سایر تجهیزات بایو انرژی

نیروگاه زیست توده (Biomass Power Plant) یک تأسیسات انرژی است که از منابع زیستی مانند چوب، زباله‌ها، فضولات دامی و فاضلاب‌ها برای تولید انرژی استفاده می‌کند. این منابع به عنوان سوخت‌های زیستی شناخته می‌شوند و می‌توانند برای تولید الکتریسیته و حرارت مورد استفاده قرار گیرند. 

گازی سازی پلاسما یک فرایند ویژه گازی سازی است که در آن زیست توده در دمای بسیار بالا (۳۰۰۰ درجه سانتیگراد یا حتی بالاتر) در محیطی کم به اجزای اصلی گاز (هیدروژن و مونواکسیدکربن) اکسیژن تبدیل می‌گردد. گازی سازی زیست توده به روش پلاسما به عنوان یک فناوری تمیز و قابل اطمینان با حداقل تولید قطران و کمترین اثرات زیست محیطی در نظر گرفته می‌شود.

گازی سازی پلاسما تقریباً به طور انحصاری روی مواد اولیه ضایعاتی متمرکز شده است و نیروگاه‌های موجود گازی سازی موادی مانند، زباله شهری، بقایای گیاهی که به طور خودکار خرد شدند، لاستیک، خاکستر زباله سوز، زغال سنگ و ضایعات خطرناک، ضایعات پزشکی، ضایعات صنعتی و ضایعات رادیواکتیو است. مواد دیگری از قبیل: تخته‌های مدار چاپی، پنبه‌های نسوز، لجن فاضلاب، نفت، دوغاب زغال سنگ/آب، کک نفت، کاغذ، پلاستیک و فلزات مورد آزمایش قرار گرفته اند. از آنجا که گازی سازی پلاسما تقریباً می تواند هر ماد‌ه ای را بپذیرد، مواد اولیه اصلی مورد استفاده آن‌هایی هستند که جداسازی و بازیافت بیشتر آن ها بسیار دشوار یا گران است. بخش آلی مواد اولیه گازی سازی، و بخش معدنی منجمد می شود، اغلب برای توجیه اقتصادی نیاز به کسب اعتبار محصول جانبی دارند. با این حال، گازیسازی پلاسما با مواد اولیه غیر ضایعاتی ممکن است در آینده به لحاز اقتصادی قابل دوام شود.

بهره برداری منعطف از مشعل پلاسما، از طریق بالا یا پایین آوردن توان الکتریکی ورودی ها سرعت جریان پلاسما، امکان هرگونه تغییری در مقدار مواد اولیه، سازگار شدن رطوبت و ترکیب با محیط، ثابت نگهداشتن درجه حرارت گازی سازی، را فراهم می آورد. بنابراین گازی سازی پلاسما می تواند مواد اولیه با اندازه ذرات مختلف، شامل توده درشت و مواد پودری، را به حداقل آماده سازی بپذیرد(کاهش اندازه و خشک کردن معمولاً مورد نیاز نیست و مواد ناهمگن قابل قبول است). با این حال، به طور کلی، مواد اولیه با میانگین رطوبت یا میزان مواد معدنی بالاتر منجر به کاهش واکنش گازی سازی و دمای گاز سنتز و بازده پایین تر می شوند، و مواد اولیه با میانگین میزان کربن پایینتر منجر به کیفیت پایین تر گاز سنتز و یا ارزش حرارتی آن می شود.

بنابراین دسته بندی ضایعات برای حذف شیشه، فلزات و مواد بی اثر قبل از ورود به راکتور پلاسما گاهی اوقات یک فرایند آماده سازی مواد اولیه مطلوب می باشد.

مشخصات نیروگاه زیست توده:

منابع زیست توده:
زائدات جنگلی، کشاورزی، باغداری و صنایع غذایی
زائدات جامد شهری (زباله‌ها)
فضولات دامی و طیور
فاضلاب‌های شهری و صنعتی.

تولید انرژی:
تولید انرژی از منابع زیست توده به منظور تولید الکتریسیته و حرارت است. این منابع در صورت استفاده مستقیم قابلیت تولید حرارت را دارند و در صورت تولید سوخت‌های زیستی یا بیوگاز، قابلیت استفاده در موتور ژنراتورها یا پس از تولید بخار آب در توربین ژنراتورها را برای تولید برق دارند.

چرخه زیست توده در طبیعت:
بخشی از تشعشع خورشیدی که به اتمسفر زمین می‌رسد، به دلیل فرآیند فتوسنتز در گیاهان جذب می‌شود. گیاهان به عنوان منابع ذخیره کربن هستند و دی‌اکسید کربن را از هوا جذب کرده و به صورت کربن ذخیره می‌کنند. وقتی گیاهی توسط جانوری خورده می‌شود، بخشی از کربن موجود در گیاه خورده شده به انرژی تبدیل می‌شود و بخشی دیگر در بافت‌های زنده ذخیره می‌گردد. بخش سوم نیز با فضولات جانوری دفع می‌شود. در صورت سوزاندن چوب یا گیاهان، بخش اعظمی از کربن ذخیره شده به صورت دی‌اکسید کربن آزاد می‌شود و بخشی نیز در خاکستر باقی می‌ماند.

نیروگاه‌های زیست توده به دلیل فناپذیری سوخت‌های فسیلی، تنوع‌بخشی به منابع انرژی، توسعه پایدار و ایجاد امنیت انرژی، توجه جهانیان را به خود جلب کرده‌اند. این نیروگاه‌ها به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، در کاهش مشکلات زیست محیطی ناشی از مصارف انرژی فسیلی و افزایش سهم منابع انرژی نو در سبد انرژی جهانی نقش دارند.

زیست‌توده چگونه به انرژی تبدیل می‌شود؟

زیست‌توده به چندین روش مختلف به انرژی تبدیل می‌شود:
سوزاندن مستقیم: زیست‌توده مانند چوب، بقایای کشاورزی و زباله‌های شهری می‌تواند مستقیماً سوزانده شود تا حرارت تولید کند. این حرارت می‌تواند برای تولید بخار و در نتیجه تولید برق در توربین‌های بخار استفاده شود.
تبدیل به سوخت‌های زیستی: زیست‌توده می‌تواند به سوخت‌های مایع یا گازی مانند بیودیزل، اتانول و بیوگاز تبدیل شود. این سوخت‌ها سپس می‌توانند در موتورها و توربین‌ها برای تولید برق استفاده شوند.
گازی‌سازی: در این فرآیند، زیست‌توده در محیط بی‌اکسیژن یا با اکسیژن محدود حرارت داده می‌شود تا گازهای قابل اشتعال مانند مونوکسید کربن و هیدروژن تولید شود. این گازها سپس می‌توانند در موتورها یا توربین‌های گازی برای تولید برق استفاده شوند.
تخمیر: برخی از زیست‌توده‌ها مانند ضایعات کشاورزی و فاضلاب می‌توانند توسط میکروارگانیسم‌ها تخمیر شوند تا بیوگاز تولید کنند. بیوگاز که عمدتاً شامل متان است، می‌تواند برای تولید برق یا حرارت استفاده شود.
در مجموع، زیست‌توده به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر و پایدار، نقش مهمی در تأمین انرژی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای ایفا می‌کند.

مزایای استفاده از زیست‌توده در مقایسه با سوخت‌های فسیلی چیست؟

مزایای استفاده از زیست‌توده در مقایسه با سوخت‌های فسیلی شامل موارد زیر است:

کاهش انتشار کربن: برخلاف سوخت‌های فسیلی که کربن را دوباره به جو آزاد می‌کنند، بیشتر سوخت‌های زیستی کاملاً سازگار با محیط زیست هستند و انتشار کربن را افزایش نمی‌دهند.
تجدیدپذیری: منابع زیست‌توده مانند چوب، زباله‌ها، فضولات دامی و فاضلاب‌ها به عنوان سوخت‌های تجدیدپذیر شناخته می‌شوند و می‌توانند به طور مداوم برای تولید انرژی مورد استفاده قرار گیرند.
تنوع بخشی به منابع انرژی: استفاده از زیست‌توده به عنوان منبع انرژی، به تنوع بخشی به سبد انرژی و کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی کمک می‌کند.
توسعه پایدار: نیروگاه‌های زیست‌توده در راستای توسعه پایدار و ایجاد امنیت انرژی نقش دارند.
کاهش مشکلات زیست‌محیطی: استفاده از زیست‌توده به عنوان منبع انرژی، در کاهش مشکلات زیست‌محیطی ناشی از مصارف انرژی فسیلی مؤثر است.

در مجموع، زیست‌توده به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، مزایای زیست‌محیطی، اقتصادی و امنیتی قابل توجهی در مقایسه با سوخت‌های فسیلی دارد.

معایب استفاده از زیست توده چیست؟

بر اساس جستجوی انجام شده، برخی از معایب و جنبه‌های منفی استفاده از زیست توده به شرح زیر است:
محدودیت منابع: زیست‌توده به عنوان یک منبع تجدیدپذیر محدود است و تأمین مداوم آن ممکن است با چالش‌هایی همراه باشد. تولید و برداشت بیش از حد زیست‌توده می‌تواند به تخریب محیط زیست منجر شود.
آلودگی محیطی: سوزاندن زیست‌توده می‌تواند باعث انتشار آلاینده‌هایی مانند ذرات معلق، اکسیدهای نیتروژن و گوگرد شود که برای محیط زیست مضر هستند. همچنین تولید و حمل و نقل زیست‌توده ممکن است باعث آلودگی هوا و آب شود.
هزینه‌های بالا: تجهیزات و فرآیندهای تبدیل زیست‌توده به انرژی ممکن است نسبتاً پرهزینه باشند و در مقایسه با سوخت‌های فسیلی، رقابت‌پذیری کمتری داشته باشند.
کارایی پایین: بازده تبدیل زیست‌توده به انرژی معمولاً پایین است و بسته به فرآیند مورد استفاده، ممکن است کمتر از ۳۰% باشد.
محدودیت در مقیاس‌پذیری: نیروگاه‌های زیست‌توده معمولاً در مقیاس کوچک‌تر ساخته می‌شوند و امکان افزایش مقیاس آنها محدود است.
رقابت با مصارف دیگر: استفاده از زیست‌توده برای تولید انرژی ممکن است با استفاده از آن در بخش‌های دیگر مانند کشاورزی و صنایع غذایی در رقابت باشد.
در مجموع، هرچند زیست‌توده یک منبع انرژی تجدیدپذیر است، اما معایبی مانند محدودیت منابع، آلودگی محیطی، هزینه‌های بالا و کارایی پایین می‌تواند استفاده گسترده از آن را محدود کند.

راندمان نیروگاه زیست توده چیست؟

راندمان نیروگاه زیست توده به دو روش مختلف اندازه‌گیری می‌شود:
راندمان تبدیل انرژی: ماکزیمم راندمان تبدیل انرژی خورشیدی در فرآیند فتوسنتز گیاهان بین ۵ تا ۶ درصد است. این راندمان نشان‌دهنده میزان انرژی خورشیدی که توسط گیاهان جذب و ذخیره می‌شود است.
راندمان تبدیل انرژی زیست توده به برق: راندمان تبدیل انرژی زیست توده به برق در نیروگاه‌های زیست توده معمولاً بین ۲۰ تا ۳۰ درصد است. این راندمان نشان‌دهنده میزان انرژی تولیدی از زیست توده است که به برق تبدیل می‌شود.
به عنوان مثال، نیروگاه بیوگازسوز فاضلاب غرب تهران با ظرفیت اسمی ۷.۲ مگاوات، راندمان بالایی در تولید همزمان برق و انرژی حرارتی دارد.

منبع: barghnews

       nirogahian