گزارشی از فناوری تـولـيد گـاز
تـولـيد گـاز از زبـالـههای شهری در مشهد
محمدجواد روزگار.کارشناس اقتصاد انرژی
امروزه حفظ منابع طبیعی به یکی از مهمترین دغدغههای بشر تبدیل شده است. دراینراستا مصرف روبهرشد انرژی یکی از چالشهای پیشِروی بشر است؛ چراکه از یکسو مصرف بیرویه انواع انرژی رایج حاصل از سوختهای فسیلی این ذخیره خدادادی را در معرض نابودی قرار داده و از سوی دیگر، آلودگی ناشی از مصرف این منابع، تهدیدی برای محیط زیست است؛ بنابراین بشر با نگاهی جدید به محیط اطراف خود، در پی منابع جدید انرژی است تا با برطرفكردن نیاز خود، در حفظ محیط زیست نیز کوشا باشد. یکی از منابع جدید انرژی، تولید انرژی از پسماند است. این روش تولید انرژی از دو نظر حائز اهمیت است: اول، با استحصال انرژی از پسماند، بخشی از انرژی موردنیاز بشر تأمین میشود که به حفظ منابع طبیعی میانجامد و دوم، مشکلات بهداشتی و زیستمحیطی ناشی از مدیریت نادرست پسماند کاهش مییابد.
درحالحاضر فناوریها و روشهای مختلفی برای پردازش، تصفیه و دفع پسماندهای شهری مطرح است که در برخی تولید انرژی اولویت دارد و در برخی نیز دفع پسماند.
برای تولید انرژی از پسماندهای شهری از روشهای ترموشیمیایی مانند زبالهسوز،تولید گاز و پیرولیز،پلاسما و تولید سوخت از زباله استفاده میشود. همچنین اگر رویکرد اصلی، امحاي پسماند باشد، از روشهای بیولوژیکی مانند مرکز دفن، کمپوست و بیوگاز استفاده میشود.
زبالهسوزی از سالها قبل در کشورهای صنعتی دنیا مرسوم بوده است. زبالهسوزها واحدهایی هستند که با حرارت، مواد زائد را اکسید و مواد کربنی را کاهش میدهند. ترکیبات خروجی از زبالهسوزها، دیاکسید کربن، آب، خاکستر و حرارت حاصل از احتراق است.
بر اساس آمار آژانس بینالمللی انرژی (IEA)، سهم زبالههای شهری از تأمین انرژی اولیه جهان 1.2 درصد کل انرژیهای تجدیدپذیر و معادل 16.22 میلیون تن نفت خام است که این رقم 1.5 برابر سهم باد و چهار برابر سهم مجموع انرژیهای خورشیدی و دریایی است.
درحالحاضر بیش از 10 هزار مگاوات نیروگاه زبالهسوز در سطح جهان نصب شده و طبق برنامههای ارائهشده، آمریکا تا سال 2025 جمعا 12 هزار مگاوات ظرفیت جدید تولید برق از زبالههای شهری را افزایش خواهد داد. ژاپن نیز تا سال 2010، چهارهزارو 710 مگاوات نیروگاه سوخت زباله نصب کرده است. درحالحاضر بیش از هزارو 900 زبالهسوز، 77 درصد زبالههای ژاپن را میسوزاند و فقط 30 درصد آنها به واحد تولید برق مجهزند.
نیروگاه زبالهسوز مشهد
در شهرستان مشهد با جمعیتی بیش از چهارهزارو 300 هزار نفر، روزانه حدود هزارو 600 تا هزارو 700 تن زباله تولید میشود که این مقدار در ایام حضور مسافران به بیش از دوهزار و 200 تن میرسد. مطالعات اولیه احداث نیروگاه زبالهسوز مشهد در اواخر سال 1384 به پایان رسید و پروژه مذکور در 25 تیر 1388 در محل کارخانه کمپوست این شهر در ابتدای جاده مشهد- نیشابور به بهرهبرداری رسید.
برای احداث نیروگاه زبالهسوز مشهد، چهار هدف اصلی، بهصورتیکه در ذیل آمده است، در نظر گرفته شده است:
کاهش آثار مخرب زیستمحیطی ناشی از انتشار گازهای متصاعدشده از محل دفن زباله در فضا؛
توسعه استفاده از انرژیهای نو و جایگزینی آن با سوختهای فسیلی؛
کاهش بوی بد منتشرشده در محل دفن زباله از طریق جمعآوری و سوزاندن گازهای حاصله؛
بهرهگیری از منافع اقتصادی در قالب فروش برق تولیدی و مزایای مرتبط در قالب سازوکار توسعه پاک.
برای دستیابی به این اهداف، قرارداد مطالعات اولیه پروژه، میان سازمان بازیافت و تبدیل مواد شهرداری مشهد و سازمان انرژیهای نو بسته شد. بر اساس این مطالعات، توان کلی تولید بیوگاز زباله شهری مشهد 192 متر مکعب به ازای هر تن زباله خام است که این میزان حاوی 96 متر مکعب گاز متان و 77 مترمکعب دیاکسید کربن است؛ بنابراین با درنظرگرفتن این شرایط، نیروگاه زبالهسوز مشهد با مشخصات کلی زیر به مرحله اجرا درآمد:
ساعات کاری مفید سالانه نیروگاه: هفتهزارو 500 ساعت در سال؛
کیفیت برق تولیدی موردانتظار: سه فاز با ولتاژ 380 تا 400 ولت و فرکانس 50 هرتز؛
مساحت سایت اصلی پروژه: هزار متر مربع؛
حجم سرمایهگذاری اولیه: 15 میلیارد ریال.
شبکه جمعآوری و خط انتقال گازِ دفنگاه به طول تقریبی هزارو 500 متر در نظر گرفته شده؛ همچنین در ساخت و بهرهبرداری از این نیروگاه با شرکتهایی از هلند، آلمان و انگلستان همکاری شده است. این همکاری به صورت خرید ایستگاه تقویت فشار و پالایش گاز به ظرفیت 600 متر مکعب در ساعت و تجهیزات سوزاندن گازهای اضافی به ظرفیت 600 متر مکعب در ساعت، ساخت شرکت وندورویل هلند که دارای کلاهک محافظ برای باد، سامانه جرقهزدن خودکار و شمعک، شعلهگیر برای پیشگیری از نفوذ شعله به درون لوله گاز و شیرهای کنترل خروج است، دو دستگاه موتور بیوگازسوز به ظرفیت کل 660 کیلووات ساعت ساخت شرکت مان آلمان و دو دستگاه ژنراتور به ظرفیت کل 660 کیلووات ساخت شرکت استانفورد انگلیس است.
سامانه اتصال نیروگاه به شبکه برق برای اتصال برق خروجی موتور ژنراتور بیوگاز با ولتاژ 400 ولت سه فاز، به خط 20 کیلوولت موجود در محل دفن زباله مشهد که به شبکه برق منطقه متصل است، در نظر گرفته شده است. ظرفیت اسمی هر دستگاه موتور ژنراتور نصبشده در این پروژه 330 کیلووات است؛ اما با توجه به ارتفاع محل دفن زباله شهر مشهد از سطح دریا و شرایط اقلیمی، توان خروجی هر موتور 300 کیلووات در نظر گرفته شد. تولید ناخالص این نیروگاه سالانه 1677 هزار کیلووات ساعت و مصرف داخلی آن پنج هزار کیلووات ساعت است. حداقل گاز قابلاستحصال 400 متر مکعب در ساعت بوده و در سال پایانی بهرهبرداری از نیروگاه یعنی سال 1401 درصورتیکه گسترش شبکه جمعآوری گاز صورت نگیرد، شدت جریان گاز دفنگاه به 290 متر مکعب در ساعت خواهد رسید؛ بنابراین تولید برق در این سال 522 کیلووات خواهد بود.
وظیفه شبکه جمعآوری، استخراج بیوگاز از درون محل دفن و هدایت آن به خطوط انتقال، همچنین وظیفه خط انتقال، رساندن گازهای جمعآوریشده به ایستگاه تقویت فشار و پالایش گاز است. در این پروژه جمعا از 26 مسیر لولهگذاریشده عملیات جمعآوری گاز به متراژ حدود هزارو 500 متر طول لوله صورت پذیرفته است. درحالحاضر میزان جمعآوری گاز از محل دفن، 400 متر مکعب در ساعت است. میزان درصد گاز متان موجود در گاز استحصالشده بین 50 تا 60 درصد و عیار مناسبی برای استفاده در موتور بیوگاز است.
منافع اقتصادی و زیستمحیطی نیروگاه زبالهسوز مشهد
با توجه به انعقاد قرارداد خرید تضمینی برقِ حاصل از فعالیت نیروگاه زبالهسوز مشهد بین سازمان بازیافت و تبدیل مواد شهرداری مشهد و سازمان انرژیهای نو، بر اساس نرخهای مصوب مجلس شورای اسلامی، در ابتدا هر کیلووات ساعت برق تولیدی این نیروگاه حدود 168 تومان به فروش میرسید؛ اما این رقم در سال 1393 به 270 تومان رسیده است که بر اساس این نرخ، درآمد حاصل از فروش برق نیروگاه 910 میلیون تومان در سال خواهد بود. فروش برق این نیروگاه تا ابتدای تابستان سال 1392 حدود 14 میلیون کیلووات ساعت بوده که بهطور میانگین سالانه حدود سهمیلیونو 500 هزار کیلووات ساعت برق در این نیروگاه تولید شده است. بهاينترتیب بازگشت سرمایه اقتصادی این نیروگاه حدودا در پنج سال صورت میگیرد و مابقی آن سود اقتصادی خالص برای سرمایهگذار خواهد بود. این نیروگاه قادر است برق مصرفی حدود 600 خانوار مشهدی را با استفاده از گاز حاصلشده از زبالههای دفنشده در محل کارخانه کمپوست فراهم کند. ظرفیت تولیدی این نیروگاه در فاز بعدی توسعه به يك مگاوات افزایش خواهد یافت و قابلیت افزایش ظرفیت تا سه مگاوات را دارد.
نیروگاه زبالهسوز مشهد در سال 1391 از سوی کنوانسیون تغییرات اقلیمی سازمان ملل متحد (UNFCCC) به عنوان یک پروژه سازوکار توسعه پاک شناخته و به ثبت رسید. بهاینترتیب از طریق فروش گواهیهای کاهش انتشار کربن (CER)، درآمدی در حدود هزار دلار در سال خواهد داشت.
معمولا تولید گاز از سوی زباله پس از دو ماه از دفن آن آغاز میشود و تا 13 سال به لحاظ اقتصادی قابل بهرهبرداری است. بازیافت گاز محل دفن و تبدیل آن به انرژی علاوه بر آنکه به طور مستقیم از انتشار آلایندهها جلوگیری میکند، بهطور غیرمستقیم نیز موجب کاهش انتشار آلایندهها میشود؛ چراکه در این روش، گاز حاصلشده جایگزین نفت و زغالسنگ میشود و از انتشار شماری از آلایندهها مثل دیاکسید کربن و دیاکسید گوگرد میکاهد. همچنین بازیافت انرژی موجود در گاز مرکز دفن، این مزیت را دارد که بهطور قابلتوجهی خطر تغییرات آبوهوایی را کاهش میدهد؛ چراکه این گاز بزرگترین منبع انتشار گاز متانِ ناشی از فعالیتهای انسان است و برآورد شده هر تن گاز متان منتشرشده در هوا به اندازه 21 تن دیاکسید کربن در طول یک دوره زمانی صدساله بر گرمایش آبوهوای جهانی اثر میگذارد.
امروزه حفظ منابع طبیعی به یکی از مهمترین دغدغههای بشر تبدیل شده است. دراینراستا مصرف روبهرشد انرژی یکی از چالشهای پیشِروی بشر است؛ چراکه از یکسو مصرف بیرویه انواع انرژی رایج حاصل از سوختهای فسیلی این ذخیره خدادادی را در معرض نابودی قرار داده و از سوی دیگر، آلودگی ناشی از مصرف این منابع، تهدیدی برای محیط زیست است؛ بنابراین بشر با نگاهی جدید به محیط اطراف خود، در پی منابع جدید انرژی است تا با برطرفكردن نیاز خود، در حفظ محیط زیست نیز کوشا باشد. یکی از منابع جدید انرژی، تولید انرژی از پسماند است. این روش تولید انرژی از دو نظر حائز اهمیت است: اول، با استحصال انرژی از پسماند، بخشی از انرژی موردنیاز بشر تأمین میشود که به حفظ منابع طبیعی میانجامد و دوم، مشکلات بهداشتی و زیستمحیطی ناشی از مدیریت نادرست پسماند کاهش مییابد.
درحالحاضر فناوریها و روشهای مختلفی برای پردازش، تصفیه و دفع پسماندهای شهری مطرح است که در برخی تولید انرژی اولویت دارد و در برخی نیز دفع پسماند.
برای تولید انرژی از پسماندهای شهری از روشهای ترموشیمیایی مانند زبالهسوز،تولید گاز و پیرولیز،پلاسما و تولید سوخت از زباله استفاده میشود. همچنین اگر رویکرد اصلی، امحاي پسماند باشد، از روشهای بیولوژیکی مانند مرکز دفن، کمپوست و بیوگاز استفاده میشود.
زبالهسوزی از سالها قبل در کشورهای صنعتی دنیا مرسوم بوده است. زبالهسوزها واحدهایی هستند که با حرارت، مواد زائد را اکسید و مواد کربنی را کاهش میدهند. ترکیبات خروجی از زبالهسوزها، دیاکسید کربن، آب، خاکستر و حرارت حاصل از احتراق است.
بر اساس آمار آژانس بینالمللی انرژی (IEA)، سهم زبالههای شهری از تأمین انرژی اولیه جهان 1.2 درصد کل انرژیهای تجدیدپذیر و معادل 16.22 میلیون تن نفت خام است که این رقم 1.5 برابر سهم باد و چهار برابر سهم مجموع انرژیهای خورشیدی و دریایی است.
درحالحاضر بیش از 10 هزار مگاوات نیروگاه زبالهسوز در سطح جهان نصب شده و طبق برنامههای ارائهشده، آمریکا تا سال 2025 جمعا 12 هزار مگاوات ظرفیت جدید تولید برق از زبالههای شهری را افزایش خواهد داد. ژاپن نیز تا سال 2010، چهارهزارو 710 مگاوات نیروگاه سوخت زباله نصب کرده است. درحالحاضر بیش از هزارو 900 زبالهسوز، 77 درصد زبالههای ژاپن را میسوزاند و فقط 30 درصد آنها به واحد تولید برق مجهزند.
نیروگاه زبالهسوز مشهد
در شهرستان مشهد با جمعیتی بیش از چهارهزارو 300 هزار نفر، روزانه حدود هزارو 600 تا هزارو 700 تن زباله تولید میشود که این مقدار در ایام حضور مسافران به بیش از دوهزار و 200 تن میرسد. مطالعات اولیه احداث نیروگاه زبالهسوز مشهد در اواخر سال 1384 به پایان رسید و پروژه مذکور در 25 تیر 1388 در محل کارخانه کمپوست این شهر در ابتدای جاده مشهد- نیشابور به بهرهبرداری رسید.
برای احداث نیروگاه زبالهسوز مشهد، چهار هدف اصلی، بهصورتیکه در ذیل آمده است، در نظر گرفته شده است:
کاهش آثار مخرب زیستمحیطی ناشی از انتشار گازهای متصاعدشده از محل دفن زباله در فضا؛
توسعه استفاده از انرژیهای نو و جایگزینی آن با سوختهای فسیلی؛
کاهش بوی بد منتشرشده در محل دفن زباله از طریق جمعآوری و سوزاندن گازهای حاصله؛
بهرهگیری از منافع اقتصادی در قالب فروش برق تولیدی و مزایای مرتبط در قالب سازوکار توسعه پاک.
برای دستیابی به این اهداف، قرارداد مطالعات اولیه پروژه، میان سازمان بازیافت و تبدیل مواد شهرداری مشهد و سازمان انرژیهای نو بسته شد. بر اساس این مطالعات، توان کلی تولید بیوگاز زباله شهری مشهد 192 متر مکعب به ازای هر تن زباله خام است که این میزان حاوی 96 متر مکعب گاز متان و 77 مترمکعب دیاکسید کربن است؛ بنابراین با درنظرگرفتن این شرایط، نیروگاه زبالهسوز مشهد با مشخصات کلی زیر به مرحله اجرا درآمد:
ساعات کاری مفید سالانه نیروگاه: هفتهزارو 500 ساعت در سال؛
کیفیت برق تولیدی موردانتظار: سه فاز با ولتاژ 380 تا 400 ولت و فرکانس 50 هرتز؛
مساحت سایت اصلی پروژه: هزار متر مربع؛
حجم سرمایهگذاری اولیه: 15 میلیارد ریال.
شبکه جمعآوری و خط انتقال گازِ دفنگاه به طول تقریبی هزارو 500 متر در نظر گرفته شده؛ همچنین در ساخت و بهرهبرداری از این نیروگاه با شرکتهایی از هلند، آلمان و انگلستان همکاری شده است. این همکاری به صورت خرید ایستگاه تقویت فشار و پالایش گاز به ظرفیت 600 متر مکعب در ساعت و تجهیزات سوزاندن گازهای اضافی به ظرفیت 600 متر مکعب در ساعت، ساخت شرکت وندورویل هلند که دارای کلاهک محافظ برای باد، سامانه جرقهزدن خودکار و شمعک، شعلهگیر برای پیشگیری از نفوذ شعله به درون لوله گاز و شیرهای کنترل خروج است، دو دستگاه موتور بیوگازسوز به ظرفیت کل 660 کیلووات ساعت ساخت شرکت مان آلمان و دو دستگاه ژنراتور به ظرفیت کل 660 کیلووات ساخت شرکت استانفورد انگلیس است.
سامانه اتصال نیروگاه به شبکه برق برای اتصال برق خروجی موتور ژنراتور بیوگاز با ولتاژ 400 ولت سه فاز، به خط 20 کیلوولت موجود در محل دفن زباله مشهد که به شبکه برق منطقه متصل است، در نظر گرفته شده است. ظرفیت اسمی هر دستگاه موتور ژنراتور نصبشده در این پروژه 330 کیلووات است؛ اما با توجه به ارتفاع محل دفن زباله شهر مشهد از سطح دریا و شرایط اقلیمی، توان خروجی هر موتور 300 کیلووات در نظر گرفته شد. تولید ناخالص این نیروگاه سالانه 1677 هزار کیلووات ساعت و مصرف داخلی آن پنج هزار کیلووات ساعت است. حداقل گاز قابلاستحصال 400 متر مکعب در ساعت بوده و در سال پایانی بهرهبرداری از نیروگاه یعنی سال 1401 درصورتیکه گسترش شبکه جمعآوری گاز صورت نگیرد، شدت جریان گاز دفنگاه به 290 متر مکعب در ساعت خواهد رسید؛ بنابراین تولید برق در این سال 522 کیلووات خواهد بود.
وظیفه شبکه جمعآوری، استخراج بیوگاز از درون محل دفن و هدایت آن به خطوط انتقال، همچنین وظیفه خط انتقال، رساندن گازهای جمعآوریشده به ایستگاه تقویت فشار و پالایش گاز است. در این پروژه جمعا از 26 مسیر لولهگذاریشده عملیات جمعآوری گاز به متراژ حدود هزارو 500 متر طول لوله صورت پذیرفته است. درحالحاضر میزان جمعآوری گاز از محل دفن، 400 متر مکعب در ساعت است. میزان درصد گاز متان موجود در گاز استحصالشده بین 50 تا 60 درصد و عیار مناسبی برای استفاده در موتور بیوگاز است.
منافع اقتصادی و زیستمحیطی نیروگاه زبالهسوز مشهد
با توجه به انعقاد قرارداد خرید تضمینی برقِ حاصل از فعالیت نیروگاه زبالهسوز مشهد بین سازمان بازیافت و تبدیل مواد شهرداری مشهد و سازمان انرژیهای نو، بر اساس نرخهای مصوب مجلس شورای اسلامی، در ابتدا هر کیلووات ساعت برق تولیدی این نیروگاه حدود 168 تومان به فروش میرسید؛ اما این رقم در سال 1393 به 270 تومان رسیده است که بر اساس این نرخ، درآمد حاصل از فروش برق نیروگاه 910 میلیون تومان در سال خواهد بود. فروش برق این نیروگاه تا ابتدای تابستان سال 1392 حدود 14 میلیون کیلووات ساعت بوده که بهطور میانگین سالانه حدود سهمیلیونو 500 هزار کیلووات ساعت برق در این نیروگاه تولید شده است. بهاينترتیب بازگشت سرمایه اقتصادی این نیروگاه حدودا در پنج سال صورت میگیرد و مابقی آن سود اقتصادی خالص برای سرمایهگذار خواهد بود. این نیروگاه قادر است برق مصرفی حدود 600 خانوار مشهدی را با استفاده از گاز حاصلشده از زبالههای دفنشده در محل کارخانه کمپوست فراهم کند. ظرفیت تولیدی این نیروگاه در فاز بعدی توسعه به يك مگاوات افزایش خواهد یافت و قابلیت افزایش ظرفیت تا سه مگاوات را دارد.
نیروگاه زبالهسوز مشهد در سال 1391 از سوی کنوانسیون تغییرات اقلیمی سازمان ملل متحد (UNFCCC) به عنوان یک پروژه سازوکار توسعه پاک شناخته و به ثبت رسید. بهاینترتیب از طریق فروش گواهیهای کاهش انتشار کربن (CER)، درآمدی در حدود هزار دلار در سال خواهد داشت.
معمولا تولید گاز از سوی زباله پس از دو ماه از دفن آن آغاز میشود و تا 13 سال به لحاظ اقتصادی قابل بهرهبرداری است. بازیافت گاز محل دفن و تبدیل آن به انرژی علاوه بر آنکه به طور مستقیم از انتشار آلایندهها جلوگیری میکند، بهطور غیرمستقیم نیز موجب کاهش انتشار آلایندهها میشود؛ چراکه در این روش، گاز حاصلشده جایگزین نفت و زغالسنگ میشود و از انتشار شماری از آلایندهها مثل دیاکسید کربن و دیاکسید گوگرد میکاهد. همچنین بازیافت انرژی موجود در گاز مرکز دفن، این مزیت را دارد که بهطور قابلتوجهی خطر تغییرات آبوهوایی را کاهش میدهد؛ چراکه این گاز بزرگترین منبع انتشار گاز متانِ ناشی از فعالیتهای انسان است و برآورد شده هر تن گاز متان منتشرشده در هوا به اندازه 21 تن دیاکسید کربن در طول یک دوره زمانی صدساله بر گرمایش آبوهوای جهانی اثر میگذارد.
آخرین اخبار ویژه نامه را از طریق این لینک پیگیری کنید.
