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:

 

،مسائلومشکلاتپیچیدهایراپدیدمیآورد. ازهمینروجایگزینیآنباچرخههایغیرآلاینده،

امریحیاتیواجتنابناپذیراست. مسائلزیستمحیطیونگرانیهایناشیازمهاجرتروستائیانورشدبیرویهشهرنشینی،برلزوم

تغییرنظامکنونیانرژیافزودهاست. بدیهیاستکهنظامانرژیجایگزینبایدمبتنیبرمنابعانرژیتجدیدپذیرباشد. استفادهاززیست

تودهبهعنوانیکمنبعانرژی،نهتنهاازنظرزیستمحیطی،بلکهبهدلایلاقتصادی،اجتماعیوهمچنینسهولتکاربرد،جذاباست.

تقریبانیمیازمردمجهانبرایتأمینانرژیموردنیازخود،ازچوباستفادهمیکنند. چوب،ضایعاتگیاهی (مانندضایعاتنیشکر،ذرت،

چغندرقند) ودیگرمنابعزیستتوده،ازمنابعتجدیدپذیرکربنبهشمارمیآیند. استفادهازانرژیزیستتودهبهشکلسنتییعنیسوزاندن

چوبدرختانوفضولاتحیوانی- باعثنابودیجنگلهاوآلودگیوتخریبمحیطزیستمیشود. اماباتلفیقروشهایشیمیاییوزیست

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 منابعزیستی 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، متانو

/ 3 نظر / 88 بازدید
ب

ممنون جالب بود استفاده کردیم.موفق باشید

یلدا

واقعا ممنون..

m.a

واقعا خوب بود ولی بهتر میشد منابعی که استفاده کردید رو ذکر میکردید[عینک]