‌ رها کنند که‌کشاورزان‌ بتوانند از آن‌برای‌ آبیاری‌ محصولات‌ استفاده‌ کنند. اخیرٹمسولان‌، اهمیت‌ بیشتری‌ نسبت‌ به‌ ابتدای‌ کار، برای‌ منابع‌ شیلاتی‌ قایل‌ شده‌اند و از این‌ رو ما در حال‌ مطالعه‌ به‌ منظور تخصیص‌ مجدد منابع‌ هستیم‌ تا امکان‌تامین‌ آب‌ بیشتر را بدون‌ اثر گذاری‌ منفی‌ بردیگر مصرف‌کنندگان‌، مورد بررسی‌ قرار دهیم‌. انجام‌ چنین‌ کاری‌ مشکل‌ است‌. این‌ مشکل‌ ازآن‌ جهت‌ مساله‌ ساز است‌ که‌ ارزش‌ آب‌ برای‌هر یک‌ از مصارف‌، متغیر بوده‌ و تعیین‌ سهم‌هر یک‌، کار سختی‌ خواهد بود.

ـ کوتانت‌: نحوه‌ اختصاص‌ آب‌ در ایالتهای‌غربی‌ به‌ این‌ صورت‌ است‌ که‌ هر کسی‌ زودتربیاید، آب‌ بیشتری‌ به‌ دست‌ خواهد آورد. یعنی‌هر کس‌ زودتر در خواست‌ مقدار مورد نیاز خودرا داده‌ باشد می‌تواند به‌ همان‌ مقدار آب‌ برای‌آبیاری‌ یا هر کار دیگری‌ پمپ‌ کند. با گذشت‌زمان‌، تقاضاها افزایش‌ یافته‌ و آب‌ بیشتری‌نیز تخصیص‌ یافته‌ است‌. امروزه ‌مصرف‌کنندگان‌ جدید مانند اهالی‌

خلیج‌ شرقی‌ سانفرانسیسکو باید مقداری‌ آب‌بردارند که‌ سهم‌ نفرات‌ قبل‌ از آنها کاهش‌ نیابد یعنی‌ آنها به‌ نوعی‌ مصرف‌ کننده‌ درجه‌ دو شده‌اند. بنابراین‌ برای‌ پاسخگویی‌ به‌نیازهای‌ در حال‌ افزایش‌ باید سدهای ‌بیشتری‌ ساخته‌ شود. متاسفانه‌ در تخصیص‌اصلی‌، میزان‌ مصرف‌ برای‌ ماهیها هرگز درنظر گرفته‌ نشده‌ بود. فقط به‌ تازگی‌ حداقل ‌جریان‌ برای‌ حفاظت‌ از گونه‌های‌ در حال‌انقراض‌ تعیین‌ شده‌ است‌.

 

* در منطقه‌ Pacific Northwest و درکالیفرنیا درگیر چند پروژه‌ هستند؟

ـ مایک‌: در منطقه‌ Pacific Northwest ما برروی‌ 17 پروژه‌ کار می‌کنیم‌. از این‌ تعداد

9 پروژه‌ کوچک‌ مربوط به‌ حوضه‌ آبریزرودخانه‌ Skagit ، هفت‌ پروژه‌ مربوط به‌ حوضه‌رودخانه‌ Nook Sack و یک‌ پروژه‌ اجازه‌ مجددنیز برای‌ یک‌ پروژه‌ بزرگ‌ در روخانه‌ Skagitاست‌. این‌ پروژه‌های‌ کوچک‌ که‌ در منطقه‌ واشنگتن‌ قرار دارند، هر یک‌ پنج‌ مگاوات‌ برق‌تولید خواهد کرد. در کالیفرنیا ما مشغول‌ارزیابی‌ یک‌ مجوز برای‌ پروژه‌ بزرگی‌ بر روی‌رودخانه‌ Mokelumne و پروژه‌ مشابهی‌ برروی‌ روخانه‌ Tvolumne هستیم‌. در قسمت‌ فوقانی‌ آبریز رودخانه‌ Mokelumne نیر چندپروژه‌ در دست‌ داریم‌. به‌ علاوه‌ در کالیفرنیا ماارزیابی‌ ایجاد تغییراتی‌ در راهبری‌ یک‌ سدبزرگ‌ بر روی‌ رودخانه‌ Tvolumne را بر عهده‌داریم‌. این‌ پروژه‌، آب‌ شرب‌ شهر سانفرانسیسکو و نیز آب‌ برای‌ آبیاری‌ دو ناحیه‌از بزرگ‌ترین‌ نواحی‌ کشور را تامین‌ می‌کند.

 

* آزمایشگاههای‌ شما چه‌ نوع‌تحقیقاتی‌ را برای‌ حمایت‌ از راه‌ حلهای ‌زیست‌ محیطی‌ درنیروگاههای‌ آبی‌ ارایه‌می‌کنند؟

ـ مایک‌: مهمترین‌ طرح‌ دردست‌ بررسی‌،مطالعه‌ راههای‌ تخفیف‌ مشکلات‌زیست‌محیطی‌ برای‌ وزارت‌ انرژی‌آمریکاست‌. در این‌ تحقیق‌ ما به‌ اقصی‌ نقاطکشور سفر کرده‌ و برنامه‌های‌ موجود برای‌ این‌هدف‌ را مورد بازدید قرار دادیم‌ تا تعیین‌ کنیم ‌که‌ کدامیک‌ کارایی‌ خوبی‌ داشته‌ و کدامیک ‌مناسب‌ نیست‌. ما در زمینه‌ یافته‌های‌ خودگزارشی‌ نیز منتشر کردیم‌.

از وزارت‌ انرژی‌ خواسته‌ایم‌ که‌ برای‌ بهبودطراحیهای‌ استاندارد تله‌های‌ سبدی‌ وغربالهای‌ ماهی‌ از ما حمایت‌ کند تا به‌ حرکت‌ایمن‌ ماهیان‌ به‌ بالا دست‌ و پایین‌ دست‌کمک‌ شود. در دهه‌ 1970 هیلدبرانت‌ برنامه ‌زیست‌ محیطی‌ نیروگاههای‌ آبی‌ را در وزارت‌انرژی‌ آمریکا بنیان‌ نهاد. در اوایل‌ دهه‌ 1980ما با بررسی‌ وضعیت‌ در محل‌، به‌ تحقیق‌ درزمینه‌ روابط بین‌ ماهی‌ و سکونتگاه‌ پرداختیم‌و پروژه‌هایی‌ را نیز با اداره‌ شیلات‌ و حیات‌وحش‌ آمریکا در زمینه‌ نابودی‌ ماهیان‌در توربینها انجام‌ دادیم‌.

ما علاقه‌مندیم‌ که‌ کارها را در آزمایشگاه‌و در محل‌ انجام‌ دهیم‌. امروزه‌ کارهای‌ مدلسازی‌ نیز انجام‌ می‌دهیم‌. در حال‌ حاضرما چرخه‌ زیست‌ محیطی‌ گونه‌ Chinook ازماهیان‌ آزاد را با توجه‌ به‌ اطلاعات‌ موجودتحت‌ مدلینگ‌ قرار داده‌ایم‌. برای‌ مثال‌ اثرات‌شرایط مختلف‌ بر روی‌ مهاجرت‌ ماهیان‌، تخم‌ ریزی‌ و رشد تخمها را تعیین‌ می‌کنیم‌.سپس‌ با استفاده‌ از اطلاعات‌ و شرایط رودخانه‌Mokelumne در قبل‌ و بعد از ایجاد نیروگاه ‌آبی‌، می‌توانیم‌ تاثیرات‌ سدهای‌ جدید بر روی‌جمعیت‌ ماهیان‌ را پیشگویی‌ کنیم‌.

متاسفانه‌ بعضی‌ از اوقات‌ مسائل‌غیرقابل‌ حلی‌ نیز وجود دارد که‌ ناشی‌ از چند منظوره‌ بودن‌ سدهاست‌.

به‌ این‌ صورت‌ که‌ مثلا بعضی‌ از راه‌ حلهاضررهایی‌ برای‌ ماهیگیری‌ تفریحی‌ در پی‌دارد که‌ قابل‌ صرفنظر کردن‌ نیست‌. از این‌ روما وارد فرایندی‌ می‌شویم‌ که‌ بتوانیم‌ از طریق‌تعیین‌ بهترین‌ ترکیب‌ از کاربردهای‌ چندگانه ‌از سد، توازنی‌ برقرار کنیم‌. موضوع‌ دیگر این‌است‌ که‌ من‌ فکر می‌کنم‌ آزمایشگاههای‌ مادارای‌ تجربه‌ منحصر به‌ فردی‌ در زمینه‌ مواجه ‌شدن‌ با مسائل‌ و اهداف‌ چندگانه‌ است‌.

 

* آیا می‌توانید مثال‌ خوبی‌ از ایجادموفقیت‌آمیز این‌ توازن‌ ذکر کنید؟

ـ مایک‌: بله‌، یک‌ مثال‌ خوب‌ حوضه‌ آبریزرودخانه‌ اوهایو است‌. ما با صدور اجازه‌ برای‌26 سد در طول‌ 500 مایل‌ از رودخانه‌ مواجه‌بودیم‌. اثرات‌ تجمعی‌ این‌ پروژه‌ها آن‌ بود که‌کیفیت‌ آب‌ رودخانه‌ و بخصوص‌ اکسیژن ‌محلول‌ را شدیدا کاهش‌ می‌داد و ما بایدبهترین‌ ترکیب‌ از پروژه‌ها را مشخص‌ می‌کردیم‌ تا در کنار تاسیس‌ سد،محیطزیست‌ نیز حفاظت‌ شود. برای‌ این‌ کارتلفیقی‌ از مدلها را بکار گرفتیم‌ که‌ تاثیرمتقابل‌ بین‌ سدها را شبیه‌ سازی‌ کند و سپس‌بین‌ به‌ حداکثر رساندن‌ تولید برق‌ و حفاظت‌ ازاکسیژن‌ محلول‌ رودخانه‌، بهینه‌ سازی‌ انجام‌دادیم‌.

نتیجه‌گیری‌ خود را در اظهار نامه‌ اثرات‌زیست‌ محیطی‌ ارایه‌ کردیم‌ که‌ به‌ دلیل‌نظرات‌ اداره‌های‌ شیلات‌ و حیات‌ وحش‌ بحث‌به‌ دادگاه‌ کشیده‌ شد.

 

* چرا این‌ اداره‌ها نظرات‌ شما را به‌چالش‌ کشیدند؟

ـ مایک‌: این‌ موضوع‌، یک‌ مشاجره‌ سیاسی‌بود. این‌ اداره‌ها سعی‌ می‌کنند که‌ موضع‌ راسیاسی‌ کرده‌ و هیچ‌گونه‌ بحث‌ فنی‌ ارایه ‌نمی‌کنند. در این‌ مورد خاص‌ نیز اگر حفاظت‌100 درصدی‌ از کیفیت‌ آب‌ و منابع‌ ماهی‌ موردنظر باشد، ساخت‌ هرگونه‌ نیروگاه‌ آبی‌،غیرممکن‌ خواهد بود. این‌ در حالی‌ است‌ که‌تجزیه‌ و تحلیلهای‌ ما که‌ براساس‌ مدلینگ‌ کامپیوتری‌ صورت‌ گرفته‌ بود، نشان‌ می‌داد که‌می‌توان‌ به‌طور همزمان‌ از محیط زیست‌ تاحد استانداردها حفاظت‌ کرده‌ و انرژی‌ برق‌ آبی‌نیز تولید کرد. ابتدا سازندگان‌ تصور می‌کردندکه‌ شرایط ارایه‌ شده‌ از سوی‌ ما سخت‌ است‌ولی‌ سپس‌ آنها دریافتند که‌ گفته‌های‌ مادارای‌ پایه‌ و اساس‌ علمی‌ و فنی‌ بوده‌ و ساخت‌این‌ سدها به‌ صرفه‌ است‌.

نکته‌ تاسف‌ آور این‌ بود که‌ از 16 سدمذبور که‌ دارای‌ مجوز نیز بودند، فقط چند تاساخته‌ شد که‌ دلیل‌ آن‌ نیز مسائل‌ اقتصادی‌بود و نه‌ دلایل‌ زیست‌ محیطی‌ و سازندگان‌نتوانستند قراردادهایی‌ برای‌ فروش‌ برق‌ در منطقه‌، امضا کنند.

 

*در حال‌ حاضر چه‌ مطالعات‌ خاصی‌ درزمینه‌ راه‌حلهای‌ زیست‌محیطی‌ برای‌نیروگاههای‌ آبی‌ در دست‌ دارید؟

ـ مایک‌: کاری‌ که‌ در حال‌ حاضر برای‌ وزارت‌انرژی‌ آمریکا در دست‌ داریم‌ درباره‌ یک‌ سری‌مطالعات‌ موردی‌ برای‌ منابع‌ زیست‌ محیطی‌ وهزینه‌های‌ جدیدترین‌ نوع‌ تاسیسات‌ عبورماهی‌ است‌. ما می‌خواهیم‌ منافع‌ شیلاتی‌ این‌تاسیسات‌ و هزینه‌های‌ اجرای‌ این‌ سیستمهارا استخراج‌ کنیم‌. این‌ در حالی‌ است‌ که‌مطالعات‌ انجام‌ شده‌ در سال‌ 1992 راه‌حلهای‌ زیادی‌ را نشان‌ می‌دهد که‌ بعضی‌ از آنها دارای‌منافع‌ بسیار زیادی‌ نسبت‌ به‌ هزینه‌ بوده‌اند وبعضی‌ نیز دارای‌ منافع‌ کم‌ و یا حتی‌ صفر و یاهزینه‌ بسیار بالا بوده‌اند. این‌ مطالعات‌ موردی‌نشان‌ خواهد داد که‌ برای‌ هر سایت‌ خاص‌چگونه‌ می‌توان‌ بهترین‌ طراحی‌ را انجام‌ داد.

هدف‌ دیگر ما در این‌ مطالعات‌ موردی‌ آن‌است‌ که‌ راه‌ حلهای‌ مختلف‌ را بیان‌ کرده‌ وبگوییم‌ کدام‌ موفقیت‌آمیز بوده‌ و کدام‌ باشکست‌ مواجه‌ شده‌ و دلیل‌ شکست‌ آنها راتشریح‌ کرده‌ و بگوییم‌ در بیشتر موارد، کدام ‌سیستم‌ بهتر است‌. امیدواریم‌ که‌ تلاشهای‌ مااز دوباره‌ کاری‌ جلوگیری‌ کرده‌ و سازندگان‌اشتباهات‌ مشابهی‌ را در آینده‌ انجام‌ ندهند.به‌ علاوه‌ روشهای‌ پر هزینه‌ را که‌ نباید پیش‌از انجام‌ تحقیقات‌ محلی‌ بکار گرفته‌ شوند، معرفی‌ خواهیم‌ کرد.

 

* چه‌ کسی‌ با شما در زمینه‌ تعیین‌ هزینه‌روشهای‌ زیست‌ محیطی‌ همکاری‌می‌کند؟

ـ مایک‌: طرحی‌ که‌ برای‌ وزارت‌ انرژی‌آمریکا انجام‌ می‌دهیم‌ کار مشترک‌ آزمایشگاه‌ملی‌ ORNL و آزمایشگاه‌ ملی‌ مهندسی‌آیداهو (INEL) است‌ که‌ مهندسان‌ INELمطالعه‌ هزینه‌ها را بر عهده‌ داشته‌ و ما بیشتر مشغول‌ بررسی‌ منافع‌ هستیم‌. یکی‌ ازهمکاران‌ ما در بخش‌ انرژی‌ روی‌ گذرگاهی‌برای‌ ماهیان‌، کار کرده‌ است‌. او در حال‌ حاضردر تلاش‌ است‌ تا نحوه‌ ارزش‌ گذاری‌ جوامع‌ماهیان‌ را بیابد. این‌ بحث‌ موضع‌ مشکلی‌ است‌ چون‌ ارزشهای‌ زیادی‌ در حفظ یک‌جامعه‌ از ماهیان‌ موثر است‌. چون‌ علاوه‌ برمصارف‌ مستقیم‌ ماهی‌، موارد غیرمستقیم‌ نیزوجود دارد.

 

* چگونه‌ یک‌ اظهار نامه‌ زیست‌محیطی‌برای‌ پروژه‌های‌نیروگاه‌ آبی‌ تکمیل‌می‌شود؟

ـ مایک‌: معمولا ما برای‌ هر پروژه‌ یک‌اظهارنامه‌ تکمیل‌ می‌کنیم‌ ولی‌ FERC به‌ این‌جهت‌ حرکت‌ می‌کند که‌ ارزیابی‌ اثرات‌ بر روی‌کل‌ حوضه‌ آبریز انجام‌ شود. از آنجا که‌ تعدادزیادی‌ از پروژه‌های‌ نیروگاههای‌ آبی‌ ساخته‌شده‌ روی‌ حوضه‌ آبریز رودخانه‌ها، نسبتا کوچک‌ است‌، FERC تمایل‌ دارد که‌ همه‌ آنهارا جمع‌ کرده‌ و یک‌ ارزیابی‌ بزرگ‌ روی‌ کل‌حوضه‌ آبریز انجام‌ دهد. در اواخر دهه‌ 1980یکی‌ از این‌ ارزیابی‌ها را بر روی‌ حوضه‌ رودخانه‌ اوهایو و اخیرا نیز برای‌ حوضه‌Nooksack , Skagit انجام‌ داده‌ایم‌ که‌ هر دو درایالت‌ واشنگتن‌ بوده‌اند. این‌ گونه‌ ارزیابی‌های‌کلی‌ نه‌ تنها با صرفه‌تر بوده‌ بلکه‌ دولت‌ رامجبور می‌کند که‌ اثرات‌ جمعی‌ تعدادی‌ ازنیروگاههای‌ آبی‌ بر حوضه‌ یک‌ رودخانه‌ رامورد ارزیابی‌ قرار دهد. برای‌ این‌ کار بایدتاثیر متقابل‌ چند سد در مورد نابودی‌ کیفیت‌آب‌ یا توقف‌ مهاجرت‌ ماهیان‌ آزاد موردبررسی‌ قرار گیرد.

 

* بدترین‌ مشکلاتی‌ که‌ سازندگان‌ وکاربران‌ تاسیسات‌ نیروگاه‌ آبی‌ با آن‌مواجه‌ هستند، چیست‌؟

ـ مایک‌: در این‌ مورد، نامشخص‌ بودن‌قوانین‌، یکی‌ از مشکلات‌ بزرگ‌ است‌. طی‌چند سال‌ گذشته‌ چندین‌ بار قوانین‌، تغییرکرده‌ است‌. باید توجه‌ داشت‌ سازندگانی‌ که‌می‌خواهند سدهای‌ جدید طراحی‌ کرده‌ و بسازند باید برای‌ تایید، آنها را به‌ چندین‌موسسه‌ فدرال‌ و ایالتی‌ ارسال‌ کنند. این‌ دوره‌برای‌ سازندگان‌، زمان‌ سختی‌ خواهد بود چون‌آنان‌ باید با کابوس‌ قوانین‌ فدرال‌ و ایالتی‌مواجه‌ شوند.

مشکل‌ دیگر هزینه‌ عمومی‌ این‌ بررسی‌قانونی‌ است‌ یعنی‌ باید هزینه‌ای‌ برای‌ این‌فرایند طولانی‌ (از طراحی‌ تا ساخت‌ وراهبری‌) در نظر گرفت‌. این‌ هزینه‌ نیزنامشخص‌ است‌ چون‌ این‌ فرایند ممکن‌ است‌بین‌ 6 تا 10 سال‌ طول‌ بکشد و طی‌ این‌ مدت‌قوانین‌، چندین‌ بار تغییر کنند. به‌ علاوه‌سازندگان‌ نیز ترجیح‌ می‌دهند که‌ جز درمراحل‌ پایانی‌ این‌ فرایند، چیزی‌ راجع‌ به‌روشهای‌ کاهش‌ اثرات‌ زیست‌ محیطی‌ سدهافرا نگیرند. از این‌ رو برای‌ یک‌ سازنده‌ سد،مشکل‌ خواهد بود که‌ مقدار پولی‌ را که‌ بایدقرض‌ گرفته‌ و سود آن‌ را بپردازد، برآورد کند.

مشکل‌ سوم‌ این‌ است‌ که‌ امروزه‌تشکلهای‌ زیست‌ محیطی‌ نسبت‌ به ‌سازندگان‌ نیروگاههای‌ آبی‌ حساس‌ هستند.باید اذعان‌ کرد که‌ برای‌ سازندگان‌، شرایطسختی‌ به‌ وجود آمده‌ است‌ که‌ در بیشتر موارددلایل‌ قابل‌ قبولی‌ نیز ارایه‌ می‌شود. جمعیت‌ماهیان‌ آزاد در سواحل‌ غربی‌ و شرقی‌ با خطرمواجه‌ شده‌ است‌ و افراد شدیدا نگران‌ این‌موضوع‌ هستند. از این‌ رو از سوی‌ مردمی‌ که‌سدها را مشکل‌زا می‌دانند، فشار زیادی‌ برسازندگان‌ اعمال‌ می‌شود. در حال‌ حاضربعضی‌ از انجمنهای‌ زیست‌ محیطی‌ در تلاش‌هستند که‌ بعضی‌ از رودخانه‌ها را تحت‌ قوانین‌حفاظتی‌ فدرال‌ قرار داده‌ و از ساخت‌ سدهاجلوگیری‌ کنند.

ـ کوتانت‌: در بعضی‌ موارد مردم‌ تلاش‌می‌کنند که‌ سدهایی‌ که‌ جلوی‌ مهاجرت‌ماهیان‌ را گرفته‌اند و یا با کاستن‌ از جریان‌،مانع‌ مهاجرت‌ ماهیان‌ آزاد جوان‌ به‌ پایین‌دست‌ سد شده‌اند را بر چینند. این‌ تلاشهامنجر به‌ برچیدن‌ یک‌ سد کوچک‌ در ناحیه‌Olympic Peninsula شده‌ و سدهای‌ دیگر رانیز با مشکلاتی‌ مواجه‌ کرده‌ است‌ مثلا سد رودخانه‌ Snake برچیده‌ نخواهد شد ولی‌مجبور شده‌ است‌ شرایطی‌ ایجاد کند که‌جریانی‌ شبیه‌ رودخانه‌، ماهیان‌ آزاد جوان‌ را به‌دریا برساند. هزینه‌ برچیدن‌ و یا انجام‌ چنین‌اصلاحاتی‌ بسیار زیاد است‌. چنین‌ اعمالی ‌باعث‌ شده‌ است‌ که‌ تجارت‌ سدسازی‌ بسیارحساس‌ شود.

 

* آیا آزمایشگاههای‌ ORNL در مقابل‌پیشنهاد طرح‌ سد برای‌ نیروگاههای‌ آبی‌نیز اعلام‌ نظر می‌کند؟

ـ مایک‌: باید گفت‌ که‌ بعضی‌ از این‌پروژه‌های‌ پیشنهادی‌ اساسا نباید ساخته‌شوند چون‌ محل‌ آنها مناسب‌ نیست‌. بعضی‌ ازآنها مشکلات‌ غیرقابل‌ حلی‌ دارند. به‌ عنوان‌مثال‌ سد در تقابل‌ با جریان‌ ماهیان‌ و یا فرهنگ‌ بومیان‌ آمریکاست‌. در این‌ موارد ما به‌FERC پیشنهاد می‌کنیم‌ که‌ پروژه‌ اجرا نشود.

ـ کوتانت‌: ناراحت‌ کننده‌ خواهد بود پروژه‌ای‌که‌ برای‌ سدسازی‌، مناسب‌ به‌ نظر می‌آید به‌یکی‌ از این‌ دلایل‌ متوقف‌ شود. مثلا در منطقه‌Northwest محلی‌ خالی‌ از ماهیان‌ مقیم‌ قرار داشت‌ که‌ برای‌ سدسازی‌ عالی‌ بود ولی‌ به‌دلیل‌ قرار گرفتن‌ در ناحیه‌ای‌ که‌ برای‌ قبایل ‌بومی‌ آمریکا مقدس‌ به‌ شمار می‌رفت‌،مشکل‌ آفرین‌ شد چون‌ این‌ قبایل‌ از فرهنگ‌خود جدا نمی‌شوند و احتمالا سازنده‌ سد بایداز تصمیم‌ خود منصرف‌ شود.

 

* اگر توضیح‌ خاصی‌ دارید بفرمایید؟

ـ کوتانت‌: در تعداد زیادی‌ از موارد می‌توان‌ بایک‌ سرمایه‌ گذاری‌ نسبتا کم‌ در تحقیقات‌،بیشتر مسائل‌ مطرح‌ شده‌ را حل‌ کرده‌ و درهزینه‌های‌ طولانی‌ مدت‌، صرفه‌ جویی‌ کرد.البته‌ برای‌ بررسی‌ این‌ موارد به‌ اقتصاددانان‌ نیاز است‌. در یک‌ تحقیق‌ موفق‌ بایدسدسازان‌، سازندگان‌ دستگاهها و محققان‌دست‌ در دست‌ یکدیگر بدهند تا بتوان‌ یک‌طراحی‌ استاندارد در راستای‌ حفاظت‌ ازمحیط زیست‌ انجام‌ داده‌ و با تایید موافقتنامه‌ها باعث‌ تشویق‌ اعمال‌ این‌گونه‌مسائل‌ در بیشتر سدها شد. هر چند دولت‌ درزمینه‌ چنین‌ تحقیقاتی‌، سرمایه‌ گذاری‌می‌کند ولی‌ میزان‌ این‌ سرمایه‌ گذاریها کم‌بوده‌ و باید این‌ تحقیقات‌ با همکاری‌ آزمایشگاههای‌ دولتی‌، سازندگان‌ سد ودستگاههای‌ نیروگاهی‌ و نیز سازمانهای‌قانونگذار انجام‌ شود.

ـ مایک‌: من‌ معتقدم‌ که‌ برای‌ فراگیر شدن‌نیروگاههای‌ آبی‌ به‌ عنوان‌ یک‌ منبع‌ انرژی‌برای‌ آمریکا باید سه‌ نیاز شامل‌ تحقیق‌ وتوسعه‌، آموزش‌ و قوانین‌ صحیح‌ و معین‌برآورده‌ شود

احتمالا پیشرفت‌ در هر سه‌ زمینه‌ به‌سرعتی‌ که‌ ما تصور می‌کنیم‌ به‌ دست‌ نخواهدآمد ولی‌ در جهت‌ درست‌ به‌ پیش‌ خواهدرفت.

 

تولید نفت و بنزین از طریق زباله های گیاهی:

 

پژوهشگران درصددند با استفاده از زباله گیاهی و تغییر ژنتیکی میکروب، بنزین و نفت تولید کنند

به گزارش سرویس بین‌الملل «تابناک»، پژوهشگران شرکت‌های بیوتکنولوژی در «دره سیلیکون» که منطقه‌ای در جنوب شرقی سانفرانسیسکو است، درصددند با استفاده از زباله‌های گیاهی و تغییر ساختار ژنتیکی باکتری‌ها و مخمرهای آبجو از طریق فناوری ژنتیک، بنزین و نفت تولید کنند.

دره سیلیکون، 80 کیلومتر بین سانفرانسیسکو و سان خوزه و 20 کیلومتر بین اقیانوس آرام و خلیج سافرانسیسکو وسعت دارد. انقلاب دیجیتالی از این منطقه آغاز شد و بالغ بر هفت هزار کنسرسیوم بزرگ الکترونیکی، نرم‌افزاری و اینترنتی از جمله اینتل، آپل، هولت پاکارد، ابی، یاهو، گوگل جهان را از این منطقه متحول کردند.

هم اکنون این احتمال نیز هست که در سال‌های آینده انقلاب بعدی نیز از دره سیلیکون آغاز شود.

 

سرمایه داران دره سیلیکون این بار رؤیای تولید نفت و بنزین در سر می‌پروانند و شرکت‌های بیوتکنولوژی درصددند با استفاده از زباله‌های گیاهی و تغییر ساختار ژنتیکی باکتری‌ها و مخمرهای آبجو از طریق فناوری ژنتیک بنزین و نفت تولید کنند.

 

از آنجا که هم‌اکنون هیچ کس نمی داند ذخایر نفت جهان با چه سرعتی پایان خواهند یافت و اطلاعات دقیقی در مورد ذخایر واقعی نفت در کره زمین نیز وجود ندارد و کشورهای صادرکننده نفت (اوپک) نیز دقیقا میزان ذخایر خود را اعلام نمی‌کنند، جهان به دنبال جایگزینی برای نفت و بنزین است.

 

این در حالی است که تلاش برای تولید و عرضه انرژی‌هایی چون «سوخت هیدروژنی»، «اتانول»، «سلول‌های سوختی» و برق نیز هنوز پایان نیافته است و از سوی دیگر، این‌گونه انرژی‌ها نیز عیوب و نواقص خاص خود را نیز دارند.

از یک طرف حمل و ذخیره سوخت هیدروژنی سخت است و از سوی دیگر، تولید اتانول نیز در رقابت با کشت مواد غذایی است و خودروهای برقی نیز هنوز از یک دستگاه شارژ برخودار نیستند که راندمان مورد نظر را داشته باشد.

 

از سوی دیگر، مشکل اصلی در این‌گونه انرژی‌ها، این است که برای مصرف و عرضه آن به یک ساختار زیربنایی کاملا جدید از جمله لوله‌ها و خطوط انتقال جدید، پایگاه‌های جدید عرضه و موتورهای جدید خودرو نیاز است.

بدین خاطر، شرکت‌های بیوتکنولوژی چون «آمیریس» و «ال.اس.9» بر این باورند که در برابر نفت، ماده سوختی ایده‌آل‌تری نیست.

 

نفت به آسانی قابل حمل بوده و میزان انرژی آن بسیار بالاست و قرن‌های متمادی در اختیار انسان بوده است، اما چنانچه این ماده در حد بی‌نهایت در اختیار بود و به علاوه، مصرف آن همراه با ضرر برای محیط زیست انسان نبود، ایده‌آل‌ترین ماده سوختی بود.

 

مؤسسات‌ «آمیریس» و «ا ل.اس.9»، میکروب‌ها را به گونه‌ای تغییر دادند تا بتوانند با استفاده از شکر، مواد سوختی و انرژی‌زا برای سوخت خودرو تولید کنند، در حالی که «ا ل.اس.9» به ویژه از باکتری‌های «اشریشیا کولی» که تغییر ژنتیکی داده شده‌اند، به عنوان تولیدکنندگان مواد سوختی استفاده می‌کند، «آمیریس»، مخمر آبجو را برای تولید چنین موادی در اختیار گرفته است.

 

«اووه زاور»، میکروب شناس که در دانشگاه فنی زوریخ بر سیستم متابولیسم میکروب‌ها تحقیق می‌کند، می‌گوید، کیفیت روغن تولید شده از طریق میکروبی بسیار مطلوب است.

«زاور» که مشاور علمی مۀسسه «ال.اس.9» نیز هست، افزود: این نوع «روغن سینتیک» حتی بهتر از روغن و نفت خام معمولی است.

 

به گفته این کارشناس، در حالی که نفت خامی که از زمین بیرون آورده می‌شود، کیفیت‌های متفاوتی دارد، اما در روش تولید میکروبی نفت و ماده سوختی، می‌توان نوع مورد نظر ماده سوختی را در شکل خالص آن تولید و عرضه کرد.

 

از آنجا که تولید اتانول از چغندر قند و یا ذرت، باعث گرانی قیمت مواد غذایی و در نتیجه اعتراضات در برخی از کشورهای در حال توسعه و در آستانه توسعه شده است، آمیریس و ال.اس.9، تلاش دارند تا به جای تغذیه میکروب‌های مورد نظر با شکر و تبدیل این ماده خوراکی به سوخت و انرژی، در آینده از سلولز و زباله‌های گیاهی بخش کشاورزی به عنوان خوراک میکروب‌ها استفاده کنند.

 

از سوی دیگر به گفته زاور، زباله‌های گیاهی که در حد بالایی سلولز دارند، تنها ماده خامی هستند که به اندازه کافی و مورد نیاز برای تولید سوخت و انرژی از طریق میکروب‌ها وجود دارند. سلولز یک مولکول بزرگ از «پلی‌ساخارید» است که از تعداد بی‌شماری از واحدهای قند تشکیل شده است.

 

پیش از این‌که باکتری‌های تولید کننده نفت بتوانند از سلولز تغذیه کنند، سلولز باید به عناصر تک قندی تبدیل شود. به گفته زاور هم‌اکنون نیز راهکارهای مطلوبی برای این تبدیل هست، اما این روش در مقایسه با استخراج و تولید نفت معمولی از زمین، پرهزینه است.

بدین خاطر امکان تبدیل ارزان و بهینه سلولز و زباله‌های گیاهی به تک قندی‌ها، نقش مهمی در تعیین قیمت یک بشکه نفت سینتیک دارد.

 

«آلکساندر اشتاین بوشل»، میکروب شناس مؤسسه میکروب شناسی مولکولی و بیوتکنولوژی دانشگاه مونستر می‌گوید: ما روی تولید باکتری‌هایی کار می‌کنیم که از زباله‌های گیاهی تغذیه کرده و بنزین تولید کنند.

اشتاین بوشل افزود: هر کس بتواند چنین باکتری تولید کند، تحولی ایجاد کرده است که برای وی میلیاردها سود همراه خواهد داشت.

 

این کارشناس دانشگاه مونستر با ابراز امیدواری از این‌که این امر در پنج سال آینده رخ خواهد داد، می‌گوید: این امر به میزان سرمایه‌گذاری در این تحقیقات و پژوهش‌ها بستگی دارد.

از دیدگاه اشتاین بوشل، تحقیقات و پژوهش در این بخش، در آمریکا و چین که تقاضای بنزین آن رو به افزایش است، بیشتر از آلمان هست.

 

شرکت «ال.اس.9» هم‌اکنون یک راکتور و تانک 1000 لیتری دارد که هر هفته به اندازه یک بشکه نفت معمولی تولید می کند.

با توجه به این‌که این راکتور در 7/3 متر مربع مستقر است، برای تأمین نفت مورد نیاز آلمان از طریق میکروبی و سینتیک (حدود 747 میلیون بشکه در سال 2007 میلادی)، بالغ بر 53 کیلومتر مربع زمین برای استقرار راکتورها، مورد نیاز است.

 

شرکت آمیریس قصد دارد تا سال 2010 میلادی، یک نوع سوخت دیزلی تولید کند که نسبت به دیزل معمولی با ثبات‌تر است و 80 درصد کمتر گاز گلخانه ای دارد. بنا بر ادعای این شرکت، این نوع دیزل و بنزین را می‌توان در تأسیسات کنونی تولید بیواتانول تولید کرد.

آمیریس می‌خواهد بدین خاطر یک قرارداد با شرکت برزیلی «کریستالسو» که یکی از بزرگترین شرکت‌های تولید کننده بیواتانول در این کشور است، ببندد.

 

به گفته زاور، تولید دیزل از قند، صرفا گام موقتی است و شرکت‌ها قصد داشتند از این طریق در حد امکان سریع نشان دهند که فناوری آنها موفق و قابل استفاده است.

زاور افزود: از آنجا که برزیل تصمیم سیاسی برای پایان وابستگی نفتی خود و رویکرد کامل به تولید بیواتانول با استفاده از قند و شکر را گرفته است، این کشور از مشخصه‌های مطلوبی برخوردار است، اما هدف اصلی همچنان تولید نفت از زباله‌های گیاهی است.

 

شرکت « ال.اس.9» نیز اهداف بلندپروازانه ای دارد و می‌خواهد در سه تا پنج سال آینده یک ماده سوختی تولید و آن را با قیمت رقابتی هر بشکه چهل تا پنجاه دلار به بازار عرضه کند.

با توجه به قیمت هر بشکه نفت خام که به سمت 140 دلار رو به افزایش است، زمان به سود شرکت‌هایی چون آمیریس و ال.اس.9 پیش می‌رود.

 

مؤسسه فرانسوی «آی.پی.پی» پیش‌بینی می‌کند که قیمت هر بشکه نفت خام تا سال 2015 میلادی حتی تا سیصد دلار افزایش یابد، اما این امکان هست که تا آن زمان شرکت‌های مستقر در دره سیلیکون، نفت سینتیک خود را به بازار عرضه کنند.

 

 

 

 

پروژه های انجام شده در ایران:

=پروژه ی شیراز:

مدیریت: دفتر انرژی زیست‌توده

 تاریخ شروع : 1382

 تاریخ پایان :1384

 محل اجرا پروژه: شهرهای مشهد و شیراز

 

نتایج حاصل از اجرا پروژه:

·      برآورد توان ذاتی تولید بیوگاز از زباله های شهری در شهرهای شیراز و مشهد

·      مدلسازی تولید گاز در دفنگاه های شیراز و مشهد

·      انجام مطالعات اقتصادی احداث نیروگاه برای هر دو نیروگاه

·      تعیین مشخصات فنی تجهیزات برای هر دو نیروگاه

        شرح پروژه:

           این پروژه در چند مرحله به اجرا درآمد که عبارتند از:

مطالعات مقدماتی و مطالعات امکان سنجی ارزیابی های اقتصادی طراحی مفهومی و در نهایت تهیه اسناد مناقصه اجرائی طرح

 در مرحله مطالعات مقدماتی مبانی طراحی دستگاههای مهندسی زباله و سامانه های جمع آوری و انتقال بیوگاز وشناخت فناوری های تولید انرژی و برق از بیوگاز دفنگاه زباله و روشهای مطالعاتی میدانی و اندازه گیری وپایش گاز دفنگاه ارائی گردید.

 درمرحله مطالعات امکان سنجی برآورد توان ذاتی تولید بیوگاز از زباله شهری مشهد، مدلسازی تولید گاز در دفنگاه زباله مشهد، پیش بینی روند تولید گاز در آینده، برآورد توان الکتریکی قابل نصب در دفنگاه مشهد،ارزیابی فنی تجهیزات تولید برق از گاز دفنگاه و معرفی مناسب ترین مدلهای موتور ژنراتور تجاری موجود برای نصب در دفنگاه زباله شهری انجام گردید.

 در مرحله بررسیهای اقتصادی بر اساس نتایج مطالعات امکان سنجی به بررسهای اقتصادی و استفاده و از کل گاز شبکه های جمع آوری بیوگاز و فروش برق تولیدی به شبکه برق سراسری انجام گردید.

 در مرحله طراحی خط انتقال گاز ده دستگاه به محل نیروگاه، ایستگاه تقویت فشار، مشعل مرکزی سوزان گازهای اضافی، فرآیند کلی پالایش گاز، شالوده و شاختمان استقرار موتور ژنراتور و صدمات تاًسیسات نیروگاه به همراه سامانه حفاظت الکتریکی و اتصال نیروگاه به شبکه طراحی گردید.

برای پروژه شیراز نیز بجز بخش طراحی فوق الذکر بقیه مراحل شامل مطالعات مقدماتی مطالعلت امکان سنجی و ارزیابی اولیه اقتصادی اجرا گردید.

مشخصات فنی پروژه :

اولین گام در مسیر اجرای پروژه ، تعیین ترکیب مواد تشکیل دهنده مواد زائد شهری در دفنگاههای شهرهای مشهد و شیراز بود.جدول 2 این مقایسه را ارائه میکند.

 

 

 

در بررسیهای صحرایی بر روی گاز محل دفن زباله مشهد، شدت جریان گاز، درصد حجمی متان، دما و فشار گاز اندازه‌گیری شد.

 

 

 

در برآورد توان الکتریکی قابل نصب، با دو موضوع مهم مواجه هستیم. نخست، توان الکتریکی قابل بهره برداری در زمان حال و موضوع دوم، توان قابل دستیابی در درازمدت است. برای تعیین دوره زمانی در محاسبه توان قابل نصب در دفنگاه مشهد و شیراز، از عمر مفید موتور-ژنراتور های بیوگازسوز بعنوان مبنای کار استفاده شده‌است. عمر مفید موتور-ژنراتورهایی که با گاز دفنگاه کار میکنند،10 سال درنظر گرفته می‌شود. بنابراین، باید توانی که در 10 سال آینده قابل دستیابی باشد، برآورد گردد، این موضوع بنوبة خود وابسته به شدت جریان گاز دفنگاه در آن زمان است. بمنظور پیش‌بینی توان قابل نصب و قابل‌اعتماد در سال 1394(2015 میلادی)، اقدام به برآورد آهنگ انرژی ناخالص از روی نتایج مدلسازی تولید گاز دفنگاه شده است.

 

 

درباره جداول بالا، این نکته باید عنوان شود که فرضیات انتخاب شده برای توان قابل تولید الکتریکی برمبنای تجارب و داده های موجود در مراجع هستند که بطور خلاصه عبارتند از:

-                راندمان موتور-ژنراتور های بیوگازسوز معمول: بازده حدود 30%

-                عمر مفید موتور-ژنراتور براساس 100.000ساعت کارکرد مفید دستگاه و

-                با فرض 7500 ساعت کار مفید در هر سال، معادل 13 سال

 بدست آمده است. بنابراین با فرض نصب موتور-ژنراتور در سال 1384، سال 1397 بعنوان سال هدف (پایان دوره بهره‌برداری مفید) درنظر گرفته شد.

برای مطالعه شهر مشهد حدود 16 گزارش شامل گزارشات طراحی، ارائه نقشه های جزئیات سامانه های جمع آوری گاز، ابنیه و سامانه های انتقال برق تهیه و ارائه گردید . همچنین برای شهر شیراز نیز 6 گزارش در حد مطالعات فنی و اقتصادی تهیه شده است.

پروژه ی سراسری :

 

تاریخ شروع پروژه : 1384

پیش بینی زمان خاتمه پروژه : 1388

محل اجراء پروژه : سراسر کشور

 

اهداف پروژه :

-      پتانسیل سنجی منابع زباله های جامد شهری در شهرهای کشور (شهرهای با جمعیت بالاتر از 250 هزار نفر)

-      امکان سنجی اولیه 20 سایت و اولویت بندی و انتخاب 10 سایت برتر و انتخاب و طراحی اولیه دو نیروگاه با دو تکنولوژی متفاوت جهت نصب و راه اندازی 10 مگاوات نیروگاه در دو شهرکشور

-      مطالعه و بررسی انواع فن آوری های موجود استحصال انرژی و انتخاب فن آوری های بهینه با توجه به فاکتورها و شرایط بومی کشور

-      انجام مطالعات و طراحی پایه نیروگاه های قابل نصب با فن آوری های متناسب و بومی در ایران در دو شهر دارای پتانسیل بالا

-      انجام مطالعات اقتصادی و زیست محیطی احداث دو نیروگاه مذکور

 

شرح پروژه :

پسماندهای جامد تماماً موادی زایدی هستند که از فعالیتهای انسانی و حیوانی، که معمولاً به صورت بی‎استفاده و یا ناخواسته دور ریخته می‎شوند، حاصل می‎گردند. اما آن چه جمع‎آوری و دفع زباله را به کاری ضروری و اجتناب ناپذیر بدل کرده، رعایت بهداشت است. بخش زیادی از مواد زاید شهری خصوصیاتی دارند که بنا بر آن خصوصیات ماندنشان در محیط زندگی سلامت انسان و موجودات زنده را به خطر انداخته موجب بروز مشکلاتی در محیط‎های انسانی می‎شوند. آلودگی هوا، خاک، آبهای سطحی و زیرزمینی، همچنین پدید آمدن محیطی مناسب برای زندگی حشرات و حیوانات موذی و تکثیر آنها از مهمترین مشکلات ناشی از دفع غیربهداشتی زباله هستند که هر یک می‎توانند آرامش و سلامت شهروندان را با خطر مواجه کنند، یا بیماریهای کشنده و حتی مرگ و میر همگانی را در جامعه شیوع دهند. در طی 30 سال آینده جمعیت سیاره زمین 2 الی 3 بیلیون نفر افزایش خواهد یافت. بسیاری از این افراد در کشورهای در حال توسعه زندگی خواهند کرد. تا آن زمان زباله‎های شهری به بیش از چهار برابر افزایش یافته و 70 درصد جمعیت جهان را جمعیت شهری تشکیل ‎می‎دهد. در کشورهای در حال توسعه مواد آلی حدود 50 الی 75 درصد میزان کل مواد زائد تولیدی را تشکیل می‎دهند. فقدان روش‎های صحیح دفع این مواد مشکلات بهداشتی بسیار جدی و مهمی را در دنیای امروز بوجود آورده است.

آخرین مرحله از مدیریت موادزاید، دفع آن است. منظور از دفع زباله، پاک کردن زباله از محیط زندگی انسانی و یا تبدیل آن به موادی است که دیگر خاصیت مواد زاید را نداشته باشند. این مرحله از مدیریت از نظر زیست محیطی اهمیت دارد، زیرا استفاده از روش های مناسب برای دفع زباله، از بروز مشکلات متعدد و ایجاد انواع آلودگی ها تا مدت طولانی جلوگیری می کند. شیوه های دفع زباله متنوع هستند: تلنبار کردن (دفن سطحی)، سوزاندن در فضای آزاد، استفاده از دستگاههای زباله سوز، دفن بهداشتی زباله، کمپوست کردن، بازیافت و استفاده در تغذیه دام طیور، که از انواع روشهای بهداشتی و غیربهداشتی دفع زباله در کشور محسوب می شوند. در هر شهری می توان از یک یا چند روش برای دفع زباله استفاده کرد.

اکنون بیش از 950 واحد تولید انرژی در دفنگاههای جهان درحال بهره برداری هستند. یکی از عرصه های فراهم شده از سوی پروتکل کیوتو، بازار اعتباری کربن[1] است که نوعی پشتوانه مالی برای طرحهای تولید انرژی های تجدید پذیر و کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن بواسطه جایگزینی از منابع فسیلی، فراهم می‌آورد. بدین ترتیب پیش‌بینی می‌شود تا سال 2010 ظرفیت تولید برق از گاز دفنگاه به 9000 مگاوات برسد.

تولید انرژی از زباله­های شهری از یکطرف لازمه مدیریت صحیح و اصولی زباله­های شهری می­باشد و از طرف دیگر دارای درآمدزایی کافی می­باشد. دفتر انرژی زیست توده از سال 1385 بررسی و امکان­سنجی تولید انرژی از زباله­های شهری برای شهرهای با جمعیت بالاتر از 250000 نفر را آغاز نمود. برای اینکار یک مشاور ایرانی با همکاری یک شرکت مشاور خارجی عهده­دار اجرای طرح گردیدند.

 

خلاصه اقدامات تا کنون :

-          مطالعه وضع موجود 30 شهر

-          تعیین روش پتانسیل سنجی و تدوین اطلس

-          نقشه­های تولید انرژی با فناوری­های مختلف

-          امکان سنجی تولید برق در شهر رشت

-          پیش امکان سنجی 19 شهر

=پروژه ی سراسری 2:

تاریخ شروع پروژه : 1384

پیش بینی زمان خاتمه پروژه : 1388

محل اجراء پروژه : سراسر کشور

 

اهداف پروژه :

-      ترویج فرهنگ استفاده از منابع زیست توده در تولید انرژی و سوخت از طریق شناخت قوانین و مقررات و ارائه پیشنهادات لازم

-      بررسی های اقتصادی و فنی فناوریهای متناسب با استحصال انرژی از منابع زیست توده و راههای گسترش آنها

-      ترغیب بخش خصوصی جهت سرمایه گذاری در اجرای پروژه های استحصال انرژی از منابع زیست توده در کشور از طریق ارائه اطلاعات کاربردی

-      شناسایی شرکتها و سازمانها و مراکز (دولتی و خصوصی) دست اندرکار زیست توده به لحاظ فنی، اقتصادی و اجتماعی (پتانسیل سنجی امکانات)

-      شناخت ظرفیتها و منابع استحصال انرژی زیست توده و ایجاد بانک اطلاعاتی مربوط به دیدگاه استحصال انرژی

-      تهیه اطلس انرژی زیست توده در کل کشور

 

شرح پروژه :

مطالعه پتانسیل و تدوین اطلس منابع زیست توده باستثنای زباله های شهری بتوسط یک شرکت مشاور ایرانی با همکاری یک شرکت خارجی در حال اجراست. در حال حاضر با توجه به کمبود اعتبارات فقط مطالعه فاضلاب شهری در حال انجام می­باشد.

خلاصه اقدامات تا کنون :

-      انتخاب مشاور و نظارت بر مطالعات وی

-      انجام مطالعات مربوط به وضعیت جهانی بهره برداری از منابع زیست توده و سیاست­های کشورهای جهان بهمراه رویه­های جهانی پتانسیل سنجی

=پروژه ی ساوه:

 

 

 

 

1-          مقدمه :

  1. محدودیت منابع انرژی و مشکلات ناشی از مصرف سوخت های فسیلی ، رشد بی رویه جمعیت شهرها و افزایش جمعیت آنها از یک طرف و ازدیاد مصرف از طرف دیگر باعث شده است که حجم وسیع زباله های آلی تولیدی سلامت جامعه بشری را به خطر اندازد. زباله ها و فاضلاب ها از معضلاتی هستند که امروزه گریبان اکثر شهرها خصوصاً کلان شهرها را گرفته اند. لذا اتخاذ سیاست های مناسب جمع آوری و تبدیل این مواد زائد آلی از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به تر بودن زباله های کشور و حجم وسیع فاضلابهای تولیدی در شهرها و مناسب بودن روش هضم بی هوازی و تولید بیوگاز جهت استحصال انرژی از این مواد آلی، احداث نیروگاههای بیوگاز می تواند نقش به سزایی در تولید انرژی و حفظ محیط زیست داشته باشد.
  2. توجه به فرآیند تولید انرژی از منابع زیست توده نه تنها به دلایل اقتصادی، بلکه به دلایل زیست محیطی بسیار جذاب است. فراوانی مناسب، دسترسی آسان، مزایای اقتصادی زیست محیطی باعث شده است که زیست توده جایگاه مناسبی را در میان انرژیهای نو در جهان داشته باشد.
  3. نمایی از سایت ساوه

2-          اهداف پروژه:

  1. اولین نیروگاه بیوگازی ایران (راکتور بیوگازی) به منظور تولید انرژی از پسماندهای آلی جامد و مایع شامل زباله خانگی و فاضلاب شهری،‌پساب کشتارگاه به منظور احداث نیروگاه 460 کیلوواتی برق
  2. حفظ محیط زیست
  3. نمایش عملکرد و ایجاد مستندات لازم جهت تشویق و ترغیب بخش های خصوصی و دولتی جهت سرمایه گذاری در این زمینه
  4. کسب تجربه مدیریتی جهت مدیریت بر فرآیند طراحی،‌ساخت و نظارت نیروگاه بیوگازی
  5. اجرای این پروژه پایلوت می تواند یک امکان سنجی برای توسعه و کاربرد چنین سیستم هایی در نقاط مختلف کشور باشد .
  6. تولید کود و آب از محصولات جانبی پروژه بوده که نقش به سزایی در توسعه فضای سبز و کشاورزی خواهد داشت .

 

3-          شماتیک و نحوه اجرایی پروژه :

  1. مراحل اجرای پروژه پایلوت زیست توده در سایت ساوه به شرح ذیل می باشد:
  2. انجام مطالعات امکان سنجی
  3. اخذ مشاور و تهیه طرح اجرایی
  4. اخذ پیمانکار ساخت
  5. اجرای پروژه
  6. ساخت و راه اندازی
  7. نظارت بر اجرای پروژه

 

4-          مشاوران و پیمانکاران پروژه :

  1. در صورت مبادله موافقت نامه بین سازمان انرژیهای نو ایران و سازمان مدیریت و برنامه ریزی وتأیید مطالب مربوط به نیروگاه ساوه اقدامات لازم جهت اخذ مشاور وتهیه طرح اجرایی و سپس اخذ پیمانکار به عمل خواهد آمد.

 

  1. آزمایشگاه سایت ساوه

 

5-          خلاصه فعالیت های انجام گرفته در طی دوره (مهر ، آبان و آذر):

  1. 1-5- درراستای پروژه :
  2. ادامة پیگیری جهت تکمیل بخش اقتصادی مطالعات امکان سنجی و طراحی مفهومی نیروگاه ساوه و پیگیری جهت ارجاع آن به مشاور
  3. شروع مطالعات هضم قلیایی مزوفیلیک زباله های شهری در راکتور آزمایشگاهی به صورت Batch
  4. سفارش ساخت پایلوت بیودیزل به پیمانکار
  5. انتخاب شده

 

 

  1. 2-5- عملیات عمرانی سایت :
  2. پیگیری تهیه مدارک مورد نیاز برای صدور سند تفکیکی زمین سایت
  3. انجام فعالیتهای ساختمانی و تکمیل ساخت سرویس و آبدارخانه برای نگهبانی و نمایشگاه انرژیهای نو سایت
  4. تکمیل ساخت پروفیل های کلکتور های خورشیدی
  5. انجام فعالیت مونتاژ نهایی 70 کلکتور خورشیدی سیستم گرمایش مرکزی سایت ساوه

 

  1. 3-5- تفاهم نامه با سایر مراکز :
  2. انجام مطالعات هضم بیهوازی و تولید انرژی از پساب قبل از کوره خشک کن مجتمع شیر و دام کنگاور کرمانشاه جهت انتخاب فناوری مناسب و ارسال آن
  3. ادامة همکاری با معاونت آب و فاضلاب کشور و تکمیل امکان سنجی تولید انرژی از تصفیه خانه­ فاضلاب تبریز
  4. همکاری با سازمان آموزش فنی و حرفه ای کشور جهت ایجاد رشته هایی از انرژی های نو در مرکز فنی و حرفه ای شهر صنعتی کاوه
  5. همکاری و شروع مطالعات امکانسنجی تولید انرژی از لجن تصفیه خانه های فاضلاب اصفهان

 

6-          پیشرفت فیزیکی :

  1. پیشرفت فیزیکی پروژه تا کنون (15) درصد می باشد .

 

7-          پیش بینی زمان خاتمه پروژه :

  1. پایان سال 1388

 

 

         

 

 

 

 

 

مدیریت: دفتر انرژی زیست‌توده

تاریخ شروع : 1382

تاریخ پایان :1384

محل اجرا پروژه: شهرهای مشهد و شیراز

نتایج حاصل از اجرا پروژه:

• برآورد توان ذاتی تولید بیوگاز از زباله های شهری در شهرهای شیراز و مشهد

• مدلسازی تولید گاز در دفنگاه‌های شیراز و مشهد

• انجام مطالعات اقتصادی احداث نیروگاه برای هر دو نیروگاه

• تعیین مشخصات فنی تجهیزات برای هر دو نیروگاه

شرح پروژه:

این پروژه در چند مرحله به اجرا درآمد که عبارتند از:

مطالعات مقدماتی و مطالعات امکان سنجی ارزیابی های اقتصادی طراحی مفهومی و در نهایت تهیه اسناد مناقصه اجرائی طرح

در مرحله مطالعات مقدماتی مبانی طراحی دستگاه‌های مهندسی زباله و سامانه‌های جمع آوری و انتقال بیوگاز وشناخت فناوری‌های تولید انرژی و برق از بیوگاز دفنگاه زباله و روش های مطالعاتی میدانی و اندازه‌گیری وپایش گاز دفنگاه ارائی گردید.

درمرحله مطالعات امکان سنجی برآورد توان ذاتی تولید بیوگاز از زباله شهری مشهد، مدلسازی تولید گاز در دفنگاه زباله مشهد، پیش بینی روند تولید گاز در آینده، برآورد توان الکتریکی قابل نصب در دفنگاه مشهد، ارزیابی فنی تجهیزات تولید برق از گاز دفنگاه و معرفی مناسب‌ترین مدل‌های موتور ژنراتور تجاری موجود برای نصب در دفنگاه زباله شهری انجام گردید.

در مرحله بررسی‌های اقتصادی بر اساس نتایج مطالعات امکان سنجی به بررسی‌های اقتصادی و استفاده و از کل گاز شبکه‌های جمع آوری بیوگاز و فروش برق تولیدی به شبکه برق سراسری انجام گردید.

در مرحله طراحی خط انتقال گاز ده دستگاه به محل نیروگاه، ایستگاه تقویت فشار، مشعل مرکزی سوزان گازهای اضافی، فرآیند کلی پالایش گاز، شالوده و شاختمان استقرار موتور ژنراتور و صدمات تاًسیسات نیروگاه به همراه سامانه حفاظت الکتریکی و اتصال نیروگاه به شبکه طراحی گردید.

برای پروژه شیراز نیز بجز بخش طراحی فوق الذکر بقیه مراحل شامل مطالعات مقدماتی مطالعات امکان سنجی و ارزیابی اولیه اقتصادی اجرا گردید.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

یک نیروگاه زیست توده ای با سوخت زاءدات کشاورزی

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تولید گاز به کمک سوزاندن