پيام نفت -رسانه خبري تحليلي نفت، گاز و انرژي : ضرورتهاي جايگزيني برق با گاز و راهكارها
جمعه، 29 دی 1402 - 10:32 کد خبر:52550
گاز رساني به كلان شهرها خصوصا تهران اشتباه بزرگي بود. با تزريق تركيب CO2 و نيتروژن داغ دودكش نيروگاه هاي سيكل تركيبي به ميادين نفتي جنوب كشور مي توان ضريب بازيافت نفت را 5درصد افزايش داد. به ازاي هر يك درصد بازيافت نفت درجا 1.6ميليارد بشكه به توليد نفت اضافه خواهد شد. برق مازداد شبكه از ساعت 12 شب تا صبح براي شارژ خودروهاي برقي استفاده خواهد شد


پيام نفت:

مصرف گاز هر خانوار در ايران در زمستان حدود 20 متر مكعب در شبانه روز است. با اين مقدار گاز مي توان حداقل 70 كيلو وات ساعت در شبانه روز برق توليد كرد. اين در حالي است كه سرانه مصرف برق خانگي در كشورهاي سرد جهان كه خط لوله گاز خانگي ندارند حدود نيم كيلو وات در ساعت و 12 كيلو وات در شبانه‏‏ روز است، حتي چنانچه مصرف برق خانگي در ايران را دو برابر كشورهاي سرد جهان لحاظ كنيم، باز مي توان روي حجم بالايي براي صادرات اين انرژي برنامه ريزي كرد. از سوي ديگر آلودگي هواي متان بسيار بالاتر از حتي مصرف بنزين و گازوئيل است كه استفاده از برق به جاي آن مي تواند در اين زمينه بسيار كمك كننده باشد.

ظرفيت توليد نيروگاه هاي گازي در زمستان حدود 75 هزار مگاوات است كه به دليل كمبود گاز در حال حاضر حدود 35 مگاوات آن مورد استفاده قرار مي گيرد. با هر مترمكعب گاز در نيروگاه هاي حرارتي موجود مي توان 3.5 تا 4.5كيلو وات ساعت برق توليد كرد. مصرف گاز هر خانوار در ايران در زمستان حدود 20 مترمكعب در شبانه روز است. با 20 مترمكعب گاز مي توان حداقل 70 كيلو وات ساعت در شبانه روز برق توليد كرد. براي نجات مردم از آلودگي هوا كه گاز طبيعي عامل اصلي آن است و براي جلوگيري از مرگ هاي خاموش و انواع بيماري ها از جمله آلزايمر كه كمبود اكسيژن از عوامل ايجاد و تشديد آن است پيشنهاد مي شود فيش انرژي جايگزين فيش گاز و برق شود و در محاسبات فيش برق و گاز مجموع مصرف محاسبه شود و چنانچه خانواده اي مصرف گاز خود را به كمترين حد ممكن مثلا 3تا 5مترمكعب در حد پخت و پز در شبانه روز رساند و مصرف برق آن خانواده 60 كيلووات در شبانه روز افزايش پيدا كرد هيچ هزينه اضافه بابت مصرف برق در فيش انرژي اعمال نشود، چرا كه سبد مصرف انرژي اين خانواده افزايش نيافته و در مقابل با تغيير الگوي مصرف انرژي از گاز به برق خدمت بزرگي به شهر و جامعه كرده است.

بر اساس داده هاي موجود، سرانه مصرف برق خانگي در كشورهاي سرد جهان كه خط لوله گاز خانگي ندارند حدود نيم كيلو وات در ساعت است. حتي چنانچه مصرف برق خانگي در ايران را دو برابر كشورهاي سرد جهان لحاظ كنيم، مي توانيم مانند مردم آن كشورها با اين ميزان برق گرماي موردنياز خانه هاي خود را تامين كنيم. چنانچه مصرف برق هر خانواده چهارنفره ايراني را 2 كيلووات ساعت در نظر بگيريم براي تامين برق كل خانه ها بايد حدود 50 هزار مگاوات در ساعت برق براي بخش خانگي توليد كنيم.

بر اساس اطلاعات جدول ارائه شده در اين گزارش بالاترين سرانه مصرف برق حدود 1.2كيلو وات ساعت است كه از اين ميزان حدود 50 درصد آن متعلق به بخش خانگي و عمومي و مابقي مربوط به واحدهاي توليد و صنعتي و كارگاهي است. كشورهايي كه بالاترين سرانه مصرف برق را دارند از سيستم لوله كشي گاز شهري برخوردار نيستند. به اين ترتيب حتي اگر مصرف سرانه بخش خانگي ايران در حد كشورهاي پيشرفته و سرد باشد سرانه مصرف هر نفر 0.6 كيلو وات ساعت است به اين ترتيب نياز كشور در بخش خانگي حدود 50 هزار مگاوات خواهد بود. توليد برق ايران طي سه سال آينده از صدهزار مگاوات فراتر خواهد رفت كه حدود 40درصد آن موردنياز بخش هاي غير خانگي است بنابراين در صورت جايگزيني برق به جاي گاز امكان تامين برق موردنياز كل خانه هاي كشور وجود خواهد داشت. هر چند ايران كشوري است كه در سردترين روزهاي زمستاني در بخش شمالي داراي هواي معتدل است.

در حال حاضر در كنار مصارف برق، ميزان مصرف گاز هر خانوار در زمستان حدود 20 مترمكعب در شبانه روز است كه معادل 80 كيلو وات ساعت است در حالي كه چنانچه برق معادل كشورهاي سرد و توسعه يافته به خانه ها اختصاص داده شود نياز هر خانواده چهار نفره در شبانه روز حدود 50 كيلو وات ساعت است. در حال حاضر مصرف هر خانواده چهار نفره در ايران بين 15 تا 20 كيلووات ساعت است. به اين ترتيب با اجراي اين طرح مصرف انرژي در بخش خانگي ايران به حدود نصف كاهش مي يابد، مفهوم ديگر آن اين است كه مصرف گاز در بخش خانگي از حدود 600 ميليون مترمكعب در روز هاي سرد پاييز و زمستان به حدود 300 ميليون مترمكعب در روز و 45ميليارد مترمكعب در 5 ماه خواهد رسيد كه ارزش آن بر اساس قيمت گاز صادراتي سالانه حدود 15 ميليارد دلار است. علاوه بر اينكه مجبور به قطع گاز واحدهاي صنعتي و پتروشيمي ها و فولادها در روزهاي سرد سال نمي شويم تا به اين وسيله سالانه چند ميليارد دلار به اقتصاد كشور خسارت وارد شود. با افزايش توليد برق و تامين نياز شهرها در طرح جايگزيني برق با گاز مي توان از برق مازداد شبكه طي ساعت 12 شب تا صبح براي شارژ خودروهاي برقي استفاده نمود.

اتلاف حرارتي شبكه توزيع گاز بيشتر از برق است

بعضا اين بحث مطرح مي شود كه در خطوط انتقال برق زيادي تلف مي شود. واقعيت اين است كه در خطوط فشار قوي 400كيلووات تا 1000 كيلو وات اتلاف برق در هر هزار كيلو متر بين 1.5تا2 درصد است و عمده اتلاف در شبكه توزيع درون شهري واقع مي شود كه بخشي از آن با اصلاح خطوط و ترانس ها و ساير اقدامات قابل حل است. با رفع مشكلات اتلاف در شبكه توزيع به 8 تا 10 درصد خواهد رسيد. در نظر داشته باشيم در شبكه توزيع گاز نيز جمعا بين 10 تا 15 درصد هدر رفت داريم كه ارزش حرارتي بسيار بيشتر از برقي است كه در شبكه درون شهري تلف مي شود. در خصوص راندمان نيروگاه ها نيز با طرح هاي در حال اجراي تبديل نيروگاه هاي گازي به سيكل تركيبي راندمان نيروگاه ها به حدود 50 درصد خواهد رسيد. راهكارهاي ديگري نيز جهت كاهش اتلاف در بخش نيروگاهي وجود دارد كه از جمله آن استفاده از نيروگاه هاي CCHP و توليد همزمان برق و حرارت و آب شيرين از طريق نيروگاه هاست. در برخي كشورهاي همسايه نيروگاه هاي بسيار بزرگ با راندمان 85درصد احداث كرده اند كه ضمن توليد برق سالانه، صدها ميليون مترمكعب آب دريا را شيرين و در اختيار شهرها و صنايع قرار مي دهد.

اين طرح به معناي گران كردن قيمت انرژي نيست بلكه هدف هدايت مردم به استفاده از انرژي برق به جاي گاز در حد كشورهاي مترقي جهان است.

نقش گاز در آلودگي هوا

سوختن گاز در بخاري يا موتورخانه ها يا هر محل ديگري به مفهوم واكنش بين گاز طبيعي CH4 و اكسيژن است كه فرمول آن عبارت است از: CH4 +O2 مي دهد CO2 به علاوه آب (CH4+O2→H2O+CO2). در استوكيومتري با مول سر و كار داريم و مي خواهيم بدانيم يك مول CH4 با چند مول اكسيژن واكنش مي دهد تا چند مولCO2 و چند مول آب توليد كند. 1CH4 + 2O² →1CO² +2H²Oبه اين ترتيب مشخص است كه يك مول متان با دو مول اكسيژن واكنش مي دهد و يك مول CO2 و دو مول آب حاصل خواهد شد. حال مي خواهيم بررسي كنيم كه وزن اتمي اين موازنه چگونه است يعني وقتي مثلا هزار مترمكعب گاز (حدود 72كيلوگرم) را بسوزانيم چقدر اكسيژن نياز است و چقدر CO2 توليد مي شود.

وزن يك مول متان حدود 16گرم است و وزن دو مول اكسيژن حدود 64گرم و وزن يك مول CO2 حدود 46گرم است بنابراين بر اساس اين معادله 1CH4 + 2O² →1CO² +2H²O با سوزاندن يك مول متان (16گرم) دو مول اكسيژن (64گرم) نياز است و پس از واكنش سوختن يك مول CO2 اسيدكربنيك به وزن 46 گرم توليد مي شود.

به اين ترتيب با يك محاسبه ساده مشخص مي شود كه براي سوخت هزار مترمكعب گاز متان (720كيلوگرم) در بخاري به 2880كيلوگرم معادل 2.8تن اكسيژن نياز است. مفهوم آن اين است كه وقتي برنامه ريزي مي كنيم كل شهر تهران را گاز رساني كنيم و نتيجه آن، اين است كه زمستان ها روزانه 120 ميليون مترمكعب گاز در تهران سوزانده شود بنا بر اين روزانه 345 هزار تن اكسيژن موجود در هواي تهران سوزانده و نابود مي شود (حدود 20 تا 21درصد از هوا اكسيژن است). حال بر اساس همين موازنه ساده بررسي مي كنيم با مصرف روزانه 120 ميليون مترمكعب گاز طبيعي در شهر تهران چه ميزان CO2 توليد مي شود. سوخت يك مول 16 گرم متان 46 گرم CO2 مي دهد پس با مصرف 120 ميليون مترمكعب متان روزانه 248هزار تن گاز كربنيكCO2 در هواي شهر تهران منتشر مي شود.

در موازنه فوق براي سوختن يك گرم متان 4گرم اكسيژن نياز بود و 2.75 گاز كربنيكCO2 توليد مي شود.

حال لازم است اين موضوع را با مصرف اكسيژن كل خودرو هاي بنزين سوز شهر تهران مقايسه كنيم. فرمول شيميايي بنزين C8H12 است. موازنه واكنش شيميايي بنزين با اكسيژن عبارت است از: 2C8H18 + 25O2 =16CO2 + 18H2O بر اساس اين موازنه براي سوختن يك گرم بنزين، 3.5 گرم اكسيژن مصرف مي شود. از طرف ديگر براي سوختن يك گرم گاز متان 4 گرم اكسيژن مصرف مي شود. با سوختن يك گرم گاز طبيعي (متان) 2.75 گرم گاز CO2 توليد مي شود اما با سوختن يك گرم بنزين حدود 3 گرم CO2 توليد مي شود. به اين ترتيب مصرف گاز متان حجم زيادتري از اكسيژن موجود در هوا را نابود مي كند اما ميزان توليد CO2 ناشي از بنزين كمي بيشتر از گاز متان است. با تحليل فوق مي توان ارزيابي كرد كه در مجموع گاز متان عوارض بيشتري نسبت به بنزين براي ساكنان شهر تهران و با لحاظ موقعيت جغرافيايي اين شهر واقع بين كوه ها دارد. مصرف گاز متان در روزهاي سرد سال 120 ميليون مترمكعب معادل حدود 90هزار تن و جمع مصرف بنزين و گازوئيل حدود 30 هزار تن در روز است.

گاز رساني به كلان شهرها خصوصا تهران اشتباه بزرگي بود. ادامه اين اشتباه مي تواند خسارت هاي جبران ناپذيري به دنبال داشته باشد. ضرورت دارد طي حداكثر پنج سال انرژي برق جايگزين گاز شود و از گاز صرفا براي پخت و پز استفاده شود هر چند با اجاق هاي برقي نيز مي توان پخت و پز انجام داد. افزايش CO2 در هوا نقش بسيار مهمي در افزايش گرمايش كره زمين و كشور ما دارد. كاهش CO2 هوا در افزايش بارندگي نيز نقش دارد. چنانچه CO2 در هوا نبود كره زمين بيش از 10درجه خنك تر بود. يخ هاي قطب شمال آب نمي شدند و بشر زندگي اميدبخش تر و شادتري داشت. منشا بسياري از بيماري هاي سخت و زجر آور و لاعلاج، آلودگي هواي ناشي از انتشار CO2 و كاهش اكسيژن هوا به دليل واكنش هاي سوختن اكسيژن با گاز و بنزين و گازوئيل است. ما چاره اي جز تلاش جهت كاهش انتشار CO2 در هوا نداريم.

در شرايط فرضي چنانچه در يك روز سرد زمستان حتي چند ساعت سطح هواي فشرده در تهران پايين بيايد و جابه جايي هوا صورت نگيرد و مصرف گاز و بنزين شهر به همين منوال باشد احتمالا سطح اكسيژن هوا به زير 18 درصد مي رسد و تعداد بسيار زيادي از مردم خفه خواهند شد. اگر اكسيژن به زير 18 درصد برسد مرگ به سراغ انسان خواهد آمد. علاج واقعه قبل از وقوع بايد كرد.

روش هاي تامين برق در طرح جايگزيني برق با گاز

بر همين اساس مي توان به چند روش تامين برق اشاره كرد: *نيروگاه هاي سيكل تركيبي با سوخت گاز در سواحل خوزستان و بوشهر پيشنهاد مي شود نيروگاه هاي سيكل تركيبي با خوراك گاز در استان هاي خوزستان و بوشهر راه اندازي شوند. از بخار مازاد اين نيروگاه ها مي توان صدها ميليون مترمكعب آب شيرين توليد كرد. راندمان اين نيروگاه ها در حالت توليد همزمان برق و بخار و آب شيرين حدود 85درصد است. از CO2 و نيتروژن داغ خروجي دودكش نيروگاه ها مي توان براي تزريق به ميادين نفت و گاز جهت ازدياد برداشت استفاده كرد. برق توليدي اين نيروگاه ها با خطوط برق فشار قوي بالاي 400 كيلو وات به خط سراسري گاز كشور متصل شود. در خطوط فشار قوي ذكر شده اتلاف برق در هر هزار كيلومتر كمتر از 2 درصد است.

با تزريق تركيب CO2 و نيتروژن داغ دودكش نيروگاه هاي سيكل تركيبي به ميادين نفتي جنوب كشور مي توان ضريب بازيافت نفت را 5درصد افزايش داد. كل نفت درجاي ايران حدود 160 ميليارد بشكه است. به ازاي هر يك درصد بازيافت نفت درجا 1.6ميليارد بشكه به توليد نفت اضافه خواهد شد كه با لحاظ نفت حتي با قيمت 50 دلار ارزش آن برابر 80 ميليارد دلار در سال است.

*نيروگاه هاي خورشيدي

ايران به دليل روزهاي آفتابي زياد و موقعيت جغرافيايي مناسب مزيت خوبي جهت توليد برق از انرژي خورشيدي دارد. مي توان براي توليد بيش از 10هزار مگاوات برق خورشيدي در ايران برنامه ريزي كرد. برق توليدي نيروگاه هاي خورشيدي همچنين مي تواند براي احداث 10 هزار مگاوات نيروگاه تلمبه اي ذخيره اي در استان هاي مختلف مورد استفاده قرار گيرد تا برق پمپ هاي نيروگاه هاي تلمبه اي ذخيره اي را در طول روز تامين كند تا از غروب تا شب و اوج مصرف نيروگاه هاي تلمبه اي ذخيره اي كمبودهاي شبكه را جبران كنند.

*نيروگاه هاي تلمبه اي ذخيره اي

ايران حداقل به 10 هزار مگاوات نيروگاه تلمبه اي ذخيره اي نياز دارد. اين نيروگاه ها كه پيك سا هستند دو سد كوچك حدود 5ميليون مترمكعبي در پايين و بالاي كوه دارند و در ساعت هايي كه در شبكه برق مازاد وجود دارد آب از سد پايين به سد بالادست پمپ مي شود و در مقابل در ساعات پيك مصرف مثلا از ساعت 5 تا 10 شب مي توان از آب پشت سد بالا براي توليد برق استفاده كرد.

*نيروگاه هاي آبي و بادي

با احداث نيروگاه هاي آبي كوچك و متوسط در كشور مي توان چند هزار مگاوات برق آبي توليد كرد.

نيروگاه هاي بادي از اقتصاد نسبتا مناسبي برخوردار هستند. ايران ظرفيت احداث حداقل 5هزار مگاوات برق را دارد.

*نيروگاه هاي زمين گرمايي

بيش از 10درصد برق موردنياز تركيه يعني بيش از 6هزار مگاوات از طريق نيروگاه هاي زمين گرمايي توليد مي شود و ايران نيز در برخي مناطق ظرفيت هاي نسبتا مناسبي به اين منظور دارد.

*نيروگاه هاي هسته اي با سوخت توريم

ذخاير توريم در جهان چند برابر ذخاير اورانيوم است. شايد مهم ترين برتري استفاده از توريوم نسبت به اورانيوم و پلوتونيوم در زمينه ايمني، آن است كه تبديل سوخت هسته اي توريوم به يك بمب اتمي در مقايسه با اورانيوم و پلوتونيوم اقدام بسيار دشواري است. نحوه استفاده از توريوم در رآكتورهاي هسته اي به اين صورت است كه پس از گذاشتن توريوم (232 th) در رآكتور توسط نوترون بمباران مي شود و در نتيجه آن ايزوتوپ (232 th) به ايزوتوپ (233 th) توريوم تبديل مي شود كه از آن براي توليد برق مي توان استفاده كرد. رآكتورهايي كه در آن از سوخت توريوم استفاده مي شود پسماندهاي هسته اي كمتري نسبت به رآكتورهاي كنوني توليد مي كند.

جايگاه هيدروژن در آينده صنعت و انرژي جهان

هيدروژن سوختي پاك با ميزان انرژي دو برابر بنزين است. با تجزيه 800هزار تن آب مي توان صدهزار تن هيدروژن و 700هزار تن اكسيژن توليد كرد. با صدهزار تن هيدروژن مي توان حدود 350هزار تن آمونياك NH3 توليد و از اكسيژن نيز مي توان به جاي هوا در واكنش هاي سوختن استفاده كرد. حدود 78درصد هوا نيتروژن است و 21درصد آن اكسيژن است. عامل سوختن گاز در كوره ها يا بنزين و گازوئيل در خودروها اكسيژن است. بدون اكسيژن هيچ سوختي نمي سوزد بنابراين با تزريق اكسيژن در هواي احتراق مي توان ميزان سوخت بيشتري دريافت و انرژي گرمايشي بيشتر را در حجم ثابتي توليد كرد.

هيدروژن به عنوان سوخت جايگاه مهمي در جهان كسب خواهد كرد. با استفاده از نيروگاه هاي خورشيدي جهت تجزيه آب مي توان بدون برق نيروگاه هاي فسيلي ميليون ها تن هيدروژن و اكسيژن از آب دريا توليد كرد و اين واقعيتي است كه حادث خواهد شد.


 
دنياي اقتصاد