مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

مقدمه. 1

بيان مسئله. 2

اهداف پژوهش..... 2

ارزش و اهميت پژوهش..... 2

موقعيت جغرافيايي... 3

پيشينه پژوهش(تاريخچه)3

زيست توده چيست؟. 4

منابع زيست توده (بيوماس)5

تكنولوژي تبديل انرژي بيوماس.... 7

بيوگاز چيست؟. 8

اجرا سازنده بيوگاز. 8

منابع.. 10

انرژي زيست توده

مقدمه:

انرژي منشأ اصلي و اساس زندگي انسانها است. دوره هاي مختلف تمدن بشر براساس كشفيات و اختراعات و چگونگي بهره گيري از منابع انرژي هاي گوناگون موجود شكل گرفته است و مي توان بحث انرژي را به عنوان بنياد و اساس زندگي اجتماعي امروز بشر بررسي كرد. تحقيقات و اخترعات وبهره گيري از انرژي هاي مختلف از اساسي ترين و مهم ترين گامهايي هستند كه انسانها در طول تاريخ در راه پيشرفت جوامع خويش برداشته اند. منابع انرژي هاي سنتي، سوختهاي فسيلي و برق حاصل از شكافت هسته اي عملاً بر چگونگي سيستم عرضه انرژي در جهان امروز تسلط دارند ولي وابستگي شديد جوامع صنعتي به منابع انرژي فسيلي بخصوص نفت و گاز و به كارگيري و مصرف بي رويه آنها ممكن است منابع عظيمي را كه طي قرون متمادي در لايه هاي زيرين زمين تشكيل شده است، تخليه نمايد.

يكي از مناسب ترين منابع انرژي تجديد پذير منابع زيست توده يا بيوماس مي باشد كه علاوه بر خاصيت تجديد پذير بودن دوستدار محيط زيست نيز مي باشد، اين انرژي يكي از بهترين و پر استفاده ترين نوع انرژي هايي است كه از گذشته مورد توجه قرار داشته است. منابع انرژي هاي زيست توده مي توانند به شكل تبديل شده انرژي ماند الكتريسيته و يا حامل هاي انرژي چون سوختهاي گازي و مايع، نيازهاي بخش هاي مختلف در جامعه بشري را تامين كنند كه اين موضوع و به تمايز انرژي زيست توده به ساير انرژي نو مي باشد.

دامنه مصرف كنندگان زيست توده بسيار گسترده است. به عنوان شامل از خانوارهاي كوچك بخصوص در نواحي روستايي و رستورانهاي شروع شده تا واحدهاي كوچك، متوسط و بزرگ صنعتي و تجاري ادامه پيدا مي كند.

بيان مسئله:

مشكلات زيست محيطي ناشي از كاربرد سوختهاي فسيلي و افزايش روز افزون تقاضاي انرژي، رويكرد به انرژي هاي تجديد پذير توسعه و كاربرد اين منابع را در دنيا هر روز ضرورتي مي سازد. يكي ازمنابع كه به لحاظ ملاحظات زيست محيطي با سرعت بيشتري به آن پرداخته مي شود منابع انرژي زيست توده (بيوماس) مي باشد. منابع فراوان زيست توده در طبيعت اعم از منابع گياهي وزارت كشاورزي زباله ها و فاضلابهاي شهري و صنايع غذايي و فضولات دامي منابع هستند كه رها شدن آنها در طبيعت علاوه بر مشكلات بهداشتي باعث توليد گازهاي گل خانه اي و مخرب محيط زيست مي شود كه ادامه آن باعث صدمات جبران ناپذير محيط زيست مي گردد.

اهداف پژوهش:

1) انجام مطالعه و پتانسيل سنجي جامع و دقيق توليد انرژي از منابع مختلف زيست توده در كشور.

2) بستر سازي، ترويج و به كارگيري منابع عمده زيست توده و انتقال دانش فني تخصصي و فرهنگ سازي

3) مطالعه، طراحي و ساخت نمونه پايلوت توليد انرژي از منابع زيست توده

4) مديريت و مشاهده در به كارگيري صنايع عمده زيست توده جهت توليد انرژي الكتريكي در مقياس انبوه.

ارزش و اهميت پژوهش:

از آنجا كه منابع زيست توده دراثر فعاليت بي هوازي و بيوشيميايي، عمدتاً توليد گاز متان مي كند. سيستم هاي قابل استفاده براي توليد انرژي از منابع مختلف، متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال از زباله هاي شهري در محلي بنام دفنگاه (لندفيل) مي توان گاز متان استحصال كرد يا به استفاده از زباله سوزها مي توان انرژي توليد نمود. توليد گاز از فضولات دامي فاضلابهاي شهري و صنايع غذايي در دستگاهي بنام هاضم (دايجستر) و از زائدات كشاورزي به روشي بيو شيميايي و آتشكافت صورت مي گيرد، كه از گاز حاصله مي توان به روش هاي مختلف جهت توليد انرژي حرارتي، الكتريكي و تركيبي (CHP) استفاده نمود. از كل پتانسيل منابع زيست توده در كشور مي توان جهت توليد انرژي در سطح نيروگاهي بهره برد.

موقعيت جغرافيايي:

در ايران تاكنون به صورت عمده تاسيسات استخراج بيوگاز از دفنگاه زباله در سه شهر شيراز، مشهد و اصفهان انجام شده است.

پيشينه پژوهش: (تاريخچه)

از نقطه نظر تاريخ استفاده از انرژي بيوماس كه به آغازي ترين دوره هاي تاريخ باز مي گردد. از زماني كه آتش شناخته شد انسان نخستين همواره چوب و برگ خشك درختان را به عنوان سوخت استفاده كرد و اين چرخه تا قرن حاضر ادامه پيدا كرده است قديمي ترين مورد خروج گاز و اشتعال ناقص آن بوسيله فن زباله در طبقات زير زمين توسط پيلي ني روس گزارش شده است. وي خرج گاه به گاه گاز طبيعي و اشتعال ناقص آن را از طبقات زير زمين مشاهده كرد.

ولي وان هلمونت در سال 1630 شناسايي و اشتعال اين گاز را رسماً اعلام كرد. در سال 1667 دانشمندي بنام شرلي، گاز مرداب را كشف نمود ولي اصلي ترين تاريخچه عملي گاز متان به عنوان تركيب اصلي بيوگاز حاصل از مواد توليد شده بستگي به ميزان خاك و برگ پوسيدن گياهان دارد كه در طبقات زير زمين دفن شده اند. ولي همچنين دريافت كه در صورتي كه نسبت به معيني از گاز متان با هوا تركيب شود توليد انفجار مي نمايد. اولين تجزيه شيميايي گاز متان توسط او صورت گرفته است. شروع تحقيقات در زمينه تخمير غير هوازي و كاربرد آن در كشاورزي را به شخصي بنام ديوي و در سال 1808 نسبت داده اند در سال 1884 فردي بنام گاين طرحي را به اجرا درآمد كه به وسيله انرژي بيوماس روشنايي خيابانهاي شهر زيباي پاريس را تامين نمود.

امروزه منابع مفيد و كاربردي بيوماس تنها به چوب و برگ خشك محدود نمي شود و طيف وسيعي از مواد از جمله ضايعات جامد و مايع شهري و ضايعات صنعتي را در بر مي گيرد.

در ايران نيز استفاده از زيست توده سابقه اي قديمي دارد. محمد بن حسين عاملي معروف به شيخ بهايي در سال 1013-935 هجري قمري نخستين كساني بوده كه از زيست توده استفاده كرده و آن را به عنوان سوخت يك حمام در اصفهان به كاربرده است. اولين هاضم گاز متان در ايران در روستاهاي نياز آباد لرستان در سال 1354 ساخته شده است.

زيست توده چيست؟

از اعمال مجموعه اي متنوع از فرآيندهاي فيزيكي، شيمياي و زيست محيطي بر روي منابع مختلف زيست توده مانند تجزيه، تخمير در يك لحظه گازي بدست مي آيد كه اصطلاحاً بيوگاز نام دارد. پس انجام يك سري فرآيندهاي تصفيه اي روي اين گاز مي توان آن را به عنوان حامل انرژي در نظر گرفت. اين حامل انرژي مي تواند به عنوان سوخت اوليه در نيروگاههاي باشد. با به كاربردن مستقيم اين گاز مي توان طيف وسيعي از صنايع و سيستم هاي موجود را راه اندازي كرد و باعث ذخيره سازي منابع با ارزش سوختهاي فسيلي نظير نفت و گاز شد.

هر ارگانيسم زنده اي كه انرژي خورشيد را جذب نموده و به صورت كلروفيل در خود ذخيره دارد بيوماس ناميده مي شود. بيوماس اصطلاحي است كه در زمينه انرژي به جهت توصيف رشته اي از محصولاتي كه حاصل عمل فتوسنتز هستند به كار مي رود بيوماس بيشتر به شكل چوب قديمي ترين شكل انرژي براي بشر است كه به عنوان سوخت در مصارف خانگي و صنعتي استفاده مي شود. استفاده از بيوماس به عنوان يك منبع انرژي نه تنهابه دليل اقتصادي بلكه به دلايل توسعه اجتماعي و اقتصادي و مسائل زيست محيطي نيز جذاب مي باشد. صنايع كشاورزي و جنگل داراي ذخاير اصلي و پايه اي بيوماس مي باشند.

منابع زيست توده (بيوماس):

منابع بيوماسي كه براي توليد انرژي مناسب هستند طيف وسيعي از مواد را شامل مي شوند كه به صورت عمده به 6 گروه تقسيم مي شوند:

1) سوختهاي چوبي:

سوخت چوب منشأ اصلي انرژي زيست توده است كه قرن هاست توسط بشر به تنها در مصارف خانگي بلكه در محدوده وسيعي از فعاليت هاي صنعتي مصرف مي شود. از منابع متعارف چوب مي توان چوب مازاد به نياز صنايع چوب سنتي را نام برد. اين منابع اگر بطور مناسبي اداره شود بخصوص اگر شامل پتانسيل موجود در زمين هاي باير باشند مي توانند منابع بسيار بزرگي براي مصارف انرژي بحساب آيد.

2) ضايعات جنگلي، كشاورزي- باغداري و صنايع غذايي:

ضايعات كشاورزي مناسب براي توليد بيوماس شامل تمامي انواع ضايعات محصولات كشاورزي است. وزن واقعي ضايعاتي كه در هر محل معين و شخص توليد مي شود به عواملي چون آب و هوا، شرايط خاك و تكنيكهاي كشاورزي به كاربرده شده بستگي دارد. يكي از عوامل مهم در استفاده از ضايعات، ارزش اقتصادي آنها است. سوزاندن ضايعاتي همچنين مي تواند در تضمين عناصر اصلي خاك مهم باشد.

3) جامدات شهري (MSW):

زباله هاي شهري به هر دو صورت پردازشي شده يا خام مي توانند تبديل به انرژي شوند. مواد زائد جامد شهري يا زباله ها (MSW) در برگيرنده انواع مختلف از اشكال بيوماس از قبيل مقوا، كاغذ نخاله هاي ساختماني و زباله هاي ناشي از عمليات تجاري اداري و خانگي و صنايع مي باشد. در زباله هاي شهري انواع و اقسام مواد سوختني و غير سوختني همراه با برخي تركيبات سمي يافت مي شود.

4) فاضلاب هاي شهري (ضايعات مايع):

فاضلابهاي ناشي از زيستگاه هاي انساني داراي انرژي قابل ملاحظه اي است و مانند فضولات حيواني مي تواند به روش غير موازي تخمير يافته وگاز متان توليد كنند. تخمير غير هوازي فاضلاب، سالهاست كه به اجرا در آمده است.

در اكثر نقاط جهان، از گاز توليد شده براي فراهم آوردن انرژي مورد نياز جهت گرمايش گوارنده هاي موجود در تاسيسات عمل آوري استفاده مي شود.

5) فضولات دامي:

اين فضولات براساس گوارشي به هوازي مي تواند به بيوگاز تبديل گردد هر چند كه در جوامع سنتي، فضولات دامي مستقيماً سوزانده مي شوند ولي در جوامع علمي وقتي كمتر اشاره اي به تولي بيوگاز از طريق احتراق مستقيم فضولات دامي شده است از بيوگاز حاصل از فضولات دامي نيز مي توان جهت تامين انرژي هاي مورد نياز در بخشهاي مختلف صنعت استفاده كرد.

6) زائدات صنعتي:

علاوه بر بخش كشاورزي جنگل ها، ساير صنايع مي توانند به عنوان منبع انرژي بيوماس مورد استفاده باشند. محصولات جانبي حاصل از تويد صابون، مواد شوينده، الكل، مواد غذايي و منسوجات گياهي و غيره از جمله صنايع بالقوه براي توليد انرژي بيوماس بحساب مي آيند.

تكنولوژي تبديل انرژي بيوماس:

تكنولوژي هايي كه براي تبديل بيوماس به انرژي به كار مي رود از سيستم بخاري هاي باز ساده كه در جهان در حال توسعه براي پخت و پز مورد استفاده است تا واحدهاي پيروليز پيشرفته توليد كننده سوختهاي جامد، مايع و گازي را شامل مي شوند.

تكنولوژي هاي تبديل بيوماس مي تواند به سه دسته تقسيم شود كه شامل فرآيندهاي احتراق مستقيم- فرآيندهاي ترموشيميايي و بيوشيميايي است.

1- فرآيندهاي احتراق مستقيم:

كه يك فرآيند اساسي است معمولاً براي تبديل بيوماس به انرژي مفيد مورد استفاده قرار مي گيرد. حرارت يا بخار توليد شده براي توليد الكتريسيته و يا فراهم كردن حرارت مورد نياز براي مصارف نظير فرآيندهاي صنعتي گرمايشي فضا پخت و پز يا گرمايش نواحي مختلف شهري مصرف مي شود. در صنايع بزرگ، كوره و ديگهاي بخار را به جهت سوزاندن انواع بيوماس از جمله، چوب، ضايعات چوب، ليكورسياه حاصل از عمليات تهيه خمير كاغذ، ضايعات صنايع غذايي و ضايعات جامد شهري بهبود داده اند.

2- فرآيندهاي ترموشيميايي:

پيروليز از اساسي ترين فرآيندهاي مجموعه روش هاي ترموشيميايي در تبديل زيست توده به محصولات با ارزش و مناسب است محصولات توليد شده شامل يك مخلوط گازي، يك مايع نفت مانند و چيزي شبيه زغال كربني خالص و توزيع اين محصولات به ميزان و حجم ذخيره، دما و فشار واكنش و مدت زمان حضور گاز در محل احتراق و نرخ گرمايش بستگي دارد.

3- فرآيندهاي بيو شيميايي:

اين فرآيند در بيو شيمي مواد خام و فعاليت متابوليك ارگانيزم هاي ميكروبي جهت توليد سوختهاي گازي و مايع كاربر دارد.

بيوگاز چيست؟

مجموعه گازهاي توليد شده از تجزيه و تخمير فضولات حيواني يا انساني و گياهي را كه در نتيجه فقدان اكسيژن و فعاليت باندهاي غير هوازي بويژه متان را كه در يك محفظه تخمير بوجود مي آيد اصطلاحاً بيوگاز مي نامند. اين اصطلاح در هندوستان گبار گاز- در چين مارش گاز در آسمان بي هوا گاز و در ايران به گاز زيستي مشهور است.

اجرا سازنده بيوگاز:

بيوگاز توليد شده در واحدهاي گوارشي بي هوازي به صورت خام از تركيبات متان، گاز كربنيك، مقدار كمي سولفيد هيدروژن و آمونياك تشكيل شده است.

متان: يك سوخت با ارزش است. غير سمي و سبك تر از هواست كه بعد از سوختن به گاز كربنيك و بخار آب تبديل مي شود. گاز كربنيك: يك گاز بي اثر بدون رنگ و بو و با چگالي سنگين تر از هواست. اثر سمي متوسط دارد. خفه كننده بوده و هر چه درصد آن در بيوگاز بيشتر باشد ارزش حرارتي بيوگاز حاصل كمتر مي شود.

سولفيد هيدروژن: گازي بي رنگ، سمي و سنگين تر از هواست. اين گازپس از احتراق به SO₂ تبديل مي شود. كه يك گاز سمي است و توان ايجاد واكنش اسيد سازي را دارد.

آمونياك: گاز تند و اشك آور و سبك تر از هواست در هنگام سوختن در مشعل يا موتور احتراقي تركيبات NO₂ پديد مي آورد.

بخار آب: هر چند يك تركيب بي زيان است اما پس از آميزش با آمونياك، گاز كربنيك و سولفيد هيدروژن خاصيت خورندگي پيدا مي كند.

كاربردهاي بيوگاز: از انواع كاربردهاي بيوگاز مي توان به اجاق هاي گاز، لامپهاي بيوگاز، بخاري هاي تابشي، آبگرمكن هاي بيوگاز و يخچال و موتورهاي بيوگاز سوز اشاره كرد.

 

نتيجه گيري:

زيست توده در ميان انرژي هاي تجديد پذير مقام نخست را در عرضه انرژي جهان دارا مي باشد. در زمينه توليد برق از منابع تجديد شونده، زيست توده پس از انرژي آب در جايگاه دوم قرار دارد.

وجود منابع فراوان زيست توده در كشور، اعم از زباله هاي شهري، منابع گياهي و زائدات كشاورزي و استفاده از اين منابع جهت توليد انرژي باعث كاهش اثرات زيست محيطي حاصل از اين منابع مي گردد.

نتيجه گيري يكي به شرح زير است:

1) فراواني منابع زيست توده و قابل دسترسي در كشور

2) كاهش اثرات سوء زيست محيطي در نتيجه بهره گيري ازمنابع زيست توده درفرآيند تبديل انرژي (الكتريكي يا حرارتي)

3) قابليت توليد انرژي الكتريكي و حرارتي با استفاده از زباله ها و فاضلابهاي شهري و صنايع غذايي با تكيه بر فن آوري هاي بومي

4) بالا بودن پتانسيل ميزان توليد انرژي ازمنابع زيست توده در مقايسه با ساير انرژي هاي نو

 

منابع:

http://daneshjooqom.4kia.ir/

-www.ieeo.com

-www.climate-chanye.ir

-www.Pertotale.net

-www.uwm.edu

-www.tecnocienoa.es

-www.hynet.info

-www.hydro.com

-www.h2cars.biz

-www.linde-gas.com