درحال حاضر تفکر جامعه بشری برای حفظ محیط زیست خود و نجات کره زمین و حیات آن (تغییرات آب وهوای و غیره) از عواقب مصرف و اتمام سوخت های هیدروکربوری و آلودگی های پایدار سوخت های اتمی به سمت سوخت هایی منعطف شده است که علاوه بر پاکسازی محیط وحفظ زیست آن همگام بابرنامه های حفاظت محیط زیست سازمان ملل متحد (EPA)، که خود سبب صیانت سوخت های هیدروکربوری برای آینده بشر نیز هست، حرکت می کند.
بیشتر کشورهای دنیا برنامه ریزی گسترده ای برای تأمین انرژی مورد نیاز خود از طریق انرژی های نو انجام داده اند. با توجه به روند کنونی، کشورهای اروپایی به دنبال توصیه اتحادیه اروپا و نیاز خود، به سمت استفاده از انرژی های جانشین و تجدیدپذیر، تا سال۲۰۳۰ میلادی حدود ۱۵ درصد از مجموع انرژی مورد نیاز خود را از طریق انرژی های تجدید پذیر، تأمین خواهند کرد.
زیست توده (بیوماس) و بیوگاز حاصل از آن یکی از انواع انرژی است که می تواند از زباله یا کشت گیاهان مخصوص به دست آید و می توان جانشین بخشی از انواع دیگر انرژی شود.بیوماس به مواد بیولوژیکی (گیاهی و حیوانی) مرده یا زنده گفته می شود که هنوز کاملاً تجزیه یا تخمیر نشده باشند. از تخمیر بیوماس گازمرداب یا بیوگاز تولید می شود.به طورکلی در دوسوم خشکی کره زمین، کشت محصولات کشاورزی امکان پذیر است که می توان از این انرژی استفاده کرد ولی درحال حاضر فقط در ۱۵ الی ۲۰ درصد خشکی کشت می شود.
امروزه نصف جمعیت جهان برای استفاده های گرمایی و آشپزی از چوب استفاده می کنند و مصرف چوب سالانه حدود۲ الی ۳ درصد افزایش می یابد. درسال۱۹۹۰ مصرف چوب، درحدود ۲ میلیارد مترمکعب (حدود۱۰ میلیون بشکه در روز معادل نفت) بوده است منابع انرژی بیوماس را می توان با استفاده از روش های جدید مهندسی ژنتیک گسترش داد. راه هایی نیز وجود دارد که از آنها می توان برای بالابردن کیفیت سوخت استفاده کرد، مانند تبدیل چوب به زغال، زباله چوب و خاک اره را هم از طریق فشردن و شکل دادن، به صورت قالب(Pellet) در می آورند. درآمریکای شمالی و اروپا از این قبیل سوخت های جامد در صنایع استفاده می شود.
برای بالا بردن کیفیت سوخت از روش های شیمیایی هم استفاده می کنند. در واحدهای تولید بیوگاز، اثرهای بیوشیمیایی موجودات ذره بینی از طریق فراورش هضم غیر هوازی(Anaerobic Digestion)، تجزیه موادآلی را به وسیله موجودات ذره بینی بدون اکسیژناسیون که منجر به تولید گازمتان می شود، انجام می دهند در هضم غیر هوازی واکنش های شیمیایی، بسیار پیچیده و درچند مرحله انجام می شود.باید توجه داشت که درهر سیستمی معمولاً انواع موجودات ذره بینی همزمان عمل می کنند که به سوخت و یا کودشیمیایی تبدیل می شوند.
در برزیل پروژه تولید الکل از نیشکر(تخمیر) ازسال۱۹۷۵ تاکنون با موفقیت ادامه دارد و از الکل به تنهایی و یا مخلوط با بنزین استفاده می شود. هرچند هزینه تولید الکل به حدود۵۰ دلار برای هر بشکه معادل نفت خام می رسد و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست، ولی چون از تولیدات داخلی استفاده می شود و علاوه بر ایجاد اشتغال، بابت آن ارز پرداخت نمی شود، تولید الکل در این کشور همچنان ادامه دارد.
میزان اشتغال در این صنعت در کشور برزیل تا پایان سال جاری ۳۵۰ هزار نفر خواهد بود که انقلابی در حوزه انرژی خواهد بود.هدف کشور برزیل این است که در ۱۰ تا ۱۵ سال آینده در جایگاه بالاترین تولید کننده این نوع سوخت قرار گیرد. خود کفای در سوخت، از مدت ها پیش آرزوی برزیل بوده است که هنوز وارد کننده نفت است. برای تولید بیوگاز نه تنها از مواد هیدروکربوری استفاده نمی شود که از نظر استانداردهای جهانی محیط زیست، مسئله بسیار حائز اهمیتی است، بلکه از ضایعات تولیدی و زباله های دست ساخته بشر درشهرهای بزرگ، استفاده می شود که درپاک سازی محیط زیست نقش مهمی را بازی می کند.
●بیوگاز
بیوگاز یا گازمرداب مخلوطی است قابل اشتعال که در اثر تخمیر موادآلی در یک دامنه دمای معین و PH مشخص درشرایط غیرهوازی توسط میکروب ها به وجود می آید. گاز مرداب از حدود۶۰ الی ۷۰ درصد گاز متان واکسیدهای کربن، هیدروژن سولفید، نیتروژن و هیدروژن تشکیل شده است.این گاز به صورت طبیعی درپساب ها و مرداب ها مشاهده می شود. در روستاها می توان با استفاده از فضولات دامی و انسانی همراه با گیاهان و چربی ها، بیوگاز تولید و درهمان محل به عنوان سوخت استفاده کرد.دنیای امروز نیاز مبرم می داند که توجه زیادی برای تولید و استفاده از بیوگاز نشان دهد و اغلب کشورهای پیشرفته طرح های بزرگی در این زمینه به مرحله اجرا گذاشته اند، درکشورهایی مانند چین و هندوستان از بیوگاز به میزان قابل توجهی استفاده می شود و درکشورهای اسکاندیناوی طرح های بزرگ صنعتی با استفاده از بیوگاز، راه اندازی شده است. کشور سوئد تا سال۲۰۵۰ میلادی، ۴۰% از بازار خودرو خود را به استفاده از بیوگاز مجهز می کند که آن را از فرایند سینیتیک بر روی چوب تأمین می کند زیرا که هزینه تولید بیوگاز این کشور معادل ۵/۳ تا ۵/۴ کرون سوئد است که این مقدار حدود۷۰% هزینه های جاری بنزین در این کشور است. در کشور انگلیس آیین نامه کاربرد سوخت های تجدیدپذیر در ترابری این کشور، برای شرکت های دست اندر کار فعالیت های انرژی مانند شرکت های نفتی، مؤسسات وارد کننده نفت و گاز و دیگر نهاد های عرضه کننده سوخت، لازم الاجرا خواهد بود.
شرکت ها و مؤسسات یاد شده مؤظف اند که از زمان اجرای آیین نامه ۵ درصد از کل فروش سوخت های جاده ای خود را به سوخت های تجدید پذیر اختصاص دهند.شرکت های دیگری چون شرکت دایملر کرایسلر، پنجمین تولید کننده بزرگ خودرو در جهان، به ترویج استفاده از سوخت های زیستی که از موادی مانند دانه های روغنی و نیشکر گرفته می شود، می پردازند. این شرکت ها به منظور کاهش انتشار گاز های گلخانه ای، جلو گیری از گرم شدن دمای زمین و کاستن از میزان واردات نفت خود تلاش می کنند. این حرکت به دنبال توصیه اتحادیه اروپا به منظور رساندن ترکیب سوخت خود از سوخت های زیستی در خودرو ها به میزان ۷۵/۵ درصد تا سال ۲۰۱۰ میلادی هستند.
انرژی بیوگاز یکی از بهترین انواع انرژی های جانشین است که برای استفاده های داخلی از انرژی و درمناطق دورافتاده تولید و استفاده آن ضروری است. یکی از راه های عمده تولید بیوگاز(گاز متان) زباله های شهری است که به گفته کارشناسان در ایران حدود۴۵ تا ۵۰ هزارتن زباله شهری در روز تولید می شود و با توجه به این که از هر۱۵ کیلوگرم زباله شهری یک مترمکعب بیوگاز به دست می آید، به طورناخالص۸۴۱ پتاژول انرژی درروز از زباله های شهری ایران می توان به دست آورد.
هر تن زباله درطول ۲۵ سال از خودگاز متصاعد می کند بنابراین، اگر دفع صحیح زباله صورت گیرد می توان از آن انرژی بیوگاز قابل توجهی به دست آورد. هم اکنون در ایران در دوشهر مشهد و شیراز، سیستم دفن اصولی زباله به منظور تولید بیوگاز صورت می گیرد و سازمان انرژی های نو ایران از آن حمایت می کند.
انرری زمین گرمایی
دانشمندان بدنبال اکتشاف میادین فورانی انرژی آب گرمایی در اقیانوس اطلس میباشند
در ماموریت فوق محققین و کارشناسان در روی زمین و در دریا به طریق الکترونیکی با یکدیگر در ارتباطند.
دانشمندان بین المللی که از طریق موسسه ملی اقیانوس شناسی و جوشناسی ایالات متحده (ان. او. ا. ا.) تامین اعتبار شده اند در حال انجام ماموریت با اهمیتی هستند که عبارت از تحقیق و اکتشاف شهر گمشده اسرارآمیز میدان فورانی آب گرمایی در اقیانوس اطلس است.
یک خروجی یا برونراه فورانی آب گرمایی عبارتست از شکافی در سطح سیاره زمین که ممکن است در کف دریا واقع شده باشد، و از آن روزنه آب جوشان مرکز زمین را با فشار به بیرون فوران میدهد. برخلاف سایر نقاط اعماق دریا، نواحی اطراف یک برونراه آب گرمایی از نظر زیست شناختی حاصلخیز است، و غالبا میزبان اجتماعات پیچیده زیست شناختی است که از طریق مواد شیمیایی که در مایعات خروجی از برونراه حل میشوند، تغذیه میگردند.
چهار تن از دانشمندان مزبور همراه با اقیانوس شناس نامی دانشگاه رود آیلند ، باب بالارد ، بر کشتی تحقیقاتی ان. او. ا. ا. به نام رونالد اچ. بروان سفر و تحقیق میکنند. مابقی 21 نفر دانشمند همراه با اقیانوس شناس دانشگاه واشنگتن (یو. دبلیو.) خانم دبورا کِلی از داخل کلاس درس در دانشگاه واشنگتن کار را دنبال میکنند.
بر اساس گزارشی که در 28 ژوئیه توسط دانشگاه واشنگتن در اختیار مطبوعات گذاشته شد، کلاس درس مزبور به نوعی طراحی و تجهیز شده که دانشمندان میتوانند مستقیما با همکاران خود روی کشتی در ارتباط باشند، به تلاشهای تحقیقاتی آنان کمک کنند و خط دهند، در جریان پیشرفت کاری آنان بلافاصله قرار گیرند، و ارتباط دائمی خود را با ناوبری و مسافران کشتی بروان حفظ کنند. بعلاوه کل عملیات بوسیله مرکز فرماندهی واقع در دانشگاه رود آیلند پشتیبانی و هدایت میشود.
عملیات اکتشافی 23 ژوئیه تا اول اوت بیانگر بازگشتی به میدان برونراهی شهر گمشده است که ابتدا در سال 2000 در حین یک گشت دریایی توسط بنیاد ملی علم ایالات متحده کشف شد. میدان کشف شده بر قله یک کوه در اعماق اقیانوس اطلس واقع است و شامل یک برونراه عظیم 18 طبقه ایست که بلندترین خروجی آب گرمایی است که تا کنون دیده شده است.
خانم پروفسور کِلی در این مورد میگوید : " استقرار اکثریت اعضاء یک تیم علمی اقیانوس شناسی در روی خشکی کاریست که هرگز تا کنون امتحان نشده بود. این راهکار درهای جدیدی را بروی محققین خواهد گشود و فرصتی به گروه های بسیار گسترده تر محققین خواهد داد که اعماق اقیانوسها را اکتشاف نمایند."
دانشمندان روی خشکی و روی ناو بروان هر دو بطور یکسان به وسائط نقلیه آرگوس و هرکول که به طریق کنترل از راه دور اداره میشوند دسترسی دارند، و میتوانند اعماق اقیانوس و میدان مزبور را همزمان و در زمان واقعی ببینند.
استاد زمین شناسی دانشگاه دوک، جف کارسون، میگوید : " سیستم قوی روشنایی و نور پردازی امکانات بی سابقه ای در اختیار ما قرار داده که مناطق وسیعی از کف دریا و نیز بخشهایی از ساختارهای زمین شناسی عمده آب گرمایی را، که قبلا یا ندیده بودیم یا تنها به نگاهی دزدکی بسنده کرده بودیم، به وضوح ببینیم."
درباره انرژی زمین گرمایی
مرکز زمین( به عمق تقریبی 6400 کیلومتر)که در حدود 4000 درجه سانتیگراد حرارت دارد، به عنوان یک منبع حرارتی عمل نموده و موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت 650 تا 1200 درجه سانتیگراد در اعماق 80 تا 100 کیلومتری از سطح زمین می گردد. بطورمیانگین میزان انتشار این حرارت از سطح زمین که فرایندی مستمر است معادل 82 میلی وات در واحد سطح است که با در نظر گرفتن مساحت کل سطح زمین(10*1/5 متر مربع) ، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن، برابر با 42 ملیون مگاوات است. در واقع این میزان حرارت غیر عادی، عامل اصلی پدیده های زمین شناسی از جمله فعالیتهای آتشفشانی، ایجاد زمین لرزه ها، پیدایش رشته کوه ها( فعالیتهای کوه زایی) و همچنین جابجایی صفحات تکتونیکی می باشد که کره زمین را به یک سیستم دینامیک تبدیل نموده و پیوسته آن را تحت تغییرات گوناگون قرار می دهد.
امروزه با بهره گیری از فنآوریهای موجود، تنها بخش کوچکی از این منبع سرشار مهار شده و بطور اقتصادی قابل بهره برداری است.
بنابراین انرژی زمین گرمایی، همان انرژی حرارتی قابل استحصال از پوسته جامد زمین است. انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژی های تجدیدپذیر منشاء یک انرژی پایدار با فاکتور دسترسی 100% است که بطور شبانه روزی در طول سال قابل بهره برداری است.
از انرژی زمین گرمایی در دو بخش کاربردهای نیروگاهی( غیر مستقیم) و غیر نیروگاهی ( مستقیم) استفاده می شود. تولید برق از منابع زمین گرمایی هم اکنون در 22 کشور جهان صورت میگیرد که مجموع قدرت اسمی کل نیروگاههای تولید برق از این انرژی بیش از 8000 مگاوات می باشد. این در حالی است که بیش از 64 کشور جهان نیز با مجموع ظرفیت نصب شده بیش از 15000 مگاوات حرارتی از این منبع انرژی در کاربردهای غیر نیروگاهی بهره برداری می نمایند.
نیروگاه زمین گرمایی تبخیر آنی
در این نیروگاه ها سیالی که معمولاً به حالت دوفاز مایع و بخار از اعماق زمین واز طریق چاه های زمین گرمایی استخراج می شود به مخزن جدا کننده هدایت شده و بدینوسیله فاز بخار از فاز مایع جدا می شود.بخار جدا شده وارد توربین شده و باعث چرخش پره های توربین می شود.پره ها نیز به نوبه خود محور توربین و در نتیجه محور ژنراتور رابه حرکت وا می دارند که باعث بوجود آمدن قطبهای مثبت و منفی در ژنراتور شده و در نتیجه برق تولید می شود.
نیروگاه زمین گرمایی با چرخه دو مداره)باینری(
در این نوع نیروگاه ها نیاز به مخزن جداکننده در تجهیزات نیروگاه وجود ندارد زیراآب گرم استخراج شده وارد مبدل حرارتی شده و حرارت خود را به سیال عامل دیگری که معمولاً ایزوپنتان می باشد و نقطه جوش پایینتری نسبت به آب دارد منتقل میکند. در این فرآیند ایزوپنتان به بخار تبدیل شده و به توربین منتقل می شود که در اینجا توربین و ژنراتور طبق توضیحات فوق می توانند برق تولید کنند.
از کاربردهای مستقیم انرژی زمین گرمایی میتوان به مواردی همچون احداث مراکز آب درمانی و تفریحی-توریستی ، گرمایش انواع گلخانه، احداث مراکز پرورش آبزیان و طیور، پیش گیری از یخ زدگی معابر در فصل سرما، تامین گرمایش و سرمایش ساختمانها توسط پمپهای حرارتی زمین گرمایی اشاره نمود. FPRIVATE "TYPE=PICT;ALT=bb is offline" از گرمای درون
زمینی که زیر پای ما قرار دارد، منبع بسیار عظیم انرژی است. این انرژی که به صورت حرارت از اعماق زمین به سطح آن هدایت می شود در صورت توسعه فناوری استخراج آن، به تنهایی قادر خواهد بود کلیه نیازهای انرژی امروز و آینده بشر را تامین کند.
زمینی که زیر پای ما قرار دارد، منبع بسیار عظیم انرژی است. این انرژی که به صورت حرارت از اعماق زمین به سطح آن هدایت می شود در صورت توسعه فناوری استخراج آن، به تنهایی قادر خواهد بود کلیه نیازهای انرژی امروز و آینده بشر را تامین کند. طبق محاسبه ها، مشخص شده است که انرژی حرارتی ذخیره شده در ۱۱ کیلومتر فوقانی پوسته زمین معادل پنجاه هزار برابر کل انرژی به دست آمده از منابع نفت و گاز شناخته شده امروز جهان است. پس این منبع عظیم انرژی می تواند در آینده جایگزین قابل اطمینانی برای انرژی حاصل از سوخت های فسیلی باشد. البته بدیهی است که بهره برداری گسترده از ذخایر انرژی زمین گرمایی، مستلزم توسعه بیشتر در زمینه تکنیک های اکتشاف و استخراج آن است.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 21 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلودمقاله بیوگاز، انرژی جانشین
