صفحه اصلی > فعالیت‌ها > انرژی های نو > انرژي بیوگاز، زيست توده و نيروگاه هاي زباله سوز 

زیست توده (بیوماس)

 

 

new-energy_bio01

 

زیست توده یا بیوماس  یک منبع تجدید پذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می‌آید. مواد زیستی شامل موجودات زنده یا بقایای آنها است. نمونه این مواد، چوب، زباله و الکل هستند. زیست توده معمولاً شامل بقایای گیاهی است که برای تولید الکتریسیته یا گرما به کار می‌رود. برای مثال بقایای درختان جنگلی، مواد هرس شده از گیاهان و خرده‌های چوب می‌توانند به عنوان زیست توده به کار گرفته شوند. زیست توده به مواد گیاهی یا حیوانی که برای تولید الیاف و مواد شیمیایی به کار می‌روند نیز اطلاق می‌گردد. زیست توده شامل زباله‌های زیستی قابل سوزاندن هم می‌شود، اما شامل مواد زیستی مانند سوخت فسیلی که طی فرایندهای زمین شناسی تغییر شکل یافته‌اند، مانند ذغال سنگ یا نفت نمی‌شود. اگرچه سوخت‌های فسیلی ریشه در زیست توده در زمان بسیار قدیم دارند، به دلیل اینکه کربن موجود در آن‌ها از چرخه زیستی طبیعت خارج شده‌است و سوزاندن آن‌ها تعادل دی اکسید کربن موجود در جو را به هم می‌زند، عنوان زیست توده به آن‌ها اطلاق نمی‌گردد.

 زیست توده قابلیت تولید برق، حرارت، سوختهای مایع، سوختهای گازی و انواع کاربردهای مفید شیمیایی را دارا می باشد. زیست توده سهم بزرگی در میان دیگر انواع منابع انرژیهای نو دارا می باشد بطوريكه پس از ذغال سنگ، نفت و گاز طبیعی، چهارمین منبع بزرگ انرژی در دنیا می‌باشد. این منبع حدود 14 درصد از انرژی اولیه جهان را تامین می‌نماید و در حال حاضر بیش از 5/11% از انرژی اولیه جهان توسط منابع زیست توده تامین می­گردد. و این در حالی است که در ایالات متحده آمریکا 3-4 درصد از انرژی اولیه مورد نیاز فقط از منابع زیست توده تامین میشود. قابلیتهای زیست توده تنها در تولید حرارت نیست، بلکه در تولید سرما، سوختهای مورد نیاز برای حمل و نقل و تولید انرژی الکتریکی نیز استفاده دارد. در سال 2005حدود 44000 مگاوات نیروگاه تولید برق ( با انواع فن آوریها ) و 225000 مگاوات حرارتی نیروگاه مدرن تولید حرارت با منبع زیست توده احداث شده است که حدود 10000 مگاوات آن فقط در ایالات متحده بوده است (حدود 58 درصد از بازار تولید انرژی از منابع تجدید پذیر در امریکا). همچنین بیش از 50 میلیارد لیتر سوخت تجدیدپذیر از منابع زیست توده تولید و مصرف می­گردد.

برمبنای مطالعات انجام شده، منابع زیست توده حدود 64 درصد از منابع اولیه انرژیهای نو در اتحادیه اروپا را به خود اختصاص داده است و حدود 9 درصد از انرژی الکتریکی تولیدی و 98 درصد از انرژی حرارتی تولیدی از طریق منابع انرژیهای نو به منابع انرژی زیست توده تعلق دارد. ( با در نظر گرفتن منابع برق آبی).

انرژی زیست توده تنها منبع انرژی تجدیدپذیر می­باشد که انرژی را به فرم­های برق، حرارت، سرما و سوخت خودرو و به اشکال جامد، مایع و گاز تحویل می نماید. بعلاوه مواد زیستی جایگزین خوراک پتروشیمی و ... نیز از محصولات دیگر آن می­باشد.

 بطورکلی   کلیه   زباله هایی که منشاء زیستی داشته باشند و از تکثیر سلولی پدید آمده باشند بیوماس نامیده می شوند. منابعبیوماسی که براي تولید انرژي مناسب هستند، طیف وسیعی از مواد را شامل می شوند که بطور عمده به شش گروه تقسیم بنديمیگردند:

 

1-  سوختهاي چوبی

2-  زائدات جنگلی، کشاورزي، باغداري و صنایع غذایی

3-  فضولات دامی

4-  فاضلابهاي شهري

5-  فاضلابها، پسماندها و زائدات آلی صنعتی

6- ضایعات جامد زباله هاي شهري

 

* یکی از شرکت هایی که در زمینه انرژی زیست توده (بیوماس) فعالیت دارد شرکت Renewablesplus است که لینک آن در زیر قرار دارد:

 

http://www.renewablesplus.com/index.html

 

بیوگاز

 

new-energy_bio03

 

از اعمال مجموعه اي متنوع از فرآیندهاي فیزیکی – شیمیایی و زیست محیطی بر روي منابع مختلف زیست توده مانند تجزیه و تخمیر و غیره  در یک محفظه، گازي بدست می آید که اصطلاحاً بیوگاز نام دارد. پس از اعمال یکسري فرآیند هاي تصفیه اي مطابق استانداردهاي جهانی و زیست- محیطی بر روي این گاز می توان آن را به عنوان یک حامل انرژي در نظر گرفت. این حامل را می توان هم به صورت مستقیم و هم به عنوان سوخت اولیه در نیروگاهها به کار برد. با سوخت این گاز ژنراتورها و توربین ها حرکت کرده و مشابه سیکل سنتی رایج در تمام نیروگاههاي موجود برق تولید می کنند.

 

درصد گازهاي تشکیل دهنده بیوگاز:

گاز

CH4

CO2

H2S

H2

N2

O2

درصد

60- 80

25 – 38

0.05 – 0.5

0 - 1

0 – 7

0 – 2

 

نکات  مهم:

 - فرایند تولید بیوگاز در واحد طراحی شده ویژه (هاضم) انجام می شود

  - معمولاً درجه حرارت این روند 35 درجه سانتیگراد می باشد

 - تجزیه مواد آلی عموماً بعد از 20 روز به اتمام می رسد

  

پتانسیل تولید بیوگاز از منابع مختلف:

مواد ورودي

بیوگاز تولیدي از هر تن مواد خشک (m3)

باقیمانده چربی آشپزخانه

1038

چمن (علف)

700-520

نیشکر

550

کود گراز (خوك)

480-370

ضایعات سبزیجات

450

کود مرغی

450

کود گاوي

250

  

فرآیند تولید بیوگاز:

 تخمیر بی هوازيتجزیه مواد آلی (بیوماس) به وسیله باکتري هاي بی هوازي در شرایط و محیط مناسب (بدونوجود اکسیژن) طی سه مرحله به شرح زیر:

 

 -1 هیدرولیز

 -2 اسیدزایی

 3- متان زایی

 

مواد قابل استفاده در فرآیند:

مواد قابل استفاده در فرایند عبارتند از مواد زاید دامداري ها و مرغداري ها و بطور کلی مواد زاید دامی، مواد سبزینه اي گیاهی (محصولات زراعی، صنعتی، درختان و فضاي سبز)، مواد زاید جامد و فضولات آلی فاضلاب­ هاي شهري و روستایی، زباله هاي شهري و روستایی و مواد جامد و پسماند کارخانجات تبدیل مواد غذایی (کنسرو سازي، کمپوت سازي، لبنیات، ماکارونی، رب و… )

چرخه تولید بیوگاز:

 

 

 

گیاهان توسط حیوانات مصرف شده و از فضولات حیوانی و زباله هاي دیگر، بیوگاز تولید می گردد و بیوگاز را میتوان جهت مصارف گرمایی و هم براي تولید برق استفاده نمود. گازهاي ایجاد شده می تواند مجدداً و با فتوسنتز دوباره در رشد گیاهان مورد مصرف قرار گیرد.

 

طرح شماتیک از سیستم نیروگاه بیوگاز:

 

 

بیوگاز تولیدي با یک بلوئر به یک مخزن جدا کننده آب و H2S رفته و پس از جداسازي آنها وارد کمپرسور بیوگاز میشود و از یک چیلر رطوبتگیر گذشته و وارد یک میکروتوربین می گردد. گاز خروجی، از یک مبدل حرارتی گذشته و جهت گرم کردن هاضم بیوگاز استفاده می گردد.

 

سیستم تولید بیوگاز با استفاده از مواد محصولات زراعی، درختان و ...

 

سیستم تولید بیوگاز که توسط شرکت Renewablesplus ساخته می شود به سه نوع تقسیم می شود:

مدل اول: " مدل Chunky "

مواد اولیه این سیستم عبارتند از :

  • چوب های ریز
  • چوب های بامبو
  • پوست نارگیل
  • چوب ذرت
  • میوه درختان مخروطی (مثل کاج)
  • ساقه پنبه
  • برگ های ریز شده

     و ... 

مدل دوم: " مدل Granular "

مواد اولیه این سیستم عبارتند از :

  • پوست برنج
  • هسته میوه ها
  • خاک اره درشت
  • هسته خرما
  • پوست آجیل
  • غلاف دانه ها

     و ...

 

مدل سوم: " مدل Combo "

در این سیستم مواد اولیه دو سیستم قبل می توانند استفاده شوند البته نه به صورت همزمان.

 

 

در هر یک از سیستم های فوق فرآیند تولید بیوگاز در 4 مرحله صورت می پذیرد:

  • مرحله خشک کردن بیوماس (Drying)
  • مرحله تجزیه بیوماس در اثر حرارت (Pyrolysis)
  • مرحله اکسیداسیون (Oxidation)
  • مرحله تبدیل یا احیاء (Reduction)

 

گاز تولید شده در مرحله آخر شامل مونوکسید کربن (CO)، هیدروژن (H2)، متان (CH4)، دی اکسید کربن (CO2) و نیتروژن (N2) می باشد که می تواند به عنوان جایگزینی برای سوخت های فسیلی بکار برود.

 

اجزای اصلی سیستم تولید بیوگاز از بیوماس، ساخته شده توسط شرکت Renewablesplus:

 

نمایی از سیستم تولید گاز از بیوماس به همراه تولید برق با ظرفیت 1MW، ساخته شده توسط شرکت Renewablesplus:

 

نمایی از سیستم تولید گاز از بیوماس به همراه تولید برق با ظرفیت 10MW، ساخته شده توسط شرکت Renewablesplus:

 

سیستم تولید بیوگاز با استفاده از کود 

 

تعریف:  دستگاه بیوگاز واحدي است که در آن مواد اولیه هضم و بیوگاز تولید و ذخیره میگردد.

ساختمان دستگاه بیوگاز: از دو قسمت محفظه تخمیر و محفظه گاز تشکیل شده است.

 

1- محفظه تخمیر:  براي نگهداري مواد اولیه بر اساس ظرفیت دستگاه و مقدار مواد اولیه

2- محفظه گاز: مخزنی است که جهت نگهداري گاز از آن استفاده می شود.

 

تفاوت عمده دستگاه هاي بیوگاز در نحوه قرار گرفتن دستگاه و نحوه استفاده از آن است.

 

انواع دستگاه هاي تولید بیوگاز:

الف- از دیدگاه نوع مخازن بکار رفته:

  

از میان انواع دستگاه هاي بیوگاز دو نوع زیر در کشورهاي صنعتی و در حال توسعه کاربردهاي بیشتري دارد که عبارتند از:

1- واحد بیوگاز عمودي

2- واحد بیوگاز افقی

3- واحد بیوگاز مرکزي

4- واحد بیوگاز با مخزن شناور گاز (معروف به نوع هندي)

5- واحد دستگاههاي با مخزن گنبدي ثابت (معروف به نوع چینی)

6- واحد بیوگاز مدل فرانسوي

7- واحد بیوگاز با لوله هاي لاستیکی

 

ب- از دیدگاه حجم و اندازه:

1- خانگی: عمدتاً در کشورهاي جهان سوم متداول هستند

2- صنعتی: عمدتاً در کشورهاي پیشرفته متداول هستند

 

 انواع دستگاه هاي تولید بیوگاز:

الف- دستگاه هاي بیوگاز با مخزن شناور گاز ( معروف به نوع هندي)

 • هدایت مواد اولیه از طریق حوضچه ورودي پس از اختلاط با آب به داخل مخزن تخمیر

 • حرکت مواد تخمیرشده به طرف حوضچه خروجی

 • جمع آوري گاز تولیدي در داخل محفظه فلزي (قرار داده شده بصورت معکوس روي دهانه مخزن تخمیر)

 

 

ب- دستگاه هاي بیوگاز با مخزن گاز ثابت (معروف به نوع چینی)

•بصورت مخزن گنبدي شکل و در عمق زمین

•ساخت محفظه گاز و تخمیر در ارتباط با یکدیگر و در یک مخزن مشخص

•محفظه گاز بصورت گنبدي با پوششی آجري یا بتنی

•اساس کار دستگاه مانند مدل هندي است

•فشار گاز تولیدي هم گاز را به محل مصرف هدایت میکند و هم مواد تخمیر شده را به داخل محفظه خروجی می راند

•خروج مواد به طرف حوضچه خروجی، فشار گاز داخل گنبد را تنظیم کرده و در اثر ازدیاد فشار، مواد بیشتري خارج میگردد و برعکس

 

 

مقایسه خواص گازهای سوختی با بیوگاز

  

نوع گاز

هواي مورد نیاز m3

ارزش حرارتی

ترکیبات

درصد

عناصر

متان

5.9

49.9

100

CH4

پروپان

8.23

94.25

100

C3H8

بوتان

9.3

102.34

100

C4H10

گاز طبیعی

7

52.7

35 و 65

CH4 , H2

گاز شهری

7.3

70.4

24 و 26 و 50

CH4 , N2 , O2

بیوگاز

7.5

96.5

40 و 6

CH4 , CO2

 

مشخصات طرح هاي اجرا شده بیوگاز در ایران:

 

 

 

 

* قابلیت تولید 1.73 کیلووات ساعت انرژي را دارا می باشد.

 

وضعیت فعلی بهره برداري از زیست توده در جهان:

 

 

 

فوايد بيوگاز :

 

استفاده از بیوگاز علاوه بر سالم سازي محیط زیست و تهیه کود غنی و تولید گاز سوختی از نقطه نظر اقتصادي داراي اهمیت بسیار زیادي است. در سالیان اخیر تکنولوژي بیوگازمورد توجه بسیاري از کشورها قرار گرفته است و از گاز حاصل از دفنگاه هاي زباله براي تولید الکتریسیته استفاده می کنند. ایران از جمله کشورهایی است که داراي منابع گسترده اي براي تولید بیوگاز می باشد. با احتساب مقادیر معمول بازدهی بیوگاز از فضولات دامی و اعمال ضرایب اطمینان، بیوگاز حاصل حدود  61.79085 میلیون کیلووات ساعت بر متر مکعب انرژي الکتریکی و 36.135 میلیون مترمکعب معادل  215.07572 میلیون کیلووات ساعت بر متر مکعب انرژي حرارتی خواهد بود.

توسعه صحيح دستگاههاي بيوگاز و رواج آن مي‌‌تواند فوائد زيادي داشته باشد بطور كلي از سه جنبه اصلي توليد انرژي، سالم‌سازي محيط زيست و تهيه كود غني حائز اهميت است.

موارد مثبت در انجام برنامه‌هاي بيوگاز و توليد انرژي از فضولات عبارتست از:

ـ تجزيه لجن‌هاي فاضلاب، فضولات دامداريها ومرغداريها و زائدت كشتارگاهها

ـ استفاده از گاز متان در اماكن دفن زباله

ـ محدوديت‌ منابع نفت و گاز در جهان

ـ نياز بيشتر به انرژي و توسعه برنامه‌هاي بيوتكنولوژي

ـ توجه خاص به تصفيه فضولات روستايي

ـ نياز به انرژي در مناطق صعب‌العبور

ـ تصفيه كودهاي حيواني از نظر پاتوژنها و بذر علفهاي هرز

ـ تصفيه زباله‌هاي شهري و تهيه كود كمپوست از طريق سيستم غير هوازي

ـ بهسازي محيط در مناطق روستايي وشهري

 

شرکت مهندسین مشاور معیار توسعه نیرو با بهره گیری از تجربیات و دانش فنی پرسنل مجرب خود و همکاری و استفاده از رهنمودهای اساتید دانشگاه ، آمادگي خود را جهت ارائه مشاوره، طراحی ، راه اندازی و بهره برداری نیروگاه های بیوگاز اعلام مي دارد.

 

نيروگاه هاي زباله سوز

 

 

 new-energy_bio02

 

تولید حجم بسیار زیاد زباله در شهرهای بزرگ یکی از تهديدات بزرگ براي محیط زیست محسوب مي شود. در این زمینه تحقیقات وسیعی صورت گرفته است و تا کنون عمده‌ترین راه حل ، سوزاندن زباله و در برخی موارد تبدیل زباله به کود و بازیابی زباله می‌باشد، می‌توان کوره‌های زباله سوز را بصورت بویلر نیروگاه بخاری طراحی نمود و از حرارت ایجاد شده و احتراق مخلوط سوخت و زباله در این بويلر، توربو ژنراتورهاي بخار را به حرکت در آورد و انرژی الکتریکی تولید نمود. البته آلودگی گازهای حاصله از سوخت این نیروگاهها را بایستی با فیلترهای مدرن و پیشرفته تا حد قابل قبول کاهش داد، تا آسیبی به محیط زیست وارد نیايد. نيروگاه زباله سوز به عنوان يك راهكار مناسب جهت دفع بهداشتي زباله ها و مولد انرژي مي باشد.

نمونه اي از سيكل يك نيروگاه زباله سوز در شكل زير نشان داده شده است.

 

new-energy_bio03

 

آمار بازدید
بازديد اين صفحه :3777
بازديد امروز:86
کل بازديد سایت :236097
بازديدکنندگان آنلاین :3
ارتباط با ما
آدرس دفتر مرکزی:تهران-بلوار مرزداران-خیابان شهید ابراهیمی-برج الوند-طبقه 3-واحد 307
تلفن : 48-62-61-44297560-021
فکس: 44297549-021

نقشه سایتارتباط با ما|