شاید بر همه واضح باشد که سوخت فسیلی که در نیروگاههای ایران استفاده می شود یکی از عوامل آلودگی شهرهای کوچک و بزرگ ما است. بخصوص که این نیروگاهها با رشد شهرها رفته رفته در داخل شهرها جای گرفته اند. برای مثال در اخبار امسال بطور مدام می بینیم که این مسئول و یا آن مسئول سخن از انتقال نیروگاه بعثت به میان می آورند به دلیل آلوده کردن محیط شهروندان تهران (۱). و هر کدام سعی در ربودن گوی سبقت از دیگری را دارد. اما بگذارید ابتدا با شرحی کوتاه از نیروگاه بعثت شروع کنیم و بعد به برسی راه حل ابراز شده بپردازیم. 

نیروگاه بعثت واقع در جنوب تهران به دلیل مصرف بسیار مازوت و گازوئیل هوای تهران را بیش از بیش آلوده می کند. راه حلی که این روزها زیاد بر سر زبانها است راه حل بستن نیروگاه و یا تبدیل آن به موزه و ساختن نیروگاهی دیگر در جایی دیگر است.سوال این است که برای جلوگیری از این آلاینده ها آیا تنها راه حل معقول انتقال آن است و در صورت انتقال به کدامین اهداف می رسیم. ابتدا با جدول مصرف سوخت و تولید برق در نیروگاه شروع کنیم. مصرف انرژی نیروگاه بعثت به قرار جدول ۱ است: 

نیروگاه بعثت در حال حاضر برای تولید ۱٫۶ تروات ساعت برق سوختی معادل ۵٫۱ تراوات ساعت مصرف می کند. با ضریب ۳۱ درصد کارایی تقریبا ۳٫۵ تراوات ساعت سوخت در این نیروگاه به هدر رفته است. حال فرض را بر این بگیریم که نیروگاه جدید از نوع سیکل ترکیبی با کارایی ۴۵ درصد را در نقطه ای خارج تهران احداث کنیم. در این صورت برای ساخت این نیروگاه جدید حدود ۱۳۰ تا ۱۵۰ میلیون دلار مخارج در بر خواهد داشت. حال بگذارید با هم برسی کنیم که با انتقال چه معضلی را حل می کنیم. در این نیروگاه جدید با ضریب کارایی ۴۵ درصد میزان سوختی که نیروگاه جدید احتیاج دارد معادل ۳٫۶ تروات ساعت خواهد بود که به بیان دیگر ۲ تروات ساعت انرژی در این نیروگاه جدید همچنان به هدر خواهد رفت. به این ترتیب میزان سوخت صرفه جویی شده نسبت به نیروگاه فعلی معادل ۱٫۶ تروات ساعت خواهد شد (۲) . سوخت نیروگاه بعثت در سال مورد نظر تشکیل شده از گاز، مازوت و گازوئیل. که سهم مازوت و گازوئیل معادل ۲٫۹ تروات ساعت بوده است. این به این معنی است که حتا اگر این نیروگاه جدید بخواهد با کارایی ۴۵ درصد کار کند هنوز مجبور هستیم بیش از ۱٫۳ تروات ساعت مازوت بسوزانیم. این تازه در صورتی است که میزان مصرف گاز تا زمان ساخت این نیروگاه جدید به همین حد فعلی باقی بماند که خود می دانیم که متاسفانه مصرف گاز در ایران رشد سرسام آوری پیدا کرده است. چنانکه در روزهای سرد ما وارد کننده گاز می شویم. به بیان دیگر اگر بخواهیم واقع گرا باشیم و رشد مصرف گاز از جمله در نزد مصرف کننده گان خانگی را که ۹۰ درصد این گاز برای گرم کردن اماکن و تولید آب گرم مورد نیاز است را به حساب بیاوریم نه تنها این میزان نیز پس انداز نخواهیم کرد، بلکه حتا

جدول ۱: تولید برق و مصرف سوخت نیروگاه بعثت در سال ۱۳۹۱

نسبت به امروز بیشتر می باید مازوت و گازوئیل بسوزانیم اما البته در جایی دیگر (۳) . 

آیا به راستی راه حلی برای این معضل وجود ندارد؟ یا باید قبول کرد که نیروگاه در داخل شهر باشد و به ناچار مازوت بسوزانیم و شهروندان را خفه کنیم و یا اینکه با مخارج زیاد این نیروگاه را منتقل کنیم و این مازوت و گازوئیل را درجایی دیگر بسوزانیم و منطقه ای دیگر را آلوده کنیم. آیا هیچ به فکرتان رسیده است اگر انتقال نیروگاه بهترین کار بود چرا در بسیاری از شهرهای دنیای صنعتی این نیروگاهها در داخل شهرها قرار دارند بدون اینکه سکنه آنرا این چنین در تنگنا قرار دهند که نیروگاههای داخل شهرهای ایران می کنند. برای مثال استکهلم، گوتنبرگ و برلین را می توان نام برد. این راه حل انتقال نیروگاه همانند انسانی می ماند که برای تمیز نگاه داشتن خانه خود هرچی اشغال تولید می کند را از پنجره پرت کند بیرون یا برداد ببرد دو تا خیابان آنطرفتر هر چی آشغال که در خانه داشته است بریزد آنجا بعد برگردد خانه و بگوید به به چه خانه تمیزی دارم. غافل از اینکه همسایه هم همینطور می کند و دیر یا زود دیگر جایی برای دور انداختن آشغال نیست و لاجرم باید قبول کند که هم محیط خانه دیگر تمیز نیست زیرا دیگر جایی برای ریختن آشغال نیست و هم محیط بیرون. آیا معقول تر نیست که جلوی آشغال را در همان منشا گرفت؟ 

به باور من بطور حتم برای این معضل راه حلی سوای این راه حل موجود است و راه حل تعریف دوباره از سبد انرژی ایران است. سبد انرژی که با ذره بین اکسرژی (کیفیت انرژی) به مسئله نیز نگاه کند به این معنی که «مصرف» انرژی را با همان کیفیتی که آن مصرف احتیاج دارد برآورد کند. و از پروسه تولید سوخت تا مصرف نزد مشتری را مد نظر داشته باشد. برای مثال در مورد نیروگاه بعثت، آخر چه جا دارد که ۳٫۵ – ۲ تروات ساعت بستگی به اینکه کدام راه حل را انتخاب کنیم انرژی بصورت گرما در خنک کننده ها با مصرف آبی بالغ بر چند میلیون مترمکعب که بخشی از این آب آلوده وارد فاضلاب بشود داشته باشیم، همزمان با آن نزد مشتری برای گرم کردن اماکن و گرم کردن آب مورد نیاز که بیش از ۹۰ درصد از احتیاج به سوخت گاز را تشکیل می دهد گاز بسوزد آنهم بدون هیچگونه تصفیه ای و هوای شهر را آلوده کند. چرا همین انرژی به هدر رفته را در نیروگاه برای گرم کردن و یا حتا خنک کردن اماکن استفاده نکنیم. و اگر وسائل جذب این اتلاف را تهیه بکنیم در اینصورت با اینکار:

* از سوزاندن گاز در موتورخانه های خصوصی جلوگیری می شود. موتورخانه های که بین ۶۰ تا ۷۰ درصد بیشتر کارایی ندارند

* با نسوزاندن گاز نزد مشتری لازم به سوزاندن مازوت و گازوئیل در نیروگاهها نیست زیرا اینها سوخته می شود به دلیل نبود گاز در شبکه گاز رسانی

* جلوگیری از آن بخش از آلاینده که در موتورخانه های اماکن تولید می کنند.

* احتیاج بسیار کمتر به سوزاندن مازوت و گازوئیل

* جلوگیری کردن از مصرف حدود ۲ میلیون مترمکعب آب برای خنک کردن گرمایی که می تواند این گرما جذب سیستم شود برای گرم کردن خانه ها

* جلوگیری از وارد شدن بخش عمده ای از آب آلوده به فاضلاب

* داشتن شبکه ای که قادر است انرژی گرمایی کمتر از ۱۰۰ درجه را که در بعضی از تولیدات تولید می شود را جذب کند. برای مثال پالیشگاه تهران در نزدیکی همین نیروگاه بعثت    و نیروگاه ری. 

* می تواند در تسهیل ساخت نیروگاه خورشیدی CSP  موثر باشد به این عنوان که این نوع نیروگاههای خورشیدی در حالت عادی احتیاج به آب تا ۴ برابر بیشتر نسبت به یک        نیروگاه گازی خواهد داشت و با داشتن این نوع سیستم می توان بخش عمده این گرما را جذب کرد. در ضمن اینکه این سیستم می تواند حکم یک مخزن را برای چند ساعت را نیز     داشته باشد.

* و از همه مهمتر بالا بردن راندمان چرخه سوخت تا تولید برق و گرما/سرما به بیش از ۸۰ درصد

اما می توان سوال کرد که ساخت این سیستم قریب ۶ تا ۱۰ سال به طول می انجامد. آیا باید تا آن موقع قبول کنیم که آلاینده های این نیروگاه شهروندان را خفه کند. جواب این سوال نه است زیرا ساخت تصفیه برای نیروگاه بیشتر از ساخت نیروگاه جدید بطول نمی انجامد.

در حقیقت می توان آلاینده های نیروگاه را به دو دسته کلی تقسیم کرد. یکی آنها که زیر مجموع گازهای گلخانه ای (۴) را تشکیل می دهند همانند دی اکسید کربن که این دسته از گازها منطقه ای عمل نمی کنند و با انتقال چند کیلومتر آنطرفتر مشکلی حل نمی شود. برای مثال آن مقدار دی اکسید کربنی را که کارخانه ای چینی به هوا می فرستند بر روی آب و هوای زمین همانقدر تاثیر پیدا می کند که آنچه که برای مثال کارخانه بعثت به هوا می فرستد. دوم آن دسته از آلاینده ها هستند که بیشتر منطقه ای عمل می کنند همانند ذرات، SOX ،VOC ٫ NOX است. برای این دسته راه صحیح تصفیه آنها است نه انتقال منشاء آلودگی به چند کیلومتر آنطرفتر. اصولا  تصفیه دود از آلاینده ها امری است که در ایران بسیار کم به آن توجه می شود. در دنیای صنعتی بخشی از سرمایه گذاری بر روی پاک کردن آلاینده ها است. اتفاقا آلاینده های مثل ذرات و SOX VOC و NOX  که بسیار خطرناک هستند با روشهای ساده تر می توان از انتشار آن تقریبا بطور کلی جلوگیری کرد. برای مثال در نیروگاههای اپسالا که در داخل شهر قرار دارند از جمله نیروگاه ۱۹۵ مگاواتی که آشغال می سوزاند بعلاوه دو نیروگاه ۴۴۰ مگاواتی که زغال سنگ نارس می سوزاند برای مثال آلاینده ذرات بر طبق نمودار۱ بیش از ۹۸ درصد آن در سال ۲۱۰۳ تصفیه شده است. لازم به ذکر است که اصولا سوختهای جامد پاک کردن آلاینده بسیار سخت تر و پرخرج تر از پاک کردن آلاینده های سوخت نفت و گاز است مخصوصا سوختهای زباله های خانگی. 

برای مثال NOX را می شود تا ۹۶ درصد با داشتن شکل تصفیه های مخلتف تصفیه کرد . شاید برای خواننده جالب باشد که یکی از سلسله روشهای که برای جلوگیری از انتشار

نمودار ۱: منحنی از گزارش سالیانه نیروگاه برق گرمایی اپسالا آورده شده است. محور عمودی به درصد NOX تصفیه شده را نشان می دهد.

NOX می کنند همزمان تولید گرما می کند که می تواند جذب سیستم گرمایشی مرکزی کند (۵).  

همانطور که شرح دادم می باید نگاهی دوباره به سیاست انرژی انداخت و دید که کدامین اسباب و یا روشها را می باید در سبد انرژی قرار داد. در این مورد راه حل بهتر مجهز کردن نیروگاه بعثت به سیستم گرمایشی مرکزی DH است(۶). که بتواند بخش بخاری را که می شود از آن برق گرفت با گذراندن از توربین از آن برق گرفت و بخش دیگر که امروز در برجهای خنک کننده با مصرف چند میلیون مترمکعب آب و آلوده کردن فاضلاب برای خنک کردن بخار، بجایش با گذراندن از کندنسور انرژی خود را برای سیستم ذکر شده تامین کند. هم زمان با آن می باید با اقداماتی بسیار ساده لاقل به عنوان اولین قدم جلوی اتلاف انرژی  در مساکن را گرفت . آخر این معنی ندارد که برای گرم کردن خانه های ساخته شده در تهران بیشتر انرژی مصرف شود تا معادل همان خانه ای که در استکهلم و یا هلیسنگبوری موجود است، که آنها بسیار نزدیکتر به قطب هستند و زمستانهای بسیار طولانی تری دارند. و البته می باید این نیروگاه و نیروگاههای دیگر از این قبیل  را مجهز به تصفیه آلاینده ها که در بالا ذکر آن آمد کرد تا به اصطلاح آشغال را در همان سرچشمه جلویش را گرفت نه اینکه آنرا برد چند کیلومتر آنطرفتر ریخت دور. 

شاید خواننده سوال کند که مخارج اینها سرسام آور است امید دارم که به زودی مطالعه مخارج ساخت سیستم گرمایشی مرکزی را برای جنوب تهران بیاورم اما به اختصار بگویم که این سیستم زیاد خرجش بیشتر از ساخت نیروگاه جدید نخواهد شد در ضمن اینکه تولید کار مفید و جلوگیری از سوختی که می تواند صادر شود خواهد کرد و در کل سیستمی درست می کنیم که خود سودآورد خواهد بود. 

در آخر امری مهم را باید گوشزد کنم و آن این است که در سیاست انرژی بسیار به ندرت راه حل میان بر پیدا می شود بخصوص در سیاست کلان آن که ۳۰ تا ۵۰ سال آینده را مد نظر می باید داشته باشد. از این جهت است که می باید اقدامهای کرد که بتواند برای نسلهای بعد هم مفید باشد.

مجید محمدی محقق

۲۰۱۴/۰۸/۱۸

۱- کافی است در گوگل بنویسید آلاینده های نیروگاه بعثت

۲_ این درست است که نیروگاه با سیکل ترکیبی بالای ۵۰ درصد است اما به دلایل عملی از جمله تمیز نگاه داشتن برجهای خنک کننده تر و در نتیجه بالا رفتن فشار در کندنسور عملا نشان داده شده است که در ایران به سختی حتا به ۴۵ درصد کارایی می رسد. 

۳_البته اگر بخواهیم همین سیاست انرژی را داشته باشیم با نیروگاه فعلی بیش از این مجبور به مصرف مازوت و گازوئیل می باشیم. 

۴_ گازهای گلخانه ای آن دسته از گازها است که در جو کره زمین با جذب و تابش اشعه مادون قرمز باعث گرم شدن دمای کره زمین می شوند. کار این دسته از گازها این است که گرما را از خود عبور می دهند تا سطح زمین و آب گرم شود اما اجازه بازتاب گرما را از زمین و آب گرم شده به فضا نمی دهند در نتبجه دمای کره زمین را افزایش می دهند. اینگونه گازها هم بطور طبیعی در جو موجود است و هم ساخته دست انسان است

۵_ به وسیله flue gas condensation

۶_ District Heating در مطالعه این سیستم به لحاظ تکنیکی و اقتصادی شرح مبسوطی از این سیستم و چگونگی عملکرد آن در مطالعه ای که برای ساخت این نوع سیستم در منطقه جنوب تهران کرده ام خواهم آورد.