تحولات آتی جهان با عبور از انرژی فسیلی چه خواهد بود؟
گذار از نفت به انرژی خورشیدی
جهان در دوران گذار از عصر نفت و انرژی‌های فسیلی به عصر برق است. در ۱۰ سال آینده بخش عمده حمل‌ونقل جهان برقی خواهد شد و برق مورد نیاز خودروها از طریق انرژی خورشیدی و بادی تأمین میشود.
به گزارش گروه رسانه‌ای شرق،
حسین میرافضلی
جهان در دوران گذار از عصر نفت و انرژی‌های فسیلی به عصر برق است. در ۱۰ سال آینده بخش عمده حمل‌ونقل جهان برقی خواهد شد و برق مورد نیاز خودروها از طریق انرژی خورشیدی و بادی تأمین میشود. در این دوران گذار شاهد تحولات عظیمی در حوزه روش‌های تولید انرژی و جهت‌دهی کلی صنعت به سمت و سوی انرژی‌های پاک خواهیم بود. در عصر جدید، تنها عامل حرکت خودروها بنزین و گازوئیل نخواهد بود، بلکه برقی که به روش‌های مختلف، به‌خصوص توسط انرژی خورشیدی تولید میشود، موتور محرکه صنعت حمل‌ونقل خواهد بود. صنایع پتروشیمی، فولاد، سیمان و... نیز متأثر از عصر طلایی حاکمیت خورشید خواهند بود. از‌جمله تغییرات مهم یک دهه آتی عبارت‌اند از:
1. نیروگاه‌های خورشیدی
بهره‌وری نیروگاه‌های خورشیدی با سرعت مناسبی در حال افزایش و قیمت تمام‌شده تولید هر کیلو‌وات برق خورشیدی نسبتا در حال کاهش است. نیروگاه‌های خورشیدی اکنون قادر به رقابت با سایر روش‌های تولید برق هستند و توسعه تیراژ تولید و بازار مصرف برای این صنعت رو به بهبود است. در ۱۰ سال آینده حدود نیمی از برق جهان توسط نیروگاه‌های خورشیدی تولید خواهد شد.
2. جایگزینی خودروهای بنزین‌سوز و گازوئیل‌سوز با خودروهای برقی
کشورها، متناسب با مزیت‌های نسبی خود، در حال تولید برق هستند؛ برخی با محوریت خورشید، برخی با محوریت باد، برخی هسته‌ای، برخی زغال‌سنگ و برخی گازوئیل و مازوت. اما یک واقعیت انکار‌ناپذیر وجود دارد و آن اینکه کشورهایی مانند چین، ژاپن، کره جنوبی، هند و کشورهای اروپایی که وارد‌کنندگان اصلی نفت هستند، در یک دهه آینده وابستگی خود به نفت را به حدود صفر خواهند رساند و سایر انرژی‌ها را جایگزین نفت می‌‌کنند. حدود 80 درصد نفت به بنزین و گازوئیل تبدیل میشود. با برقی‌شدن خودروها و کاهش کاربرد بنزین و گازوئیل، وابستگی کشورها به نفت سال به سال کمتر خواهد شد. در ۱۰ سال آینده بخش عمده خودروهای تولیدی جهان، برقی خواهند بود و تولید خودروهای بنزین‌سوز و گازوئیل‌سوز سال به سال کاهش خواهد یافت.
3. باتری‌های نیروگاهی و باتری‌های آبی
نیروگاه‌های بر پایه باتری‌های بزرگ به‌سرعت رشد خواهند کرد و میلیاردها گیگا‌وات برق نیروگاه‌های ذخیره شده و توزیع برق در سراسر جهان احداث خواهد شد. این نیروگاه‌ها در طول روز با برق مازاد نیروگاه‌های خورشیدی شارژ می‌شوند و در ساعات اوج مصرف، برق ذخیره‌شده عرضه میشود. در حال حاضر عربستان در حال نصب 25 هزار مگاوات باتری‌های نیروگاهی است. این‌گونه نیروگاه‌ها کاملا اقتصادی شده و به‌سرعت گسترش خواهند یافت. در ۱۰ سال آینده میزان نصب باتری‌های نیروگاهی متناسب با توسعه نیروگاه‌های خورشیدی افزایش خواهد یافت و درصد درخور توجهی از برق مورد نیاز در ساعات اوج مصرف از این طریق در محل‌های مصرف تأمین خواهد شد.
راه دیگر برای ذخیره برق تولید نیروگاه‌های خورشیدی در طول روز، توسعه نیروگاه‌های تلمبه‌ای ذخیره‌ای (باتری‌های آبی) است؛ در این نیروگاه‌ها، با استفاده از برق مازاد نیروگاه‌های خورشیدی در طول روز و برق مازاد شبکه در اواخر شب، آب از حوضچه پایین کوه به حوضچه بالای کوه پمپاژ میشود و در ساعات اوج مصرف با رها‌سازی آب حوضچه بالایی، برق بسیار زیادی تولید میشود که نمونه آن نیروگاه تلمبه‌ای ذخیره‌ای سیاه‌بیشه است که در ساعات اوج مصرف بیش از هزار مگاوات برق تولید میکند. می‌توان ده‌ها نیروگاه کوچک و متوسط تلمبه‌ای ذخیره‌ای در ایران راه‌اندازی کرد. هزینه بهره‌برداری این نیروگاه‌ها بسیار کمتر از نیروگاه‌های حرارتی و سایر نیروگاه‌ها‌ست. با تعداد کمی نیروی انسانی می‌توان چندین نیروگاه کوچک و متوسط تلمبه‌ای ذخیره‌ای را با روش‌های نوین نظارت و کنترل، مدیریت کرد. طول عمر مفید این نیروگاه‌ها از 50 سال نیز فراتر می‌رود.
4. رونق واحدهای الکترولایز ر آب و توسعه نقش هیدروژن و اکسیژن در صنعت
در آینده نزدیک الکترولایزرها از‌جمله مهم‌ترین مشتریان نیروگاه‌های خورشیدی خواهند بود. در الکترولایزرها با برق خورشیدی، آب به اکسیژن و هیدروژن تجزیه میشود و از هر دو آنها استفاده بسیار خواهد شد. با ترکیب هیدروژن و نیتروژن هوا آمونیاک سبز تولید میشود. از هیدروژن برای سوخت واحدهای صنعتی به‌عنوان سوخت پاکی که CO2 تولید نمی‌کند، استفاده میشود، اما استفاده اصلی هیدروژن در صنعت پتروشیمی خواهد بود. از ترکیب هیدروژن و CO2 می‌توان متانول تولید و سپس متانول را به اتانول تبدیل کرد. با استفاده از متانول در واحدهای MTO می‌توان اتیلن و پروپیلن تولید کرد. لذا با افزایش تولید هیدروژن حاصل از دستگاه‌های الکترولیز، صنعت پتروشیمی دچار تحولات گسترده‌ای خواهد شد. با داشتن هیدروژن، CO و CO2 می‌توان محصولات بسیار زیادی تولید کرد.
در صنعت سیمان، با جایگزینی اکسیژن با هوا در کوره‌های کلسینه آهک می‌توان CO2 خروجی از دودکش‌ها را به خلوص بالای مورد نیاز در صنعت پتروشیمی رساند. با CO2 خلوص بالا و هیدروژن می‌توان واحدهای متانول، آمونیاک و... در نقاط مختلف جهان راه‌اندازی کرد. با جایگزینی اکسیژن با هوای ورودی به کوره‌های فولاد می‌توان CO2 با خلوص بالا از دودکش کارخانه‌های فولاد دریافت کرد.
با جایگزینی اکسیژن حاصل از الکترولایزرها با هوای ورودی که محفظه احتراق نیروگاه‌های حرارتی خروجی دودکش نیروگاه‌ها CO2 با خلوص بالا خواهد بود، از طرفی وقتی هوا وارد کوره یا محفظه احتراق میشود، تنها 20 درصد آن اکسیژن و 78 درصد آن نیتروژن است، لذا حرارت بسیار زیادی از سوزاندن نیتروژن به هدر می‌رود، از این منظر صرفه‌جویی درخور توجهی در مصرف انرژی به عمل می‌آید. به ازای هر مول گاز متانی که در کوره‌های سیمان و پتروشیمی و فولاد یا محفظه احتراق نیروگاه‌ها سوزانده میشود، نیاز به چهار مول اکسیژن است؛ بنابراین وقتی در نیروگاه هزار‌مگاواتی سالانه 1.8 میلیارد مترمکعب گاز سوزانده میشود، به مفهوم سوزاندن 7.2 میلیون تن اکسیژن است و چون اکسیژن حدود یک‌پنجم حجم هوا را تشکیل می‌دهد، باید پنج برابر اکسیژن مورد نیاز هوا وارد کوره‌ها و محفظه‌های احتراق شده و تا دمای 850 درجه سانتی‌گراد سوزانده شود...
یعنــی در نیــروگــاه هزار‌مگاواتی بخش درخور توجهی از گاز، صرف سوزاندن هوا میشود. به این دلیل، جایگزینی اکسیژن با هوای ورودی به واحدهای صنعتی ذکرشده مهم است.
از CO2 نسبتا خالص خروجی دودکش نیروگاه‌ها و صنایع سیمان، فولاد و پتروشیمی ناشی از جایگزینی اکسیژن می‌توان جهت تزریق به میادین نفت استفاده کرد. به ازای تزریق هر مترمکعب CO2 به میادین نفت کربناته و شکاف‌دار، حداقل یک بشکه به تولید نفت مخزن اضافه خواهد شد و این افزایش برداشت از حدود یک سال بعد از تزریق اثرات خود را نشان خواهد داد. با فرض اینکه در ۱۰ سال آینده یک میلیون تن هیدروژن با دستگاه‌های الکترولیز در ایران تولید شود، در آن صورت تولید اکسیژن حاصله به حدود هفت میلیون تن خواهد رسید که با این میزان اکسیژن حدود پنج میلیون تن (معادل حدود 2.5 میلیارد مترمکعب) CO2 در کوره‌های ذکرشده تولید میشود؛ بنابراین، با این میزان CO2 می‌توان حدود 2.5 میلیارد بشکه نفت بیشتر تولید کرد که سود آن با نفت 50 دلار حدود صد میلیارد دلار
خواهد شد.
صنایع سیمان، فولاد و پتروشیمی و نیروگاه‌ها از‌جمله اصلی‌ترین منتشرکنندگان CO2 و آلاینده‌های محیط زیست هستند، اما برق خورشیدی در آینده این صنایع را تحت تأثیر عمیق خود قرار می‌دهد. بدون تزریق اکسیژن و در حالت تأمین گرما با حرارت غیر‌مستقیم می‌توان میلیون‌ها تن CO2 با خلوص 95 درصد در کوره‌های کلسینه آهک تولید کرد؛ منتها باید آهک کاملا سابیده شود و تأمین حرارت متناسب با هر بخش کوره کلسینه تا دمای 800 درجه انجام شود. در این صورت، هم مصرف انرژی خیلی کمتر میشود و هم در دمای 800 درجه میزان خورندگی گازهای تولیدی در کوره کلسینه کاهش می‌یابد که پیشنهاد میشود این موضوع در کارخانه‌های سیمان و واحدهای کلسینه آهک مورد توجه بیشتری قرار گیرد.
ورود به عصر خورشید به مفهوم حذف کامل نفت و گاز نخواهد بود، بلکه تقاضا برای نفت کمتر میشود و قیمت نفت کاهش خواهد یافت و به محدوده 30 تا 40 دلار خواهد رسید. بااین‌حال، استفاده از نفت احتمالا تا حدود 20 سال آینده تداوم داشته باشد؛ منتها برای انتشار CO2 و آلاینده‌های زیست‌محیطی، جرایم سخت‌گیرانه‌ای اعمال خواهد شد. پیشنهاد میشود ایران نیز با سرعت در جهت احداث واحدهای الکترولیز آب سرمایه‌گذاری‌های جدی‌تری داشته باشد، دانش این تکنولوژی را بومی کرده و توسعه دهد و از هیدروژن در توسعه صنعت پتروشیمی بر پایه متانول و آمونیاک و اوره استفاده کند و اکسیژن حاصل از واحدهای الکترولایزر در مسیرهای ذکرشده مورد استفاده قرار گیرد. دستگاه‌های الکترولایزر نسل جدید می‌توانند بدون مشکل فقط در طول روز و با تأمین برق از نیروگاه‌های خورشیدی کار کنند. ایران می‌تواند بر‌اساس مزیت‌های خود، به صادر‌کننده بزرگ برق به کشورهای مختلف جهان تبدیل شود.
کره زمین دیگر ظرفیت و تحمل آلایندگی و ادامه روند گرمایش را ندارد. دوران منفعت‌طلبی ترامپی که آینده کره زمین و نسل‌های آینده را فدای منفعت‌طلبی‌های کوتاه‌مدت میکند، زود سپری خواهد شد و عقلا و اندیشمندان حرکاتی همچون خروج از پیمان‌های محیط‌زیستی را بر‌نخواهند تافت. بشر چاره‌ای جز نگاه مشترک بر مبنای داده‌های علمی و منفعت بشری به مدیریت کره زمین ندارد.
با توجه به مطالب ذکرشده، امید است برنامه‌ریزی‌های آتی کشور در حوزه انرژی با توجه به واقعیات پیش‌رو تدوین و تنظیم شوند. حتی با لحاظ نفت 40 دلار، افزایش تولید با تزریق CO2 به میادین نفتی می‌تواند سالانه ده‌ها میلیارد دلار سود خالص نصیب دولت کند؛ بنابراین ضروری است طرح‌های تزریق CO2 به چاه‌های نفت مورد توجه جدی قرار گیرد.
آخرین مطالب منتشر شده در روزنامه شرق را از طریق این لینک پیگیری کنید.
