«دنیای‌اقتصاد» از ضرورت جایگزینی برق با گاز گزارش می‌دهد
نیروگاه‌ها بهینهتر از خانه‌ها
ظرفیت تولید نیروگاه‌های گازی در زمستان حدود ۷۵هزار مگاوات است که به دلیل کمبود گاز در حال حاضر حدود ۳۵ مگاوات آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. با هر مترمکعب گاز در نیروگاه‌های حرارتی موجود می‌توان ۳.۵ تا ۴.۵کیلووات ساعت برق تولید کرد. مصرف گاز هر خانوار در ایران در زمستان حدود ۲۰ مترمکعب در شبانه‌روز است. با ۲۰ مترمکعب گاز می‌توان حداقل ۷۰ کیلووات ساعت در شبانه‌روز برق تولید کرد. برای نجات مردم از آلودگی هوا که گاز طبیعی عامل اصلی آن است و برای جلوگیری از مرگ‌های خاموش و انواع بیماری‌ها از جمله آلزایمر که کمبود اکسیژن از عوامل ایجاد و تشدید آن است پیشنهاد می‌شود فیش انرژی جایگزین فیش گاز و برق شود و در محاسبات فیش برق و گاز مجموع مصرف محاسبه شود و چنانچه خانواده‌ای مصرف گاز خود را به کمترین حد ممکن مثلا ۳تا ۵مترمکعب در حد پخت‌و‌پز در شبانه‌روز رساند و مصرف برق آن خانواده ۶۰ کیلووات در شبانه‌روز افزایش پیدا کرد هیچ هزینه اضافه بابت مصرف برق در فیش انرژی اعمال نشود، چرا که سبد مصرف انرژی این خانواده افزایش نیافته و در مقابل با تغییر الگوی مصرف انرژی از گاز به برق خدمت بزرگی به شهر و جامعه کرده است.
بر اساس داده‌‌‌های موجود، سرانه مصرف برق خانگی در کشورهای سرد جهان که خط لوله گاز خانگی ندارند حدود نیم کیلووات در ساعت است. حتی چنانچه مصرف برق خانگی در ایران را دو برابر کشورهای سرد جهان لحاظ کنیم، می‌توانیم مانند مردم آن کشورها با این میزان برق گرمای موردنیاز خانه‌های خود را تامین کنیم. چنانچه مصرف برق هر خانواده چهارنفره ایرانی را ۲ کیلووات ساعت در نظر بگیریم برای تامین برق کل خانه‌ها باید حدود ۵۰هزار مگاوات در ساعت برق برای بخش خانگی تولید کنیم.
بر اساس اطلاعات جدول ارائه شده در این گزارش بالاترین سرانه مصرف برق حدود ۱.۲کیلووات ساعت است که از این میزان حدود ۵۰درصد آن متعلق به بخش خانگی و عمومی و مابقی مربوط به واحدهای تولید و صنعتی و کارگاهی است. کشورهایی که بالاترین سرانه مصرف برق را دارند از سیستم لوله‌کشی گاز شهری برخوردار نیستند. به این ترتیب حتی اگر مصرف سرانه بخش خانگی ایران در حد کشورهای پیشرفته و سرد باشد سرانه مصرف هر نفر ۰.۶ کیلووات ساعت است به این ترتیب نیاز کشور در بخش خانگی حدود ۵۰هزار مگاوات خواهد بود. تولید برق ایران طی سه سال آینده از صدهزار مگاوات فراتر خواهد رفت که حدود ۴۰درصد آن موردنیاز بخش‌های غیر‌خانگی است بنابراین در صورت جایگزینی برق به‌جای گاز امکان تامین برق موردنیاز کل خانه‌های کشور وجود خواهد داشت. هر چند ایران کشوری است که در سرد‌ترین روزهای زمستانی در بخش شمالی دارای هوای معتدل است.
در حال حاضر در کنار مصارف برق، میزان مصرف گاز هر خانوار در زمستان حدود ۲۰ مترمکعب در شبانه‌روز است که معادل ۸۰ کیلووات ساعت است در حالی که چنانچه برق معادل کشورهای سرد و توسعه‌یافته به خانه‌ها اختصاص داده شود نیاز هر خانواده چهارنفره در شبانه‌روز حدود ۵۰ کیلووات ساعت است. در حال حاضر مصرف هر خانواده چهارنفره در ایران بین ۱۵ تا ۲۰ کیلووات ساعت است. به این ترتیب با اجرای این طرح مصرف انرژی در بخش خانگی ایران به حدود نصف کاهش می‌یابد، مفهوم دیگر آن این است که مصرف گاز در بخش خانگی از حدود ۶۰۰ میلیون مترمکعب در روزهای سرد پاییز و زمستان به حدود ۳۰۰ میلیون مترمکعب در روز و ۴۵میلیارد مترمکعب در ۵ ماه خواهد رسید که ارزش آن بر اساس قیمت گاز صادراتی سالانه حدود ۱۵ میلیارد دلار است. علاوه بر اینکه مجبور به قطع گاز واحدهای صنعتی و پتروشیمی‌ها و فولادها در روزهای سرد سال نمی‌شویم تا به‌این‌وسیله سالانه چند میلیارد دلار به اقتصاد کشور خسارت وارد شود.
اتلاف حرارتی شبکه توزیع گاز بیشتر از برق است
بعضا این بحث مطرح می‌شود که در خطوط انتقال برق زیادی تلف می‌شود. واقعیت این است که در خطوط فشار قوی ۴۰۰کیلووات تا ۱۰۰۰ کیلووات اتلاف برق در هر هزار کیلومتر بین ۱.۵تا۲درصد است و عمده اتلاف در شبکه توزیع درون‌شهری واقع می‌شود که بخشی از آن با اصلاح خطوط و ترانس‌ها و سایر اقدامات قابل حل است. با رفع مشکلات اتلاف در شبکه توزیع به ۸ تا ۱۰درصد خواهد رسید. در نظر داشته باشیم در شبکه توزیع گاز نیز جمعا بین ۱۰ تا ۱۵درصد هدر‌رفت داریم که ارزش حرارتی بسیار بیشتر از برقی است که در شبکه درون‌شهری تلف می‌شود. در خصوص راندمان نیروگاه‌ها نیز با طرح‌های در حال اجرای تبدیل نیروگاه‌های گازی به سیکل ترکیبی راندمان نیروگاه‌ها به حدود ۵۰درصد خواهد رسید. راهکارهای دیگری نیز جهت کاهش اتلاف در بخش نیروگاهی وجود دارد که از جمله آن استفاده از نیروگاه‌های CCHP و تولید همزمان برق و حرارت و آب شیرین از طریق نیروگاه‌هاست. در برخی کشورهای همسایه نیروگاه‌های بسیار بزرگ با راندمان ۸۵درصد احداث کرده‌اند که ضمن تولید برق سالانه، صدها میلیون مترمکعب آب دریا را شیرین و در اختیار شهرها و صنایع قرار می‌دهد.
این طرح به معنای گران کردن قیمت انرژی نیست بلکه هدف هدایت مردم به استفاده از انرژی برق به‌جای گاز در حد کشورهای مترقی جهان است.
نقش گاز در آلودگی هوا
سوختن گاز در بخاری یا موتورخانه‌ها یا هر محل دیگری به مفهوم واکنش بین گاز طبیعی CH۴ و اکسیژن است که فرمول آن عبارت است از:
CH۴ +O۲ می‌دهد CO۲ به‌علاوه آب (CH۴+O۲→H۲O+CO۲). در استوکیومتری با مول سر و کار داریم و می‌خواهیم بدانیم یک مول CH۴ با چند مول اکسیژن واکنش می‌دهد تا چند مولCO۲ و چند مول آب تولید کند.
۱CH⁴ + ۲O&sup۲; →۱CO&sup۲; +۲H&sup۲;Oبه این ترتیب مشخص است که یک مول متان با دو مول اکسیژن واکنش می‌دهد و یک مول CO۲ و دو مول آب حاصل خواهد شد. حال می‌خواهیم بررسی کنیم که وزن اتمی این موازنه چگونه است یعنی وقتی مثلا هزار مترمکعب گاز (حدود ۷۲کیلوگرم) را بسوزانیم چقدر اکسیژن نیاز است و چقدر CO۲ تولید می‌شود.
وزن یک مول متان حدود ۱۶گرم است و وزن دو مول اکسیژن حدود ۶۴گرم و وزن یک مول CO۲ حدود ۴۶گرم است بنابراین بر اساس این معادله ۱CH⁴ + ۲O&sup۲; →۱CO&sup۲; +۲H&sup۲;O با سوزاندن یک مول متان (۱۶گرم) دو مول اکسیژن (۶۴گرم) نیاز است و پس از واکنش سوختن یک مول CO۲ اسیدکربنیک به وزن ۴۶ گرم تولید می‌شود.
به این ترتیب با یک محاسبه ساده مشخص می‌شود که برای سوخت هزار مترمکعب گاز متان (۷۲۰کیلوگرم) در بخاری به ۲۸۸۰کیلوگرم معادل ۲.۸تن اکسیژن نیاز است. مفهوم آن این است که وقتی برنامه‌ریزی می‌کنیم کل شهر تهران را گاز‌رسانی کنیم و نتیجه آن، این است که زمستان‌ها روزانه ۱۲۰ میلیون مترمکعب گاز در تهران سوزانده شود بنا بر این روزانه ۳۴۵هزار تن اکسیژن موجود در هوای تهران سوزانده و نابود می‌شود ( حدود ۲۰ تا ۲۱درصد از هوا اکسیژن است). حال بر اساس همین موازنه ساده بررسی می‌کنیم با مصرف روزانه ۱۲۰ میلیون مترمکعب گاز طبیعی در شهر تهران چه میزان CO۲ تولید می‌شود. سوخت یک مول ۱۶ گرم متان ۴۶ گرم CO۲ می‌دهد پس با مصرف ۱۲۰ میلیون مترمکعب متان روزانه ۲۴۸هزار تن گاز کربنیکCO۲ در هوای شهر تهران منتشر می‌شود.
در موازنه فوق برای سوختن یک گرم متان ۴گرم اکسیژن نیاز بود و ۲.۷۵ گاز کربنیکCO۲ تولید می‌شود.
حال لازم است این موضوع را با مصرف اکسیژن کل خودرو‌های بنزین‌سوز شهر تهران مقایسه کنیم. فرمول شیمیایی بنزین C۸H۱۲ است. موازنه واکنش شیمیایی بنزین با اکسیژن عبارت است از:
۲C۸H۱۸ + ۲۵O۲ =۱۶CO۲ + ۱۸H۲O
بر اساس این موازنه برای سوختن یک گرم بنزین، ۳.۵ گرم اکسیژن مصرف می‌شود. از طرف دیگر برای سوختن یک گرم گاز متان ۴ گرم اکسیژن مصرف می‌شود. با سوختن یک گرم گاز طبیعی (متان) ۲.۷۵ گرم گاز CO۲ تولید می‌شود اما با سوختن یک گرم بنزین حدود ۳ گرم CO۲ تولید می‌شود. به این ترتیب مصرف گاز متان حجم زیادتری از اکسیژن موجود در هوا را نابود می‌کند اما میزان تولید CO۲ ناشی از بنزین کمی بیشتر از گاز متان است. با تحلیل فوق می‌توان ارزیابی کرد که در مجموع گاز متان عوارض بیشتری نسبت به بنزین برای ساکنان شهر تهران و با لحاظ موقعیت جغرافیایی این شهر واقع بین کوه‌ها دارد. مصرف گاز متان در روزهای سرد سال ۱۲۰ میلیون مترمکعب معادل حدود ۹۰هزار تن و جمع مصرف بنزین و گازوئیل حدود ۳۰هزار تن در روز است.
گاز‌رسانی به کلان‌شهرها خصوصا تهران اشتباه بزرگی بود. ادامه این اشتباه می‌تواند خسارت‌های جبران‌ناپذیری به دنبال داشته باشد. ضرورت دارد طی حداکثر پنج سال انرژی برق جایگزین گاز شود و از گاز صرفا برای پخت و پز استفاده شود هر چند با اجاق‌های برقی نیز می‌توان پخت و پز انجام داد. افزایش CO۲ در هوا نقش بسیار مهمی در افزایش گرمایش کره زمین و کشور ما دارد. کاهش CO۲ هوا در افزایش بارندگی نیز نقش دارد. چنانچه CO۲ در هوا نبود کره زمین بیش از ۱۰درجه خنک‌تر بود. یخ‌های قطب شمال آب نمی‌شدند و بشر زندگی امید‌بخش‌تر و شاد‌تری داشت. منشأ بسیاری از بیماری‌های سخت و زجر‌آور و لاعلاج، آلودگی هوای ناشی از انتشار CO۲ و کاهش اکسیژن هوا به دلیل واکنش‌های سوختن اکسیژن با گاز و بنزین و گازوئیل است. ما چاره‌ای جز تلاش جهت کاهش انتشار CO۲ در هوا نداریم.
در شرایط فرضی چنانچه در یک روز سرد زمستان حتی چند ساعت سطح هوای فشرده در تهران پایین بیاید و جابه‌جایی هوا صورت نگیرد و مصرف گاز و بنزین شهر به همین منوال باشد احتمالا سطح اکسیژن هوا به زیر ۱۸درصد می‌رسد و تعداد بسیار زیادی از مردم خفه خواهند شد. اگر اکسیژن به زیر ۱۸درصد برسد مرگ به سراغ انسان خواهد آمد. علاج واقعه قبل از وقوع باید کرد.
روش‌های تامین برق در طرح جایگزینی برق با گاز
بر همین اساس می‌توان به چند روش تامین برق اشاره کرد:
*نیروگاه‌های سیکل ترکیبی با سوخت گاز در سواحل خوزستان و بوشهر
پیشنهاد می‌شود نیروگاه‌های سیکل ترکیبی با خوراک گاز در استان‌های خوزستان و بوشهر راه‌اندازی شوند. از بخار مازاد این نیروگاه‌ها می‌توان صدها میلیون مترمکعب آب شیرین تولید کرد. راندمان این نیروگاه‌ها در حالت تولید همزمان برق و بخار و آب شیرین حدود ۸۵درصد است. از CO۲ و نیتروژن داغ خروجی دودکش نیروگاه‌ها می‌توان برای تزریق به میادین نفت و گاز جهت ازدیاد برداشت استفاده کرد. برق تولیدی این نیروگاه‌ها با خطوط برق فشار قوی بالای ۴۰۰ کیلووات به خط سراسری گاز کشور متصل شود. در خطوط فشار قوی ذکر شده اتلاف برق در هر هزار کیلومتر کمتر از ۲درصد است.
با تزریق ترکیب CO۲ و نیتروژن داغ دودکش نیروگاه‌های سیکل ترکیبی به میادین نفتی جنوب کشور می‌توان ضریب بازیافت نفت را ۵درصد افزایش داد. کل نفت درجای ایران حدود ۱۶۰ میلیارد بشکه است. به ازای هر یک‌درصد بازیافت نفت درجا ۱.۶میلیارد بشکه به تولید نفت اضافه خواهد شد که با لحاظ نفت حتی با قیمت ۵۰ دلار ارزش آن برابر ۸۰ میلیارد دلار در سال است.
*نیروگاه‌های خورشیدی
ایران به دلیل روزهای آفتابی زیاد و موقعیت جغرافیایی مناسب مزیت خوبی جهت تولید برق از انرژی خورشیدی دارد. می‌توان برای تولید بیش از ۱۰هزار مگاوات برق خورشیدی در ایران برنامه‌ریزی کرد. برق تولیدی نیروگاه‌های خورشیدی همچنین می‌تواند برای احداث ۱۰هزار مگاوات نیروگاه تلمبه‌ای ذخیره‌ای در استان‌های مختلف مورد استفاده قرار گیرد تا برق پمپ‌های نیروگاه‌های تلمبه‌ای ذخیره‌ای را در طول روز تامین کند تا از غروب تا شب و اوج مصرف نیروگاه‌های تلمبه‌ای ذخیره‌ای کمبودهای شبکه را جبران کنند.
*نیروگاه‌های تلمبه‌ای ذخیره‌ای
ایران حداقل به ۱۰هزار مگاوات نیروگاه تلمبه‌ای ذخیره‌ای نیاز دارد. این نیروگاه‌ها که پیک‌سا هستند دو سد کوچک حدود ۵میلیون مترمکعبی در پایین و بالای کوه دارند و در ساعت‌هایی که در شبکه برق مازاد وجود دارد آب از سد پایین به سد بالادست پمپ می‌شود و در مقابل در ساعات پیک مصرف مثلا از ساعت ۵ تا ۱۰ شب می‌توان از آب پشت سد بالا برای تولید برق استفاده کرد.
*نیروگاه‌های آبی و بادی
با احداث نیروگاه‌های آبی کوچک و متوسط در کشور می‌توان چند هزار مگاوات برق آبی تولید کرد.
نیروگاه‌های بادی از اقتصاد نسبتا مناسبی برخوردار هستند. ایران ظرفیت احداث حداقل 5هزار مگاوات برق را دارد.
*نیروگاه‌های زمین‌گرمایی
بیش از 10درصد برق موردنیاز ترکیه یعنی بیش از 6هزار مگاوات از طریق نیروگاه‌های زمین‌گرمایی تولید می‌شود و ایران نیز در برخی مناطق ظرفیت‌های نسبتا مناسبی به این منظور دارد.
*نیروگاه‌های هستهای با سوخت توریم
ذخایر توریم در جهان چند برابر ذخایر اورانیوم است. شاید مهم‌ترین برتری استفاده از توریوم نسبت به اورانیوم و پلوتونیوم در زمینه ایمنی، آن است که تبدیل سوخت هستهای توریوم به یک بمب اتمی در مقایسه با اورانیوم و پلوتونیوم اقدام بسیار دشواری است. نحوه استفاده از توریوم در رآکتورهای هستهای به این صورت است که پس از گذاشتن توریوم (232 th) در رآکتور توسط نوترون بمباران می‌شود و در نتیجه آن ایزوتوپ (232 th) به ایزوتوپ (233 th) توریوم تبدیل می‌شود که از آن برای تولید برق می‌توان استفاده کرد. رآکتورهایی که در آن از سوخت توریوم استفاده می‌شود پسماندهای هستهای کمتری نسبت به رآکتورهای کنونی تولید می‌کند.
جایگاه هیدروژن در آینده صنعت و انرژی جهان
هیدروژن سوختی پاک با میزان انرژی دو برابر بنزین است. با تجزیه 800هزار تن آب می‌توان صدهزار تن هیدروژن و 700هزار تن اکسیژن تولید کرد. با صدهزار تن هیدروژن می‌توان حدود 350هزار تن آمونیاک NH3 تولید و از اکسیژن نیز می‌توان به‌جای هوا در واکنش‌های سوختن استفاده کرد. حدود 78درصد هوا نیتروژن است و 21درصد آن اکسیژن است. عامل سوختن گاز در کوره‌ها یا بنزین و گازوئیل در خودروها اکسیژن است. بدون اکسیژن هیچ سوختی نمی‌سوزد بنابراین با تزریق اکسیژن در هوای احتراق می‌توان میزان سوخت بیشتری دریافت و انرژی گرمایشی بیشتر را در حجم ثابتی تولید کرد.
هیدروژن به عنوان سوخت جایگاه مهمی در جهان کسب خواهد کرد. با استفاده از نیروگاه‌های خورشیدی جهت تجزیه آب می‌توان بدون برق نیروگاه‌های فسیلی میلیون‌ها تن هیدروژن و اکسیژن از آب دریا تولید کرد و این واقعیتی است که حادث خواهد شد.
