شاید درباره تولید سوخت خودرو از برخی گیاهان یا پسماند کشاورزی مطالبی مطالعه کرده باشید اما در واقع اینگونه می‌توان گفته که این قطره‌ای از دریا بوده است چون بیومکس یکی از روشهای تولید انرژی سبز از مواد طبیعی است که به تازگی در دنیای بشر شناخته شده و بسیار برروی روشهای مختلف تولید آن سرمایه‌گذاری شده است.
بطور کلی تعریف اتحادیه اروپا از زیست توده یا همان بیومکس عبارت است از: « از اجزا قابل تجزیه زیستی از محصولات، پسماندها و زائدات کشاورزی (شامل مواد گیاهی و دامی)، جنگلها و صنایع وابسته و همچنین زائدات صنعتی و شهری قابل تجزیه» و امروزه مشخص شده است که سوخت های زیستی به دست آمده از پسماندهای جنگل ها و محصول های کشاورزی جهان می تواند سالانه به اندازه ۷۰ میلیارد تن نفت خام انرژی در دسترس بشر قرار دهد که این میزان ۱۰ برابر مصرف سالانه انرژی در جهان است.
این روش از تولید انرژی شاید از همان زمانی که انسان توانست آتش را مهار کند شناخته شده است ومتناسب با روند روبه رشد زندگی و تکنولوژی به ارتقاء رسیده است تاجایی که رسما در سال 1884 میلادی گاین طرحی را به اجراء درآود که به وسیله بیوگاز حاصل از انرژی زیست توده خیابان‌های پاریس را روشن کرد و افق روشنایی این روش تا امروز روبه افزایش بوده است.
اما درباره استفاده از زیست توده در کشورمان نیز آمده شیخ بهایی جزو نخستین کسانی بوده که از بیوگاز حاصل از فاضلاب حمام برای گرمایش آب همان حمام در اصفهان استفاده کرده است که همین طرح در دوران نوین (1354) توانست با استفاده از بیوگاز حاصل از فضولات حیوانی در نیازآباد لرستان عاملی برای گرم کردن آب حمام قرار گیرد. جالب است بدانیم موسسه DLR آلمان نیز پتانسیل اقتصادی زیست توده برای تولید برق را تا سال 2050 بمیزان 3500 مگاوات محاسبه و ارائه کرده است.
منابع انرژی در زیست توده
بطور کلی در این روش تولید انرژی مواد به شکل پسماندهای جامد یا مایع مورد استفاده قرار می‌گیرند و به گروههای مختلفی تقسیم بندی خواهند شد که عبارتند از
1. پسماندهای شهری
2. فاضلاب شهری
3. پس ماندهای خوراکی
4. پسماند محصولات کشاورزی
5. محصولات انرژی‌زا
6. فضولات حیوانات
مزایای استفاده از انرژی زیست توده
استفاده از زیست توده بعنوان یک منبع انرژی نه تنها بدلایل اقتصادی بلکه به دلیل توسعه اقتصادی و زیست محیطی نیز جذاب است و از طرفی آنرا عامل تسریع در رسیدن به توسعه پایدار می دانند. سیستم‌هایی که زیست توده را به انرژی قابل مصرف تبدیل می‌کنند، می‌توانند در ظرفیت‌های کوچک به صورت ماژول و ظرفیت های متوسط و بالا بکار روند. صنایع کشاورزی و جنگلداری از ذخایر اصلی زیست توده هستند که فرصت‌های اساسی را برای توسعه اقتصادی مناطق روستایی و دورافتاده فراهم می‌کند. میزان نشر مواد آلاینده ناشی از احتراق زیست توده، معمولاً کمتر از سوخت‌های فسیلی است. بعلاوه استفاده و بهره برداری تجاری از زیست توده می‌تواند مشکلات مربوط به انهدام ضایعات و زباله در سایر صنایع از جمله جنگلداری و تولیدات چوب، فرآوری مواد غذایی و بخصوص ضایعات جامد شهری در مراکز شهری را حذف و یا کاهش دهد. این درحالی است که تولید سالانه چندین میلیون تن زباله شهری و صنعتی، میلیاردها مترمکعب فاضلاب های شهری و صنعتی یا میلیون‌ها تن زائدات و ضایعات کشاورزی- جنگلی و دامی با استفاده از این روش کاهش یافته و به جای سردرآوردن از دامن طبیعت به انرژی پاک تبدیل می‌شوند.
قیمت جهانی برق تولیدی از منابع زیست توده :
همانطور که می‌دانیم این نوع انرژی کاربردهای متفاوتی در تولید گرما، حمل ونقل و تولید برق دارد اما همواره سئوال اصلی در ذهن کارشناسان این است که آیا استفاده از این نوع انرژی برای تولید برق یا روشهای دیگر اقتصادی است یا خیر و درصورت احداث نیروگاه با این روش هزینه تولید چقدر خواهد بود؟ در این زمینه تحقیقات گسترده‌ای صورت گرفته است اما همانطور که می‌دانیم منابع یا همان خوراک اصلی نیروگاه در روش یاد شده کاملا متفاوت است بطوری که نزدیک به 40 تا 50 درصد از هزینه‌تولید مربوط به تامین خوراک یا همان سوخت تعیین شده است . همین امر می‌تواند هزینه تولید و البته احداث نیروگاه را کاملا متفاوت کند هرچند در برآوردهای کلی محققان هزینه تولید برق از این روش را برای هر کیلوات ساعت چیزی حدود 2600 تا 10 هزار دلار درنظر گرفته اند. این عدد اگرچه بسیار بالاتر از تولید برق با روشهای متداول است اما در بلند مدت و البته کاهش هزینه‌های نگهداری و البته ایمن‌سازی محیط زیست این هزینه چیزی نزدیک به همان روشهای سنتی خواهد بود.
بحث استفاده از انرژی‌های نوین بدون تردید ذهن بسیاری از مسئولان و البته فعالان بازار را به خود جلب کرده است چون علی‌رغم کاهش قیمت سوخت در سطح بین المللی اهمیت حفاظت از محیط زیست موضوع برای رعایت برخی استانداردها شده است اما این مهم تنها دلیل علاقه مسئولان و خریداران انرژی به این نوع امکانات نیست چون گاهی اوقات نه امکان استفاده از انرژی‌های سوختی وجود دارد و نه می‌توان به همیشگی بودن آنها دل بست از این رو مهمتری نکته استفاده از انرژی‌های نوین و جایگزین با انواع و اقسام روشهای مختلف است.
یکی از روشهای دستیابی به انرژی‌های پاک و تجدید پذیر استفاده از پیل سوختی یا مبدل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی است این روش گرچه در سال 1839 میلادی برای اولین بار شناخته شده بود اما تقریبا تا سال 1940 میلادی واقعا کاربردی نبود و نمی‌توانستند از آن به نحوی شایسته استفاده کنند و در این دوره بود که با شناسایی کاستی‌ها دانشمندان روند روبه رشد آن را برنامه ریزی کرده و در نهایت کاربردهای متفاوتی را از ابتدایی ترین کارها تا حتی استفاده در فضاپیماها برایش درنظر گرفتند به این صورت که این روند بدون هرگونه آلایندگی می‌تواند انرژی الکتریسیته تولید کند. اما دیدن نام پیل ممکن است در ذهن برخی مخاطبان ایجاد این شبهه را کرده باشد که این روش به دست آوردن الکتریسیته در واقع همان استفاده از باتری‌های خودمانی است درحالی که در این روش یک انرژی به صورت مستقیم به نوع دیگری از انرژی تبدیل می‌شود تا بتوانیم با حداکثر بازدهی که در حدود 60 تا 65 درصد تعیین شده است از آن استفاده کنیم. این درحالی است که این پیل در دمای بین ۶۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد کار می‌کند و توان الکتریکی معادل ۱۰۰ مگاوات دارد.
این امتیاز یعنی بازدهی بالا عاملی شده تا استفاده از این پیل‌ها به عنوان یکی از اقتصاد‌ترین روشهای دستیابی به انرژی برق برای مصارف مختلفی درنظر گرفته شود.
بطور کلی پیل سوختی از سه بخش اصلی تشکیل شده است که عبارتند از الکترود آند، الکترود کاتد و الکترولیت (غشاء). هیدروژن که به عنوان یکی از سوخت‌های اصلی در این نوع تولید انرژی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. به صورتی که این گاز وارد بخش آند شده و اکسیده می‌شود و طی این فرآیند یون‌های مثبت و الکترون تولید شده و با استفاده از امتیاز حضور الکترولیت به بخش آندی پیل منتقل می‌شود اما فراموش نکنیم که الکترون‌های مورد نیاز ما با استفاده از یک مدار خارجی برای مصرف هدایت شده و در این بین اکسیژن موجود در کاتد در واکنش با یون‌های هیدروژن باعث تولید آب شده که این فرآیند گرما نیز به همراه دارد .
انواع پیل‌ها
بطور کلی این نوع منابع تولید انرژی متناسب با نوع الکترولیتی که در آن بکار گرفته شده است به 5 گروه مختلف طبقه‌بندی شده اند اما به تازگی با توجه به توسعه فناوری این پنج گروه خود به دو گروه حرارت بالا و حرارت پایین نیز تقسیم بندی شده است.
1. پیل‌های سوختی قلیایی
2. پیل‌های سوختی کربنات مذاب
3. پیل‌های سوختی اسید فسفریک
4. پیل‌های سوختی اکسیدجامد
5. پیل‌های سختی پلیمری
در جدول زیر می‌توانید میزان دمای ایجاد شده در هر یک از طبقه‌بندی‌ها را کاملا دریابید
|
نوع پیل سوختی |
نام اختصاری |
الکترولیت |
دمای کارکرد (C°) |
|
پیل سوختی پلیمری |
PEM |
نفیون (نوعی پلیمر( |
80-100 |
|
100 -80 پیل سوختی قلیایی |
AFC |
پتاس |
80-100 |
|
پیل سوختی اسید فسفریک |
PAFC |
اسید فسفریک |
200-220 |
|
پیل سوختی کربنات مذاب |
MCFC |
نمک کربنات مذاب |
650 |
|
پیل سوختی اکسیدجامد |
SOFC |
YSZ نوعی سرامیک |
1000 |
مزایا و معایب
بدون تردید هر سیستم یا دستگاه تولید انرژی درجهان گرچه دارای مزایای بسیار مناسبی در حفاظت از محیط زیست ماست اما بدون عیب هم نیست از این بد نیست کمی هم درباره مزایا و معایب این نوع منبع انرژی پاک در جهان بدانیم تا شاید برای استفاده بهتر از آن برنامه ریزی دقیق صورت گیرد.
مزایای این نوع منبع انرژی پاک را اینگونه می‌توان برشمرد
· سازگاری کامل با محیط زیست به این دلیل که خروجی این دستگاه آب یا همان مایع حیات است.
· نبود آلودگی صوتی برای تولید انرژی چون بیشتر تولید کنندگان انرژی دارای صدایی غیر قابل تحمل بوده درحالی که این روش بدون صداست
· بازدهی بسیار بالا نسبت به روشهای معمول تولید انرژی با استفاده از سوخت‌های فسیلی
اما نیمه خالی لیوان یا همان معایب پیل‌های سوختی را می‌توان در ناشناخته بودن آنها و البته گران بودن برخی هزینه‌ها به دلیل نبود تولید انبوه در سراسر جهان دید.
با این اطلاعات شاید از خودتان بپرسید این مزایا و معایب به هر حال در کدام صنایع قابل استفاده هستند و یا مصرف این پیل‌ها در کجاست؟ پاسخ این سئوال ممکن است کمی برای شمایی که به حفظ محیط زیست اهمیت می‌دهید جالب باشد چون کاربردهای بسیاری برای این نوع انرژی درنظر گرفته شده است که عبارتند از:
1. حمل ونقل (خودروهای سواری و وسایط نقلیه عمومی): امروزه همه تولید‌کنندگان عمده خودرو بر روی تولید تجاری خودروهای پیل سوختی سرمایه‌گذاری کرده‌اند. پیل‌های سوختی می‌توانند به عنوان مولد انرژی در اتوبوس‌ها، قایق‌ها، هواپیماها و حتی دوچرخه‌ها نیز استفاده شوند
2. نیروگاه‌ها (نیروگاه‌های متمرکز و غیرمتمرکز اعم از خانگی، تجاری، صنعتی): پیل‌های سوختی نسبتاً آرام و بی‌صدا هستند لذا جهت تولید برق محلی مناسب‌اند. علاوه بر کاهش نیاز به گسترش شبکه توزیع برق، از گرمای تولیدی از این نیروگاه‌ها می‌توان جهت گرمایش و تولید بخار آب استفاده نمود.
3. وسایل الکترونیکی قابل حمل (تلفن‌های همراه، رایانه‌های شخصی و ...): باتری‌ها برای بسیاری از وسایل قابل حمل مانند کامپیوترهای کیفی و تلفن‌های همراه نامناسب‌اند. باتری‌ها پرهزینه، سنگین و مزاحم هستند و اغلبدر بدترین مواقع به شارژ نیاز دارند. پیشرفت‌های اخیر در فن‌آوری پیل سوختی ممکن است به حل این مشکل بینجامد. چند گروه پژوهشی در حال ابداع «ریزپیلهای سوختی» هستند که به تلفن‌های همراه امکان می‌دهد در حالت آماده برای هفته‌ها کار کنند.
4. صنایع نظامی: پیل‌های سوختی که در دمای پایین کار می‌کنند در تانک‌ها، زره‌پوش و خودروهای نظامی استفاده می‌شوند. چون در این دسته از پیل‌های سوختی هیچ قطعه متحرکی وجود ندارد پس کم صدا بوده و از آنجایی که درجه حرارت پایین نیز کار می‌کنند ردیابی این خودروها نسبت به خودروهای با موتور درون‌سوز مشکل‌تر خواهد بود. پیل‌های سوختی پلیمری که در دمای پایین کار می کند، بیشتر در خودرو و وسایل قابل حمل کاربرد دارد. پیل سوختی اکسیدجامد که در دماهای بالاتر به کار می افتد، در نیروگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد
یکی از زیرساخت های اصلی توسعه صنعت گردشگری بحث مراکز اقامتی و البته هتل هاست، اگرچه مراکز اقامتی انواع و اقسام بسیاری دارند و همه دولت ها در فکر گسترش آنها در سطوح مختلف برای قابل دسترس بودن گروههای گوناگون گردشگران هستند؛ اما بازهم با توجه به تمام تلاش ها و کوشش های صورت گرفته در بسیاری از کشورها قیمت اقامت در هتل یکی از معضلات اصلی گردشگران است .
ایران نیز که از گذشته های دور به مهمانپذیر بودنش معروف شده وهم اکنون هم قصد تجربه توسعه گردشگری را دارد می بایست در اولین گام به توسعه زیرساخت های گردشگری خود بیاندیشد و به فکر توسعه مراکز اقامتی خود با قیمتی مناسب در شهرهای گردشگرپذیر باشد.
هرچند صنعت ساخت و ساز هتل در کشورمان بخصوص در برخی مراکز مثل مشهد مقدس بسیار پررونق است و ذهن بسیاری از سرمایه داران را به خود جلب کرده ، اما بازهم نکاتی مبهم در زمینه احداث و البته مدیریت این مجموعه ها توانسته به صنعت هتلداری کشورمان لطمه وارد و در نهایت گردشگران را ملزم به پرداخت هزینه های آن کند.
شاید هنوز بحث زندگی در هاستل ها یا مراکز اقامتی ارزان قیمت در فرهنگ سفر گردشگران ایرانی رایج نیست و بسیاری هم اطلاع دقیقی در این زمینه ندارند اما با کمی تغییر در روند روبه رشد مصرف انرژی در هتل ها و یا اصلاح ساختاری آن و جلوگیری از هدر رفتن انرژی در مراکز اقامتی کشورمان بتوان از هزینه های نگهداری و در نهایت خدمات ارایه شده به مسافران کاست و هزینه اقامت گردشگران را مقرون به صرفه کرد.
نکته ای که هم اکنون از دیدبسیاری از فعالان و البته مسئولان گردشگری کشورمان به دور مانده و زیاد هم به آن توجه نشده است در حالی که حتی از همان ابتدای طراحی نقشه می توان به این موضوع اندیشید و با استفاده از ابزار و راهکارهای نوین در صنعت هتلداری مصرف انرژی در مراکز اقامتی و هتل های کشورمان را به حداقل رساند تا هر ساله میلیون ها تومان در مدیریت آن صرفه جویی شده و امکان ارایه خدمات ارزانتری به گردشگران فراهم شود.
هم اکنون بسیاری از آشپزخانه ها، موتورخانه، اتاق ها و البته سالن های مختلف مراکز اقامتی ایران خارج از استانداردهای نوین هتلداری ساخته شده یا حتی طراحی می شوند در حالی که در بسیاری از هتل های نوین خارج از مرزهای کشورمان حتی برای استفاده از بازدم گردشگران حاضر در هتل نقشه کشیده و از آن برای گرمایش ساختمان استفاده می کنند.
پس بجاست که واحدهای مربوطه در زمینه تایید کاربری هتل که در سازمان میراث فرهنگی به عنوان متولی این امر مشغول به انجام وظیفه هستند با علم براین موضوع و نتایج مثبت آن از همان ابتدا بحث کاهش مصرف انرژی را در مراکز اقامتی کشورمان مدنظر بگیرند تا همواره امکان استفاده از بهترین امکانات اقامتی برای اکثر گردشگران داخلی و خارجی فراهم باشد.