انواع نیروگاه قسمت آخر

مقدمه و تاریخچه

بیوماس اصطلاحی در زمینه انرژی است كه برای توصیف یك رشته از محصولات كه از فتوسنتز بدست می آیند به كار می رود هرسال از طریق فتوسنتز ، معادل چندین برابر مصرف سالانه انرژی جهان، انرژی خورشیدی در برگها، تنه و شاخه های درختان ذخیره می شود؛ بنابراین، در میان انواع منابع انرژی تجدید پذیر، بیوماس از جهت ذخیره انرژی خورشیدی منحصر به فرد است؛ بعلاوه تنها منبع تجدید پذیر كربن بوده و می تواند به سوختهای جامد، مایع و گازی مناسب تبدیل شود. مصرف بیوانرژی بیوماس (بیشتر به شكل چوب) قدیمی ترین شكل انرژی برای بشر است كه بعنوان سوخت در مصارف خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می گرفته است. بیوماس بعنوان یك منبع انرژی متفرق ، كاربر و زمین برتوصیف می شود.

از نظر تاریخی با افزایش فعالیتهای صنعتی و رشد تقاضا برای انرژی، ذخایر طبیعی بیوماس كاهش یافته و همچنین توسعه منابع جدید متمركز تر و راحت تر انرژی منجر به جانشینی این منابع به جای بیوانرژی شده است. باتوجه به عوامل اقتصادی و اجتماعی مسئله مهمی كه در اینجا مطرح می باشد، موضوع زیاده روی در مصرف و كمبود تولید بیوماس بمنظور تولید انرژی در چند كشور پیشرفته جهان است. در سال 1987 تقریباً 13 تا 14 درصد از تامین اولیه انرژی جهان از طریق بیوماس بوده است. درصد سهم مذكور در چند كشور منفرد، حتی از این بالاتر است كشور نپال بیش از 95 درصد، كنیا 75 درصد، هند 50 درصد، چین 22 درصد، برزیل 25 درصد ، مصر و مراكش 20 درصد از كل انرژی خود را از منابع بیوماس تامین می كنند. استفاده از بیوماس بعنوان یك منبع انرژی نه تنها بدلیل اقتصادی (جائیكه سوخت آن به آسانی و با قیمت ارزان در دسترس است ) بلكه بدلیل توسعه اقتصادی و زیست محیطی نیز جذاب می باشد، سیستم هایی كه بیوماس را به انرژی قابل مصرف تبدیل می كنند می توانند در ظرفیت های كوچك بصورت ماژول باشند. بیوماس یك منبع تجدید پذیر و بومی است كه به هیچ یا اندك تغییر خارجی نیاز دارد، همچنین صنایع كشاورزی و جنگل داری كه ذخایر اصلی بیوماس هستند، فرصتهای اساسی را برای توسعه اقتصادی مناطق روستایی فراهم می كنند. میزان نشر مواد آلاینده ناشی از احتراق بیوماس، معمولا كمتر از سوختهای فسیلی است؛ بعالوه استفاده و بهره برداری تجاری از بیوماس می تواند مشكلات مربوط به انهدام زباله ها در سایر صنایع از جمله جنگلداری وتولیدات چوب، ضایعات جامد شهری( در مراكز  (MSWفرآوری موادغذایی و بخصوص شهری را حذف و یاكاهش دهد.

مزایای بیوماس

1. قیمت ارزان سوخت ورودی
2. سهولت تهیه سوخت ورودی
3. آلایندگی کمتر در مقایسه با دیگر سوخت ها
4. توسعه اقتصادی در مناطق تولید کننده سوخت بیو ماس(بیشتر روستاها)

معایب بیوماس

1. کاهش ذخایر طبیعی بیوماس به خاطر رشد صنعت و استفاده از این منابع
2. توسعه منابع جدید متمرکزتر بیوماس 

منابع بیوماس

بخش كوچكی از تشعشع خورشید كه به اتمسفر زمین می رسد بدلیل فرآیند فتوسنتز در گیاهان جذب می شود، مواد حاصل از فتوسنتز به شكل هیدرات كربن بطور مثال بصورت نشاسته، قند، سلولز و همی سلولز در می آیند، که خود نوعی از انرژی هستند؛ میزان انرژی كه سالانه توسط فتوسنتز ذخیره می شود چندین برابر بیشتر از كل مصرف معمولی انرژی جهان و احتمالا 200 برابر مصرف انرژی غذایی معمولی جهان است. بیوماس، كه 90 درصد آن در درختان ذخیره می شود معادل ذخایر سوختهای فسیلی قابل استخراج و به ثبت رسیده است. ماكزیمم راندمان تبدیل فتوسنتز انرژی خورشیدی بین 5 - 6 درصد است ولی در عمل با احتساب خشكی های دنیا راندمان متوسط كلی تبدیل فتوسنتز حدود 0.3 درصد می باشد که با بهبود روشهای كشاورزی، راندمان متوسط حدود 0.5 – 1  درصد می گردد

منابع بیوماسی كه برای تولید انرژی مناسب هستند، طیف وسیعی از مواد را شامل می شوند :

1. سوخت های چوبی
2. ضایعات کشاورزی و جنگلی
3. ضایعات شهری
4. کاشت محصولات انرژی زا 

 بیوماس برعكس سوختهای فسیلی رایج كه بصورت الیه های متمركز یافت می شوند، بیشتر بصورت رقیق می باشد. هزینه جمع آوری بیوماس در حجم های زیاد بمنظور مصرف اقتصادی انرژی، بدلیل پراكنده بودن مواد، پائین بودن دانسته انرژی، و اغلب بدلیل مرطوب بودن قابل ملاحظه می باشد، در نتیجه كاربردهای اقتصادی بسیار رایج انرژی بیوماس، استفاده از موادی است كه برای منظورهای دیگری جمع آوری شده اند نظیر پس مانده های حاصل از فرآوری تیرهای چوبی و غذا و ضایعات شهری.

علوفه ذرت

تفاله نیشکر

تولید بیوگاز از زباله های شهری

تولید پیوسته بیوگاز از مخازن گوارنده (راكتیو تخمیر) نیازمند پردازش زباله و جداكردن اجزای غیر آلی و تركیبات غیر قابل تجزیه آن مانند لاستیك، ظروف پلاستیكی و نایلون می باشد. زباله پردازش شده وارد مخزن گوارنده می شود و مقداركافی آب به آن اضافه می شود تا محتویات درون مخزن از رطوبت كافی برخوردار گردند.

شیرابه تولید شده از زباله های اشباع از آب، در زیر مخزن جمع آوری می گردد و به طرف مخزن هضم شیرابه می رود. شیرابه در آن مخزن تحت فرایند تخمیر بیهوازی قرار می گیرد و بخشی از آن موفق به تولید بیوگاز می گردد. باقیمانده شیرابه از باالی مخزن هضم شیرابه جمع آوری می شود و پس از عبور از گرمكن ، با دمایی در حدود 70 درجه سانتیگراد به مخزن تخمیر مواد جامد باز گردانده می شود . این چرخه تا تجزیه حداكثر مواد آلی و تولید حداكثر بیوگاز ادامه می یابد. تولید بیوگاز در هر دو مخزن مواد جامد و شیرابه روی می دهد.

یك دفنگاه زباله بطور كلی شامل اجزای زیر می باشد : 

1. پوششهای نفوذ ناپذیر كف و الیه های زهكش ، پوشش نفوذ ناپذیر سطح دفنگاه 
2. لوله های جمع آوری و تخلیه شیرابه از زیر دفنگاه
3. مخزنهای ذخیره و نگهداری شیرابه
4. تاسیسات بازگردشی شیرابه (شامل پمپ، لوله های انتقال شیرابه، مجرای تزریق شیرابه)
5. لوله های تخلیه و جمع آوری گاز، مخازن ذخیره گاز و كمپرسورهای مكش و پمپاژ گاز
6. تجهیزات كمكی (اختلاط شیرابه با مواد افزودنی، گرمایش شیرابه، پردازش زباله ها)

پس از دفن زباله در دفنگاه، واكنشهای مربوط به این فرایند در داخل دفنگاه رخ می دهد كه سرانجام به تولید متان و گازكربنیك از مواد آلی تجزیه پذیر موجود در زباله منتهی می گردد، آنچه كه تولید گاز و تجزیه مواد آلی درون دفنگاه را سرعت می بخشد، راهبری درست دفنگاه و رعایت اصول مهندسی و علمی فرایند است، برای این منظور شیرابه خروجی از كف دفنگاه را در مخازنی جمع آوری می نمایند و سپس آن را به درون دفنگاه باز می گردانند. تجهیزات بازگردشی شیرابه معمولا از یك یا چند پمپ و لوله های انتقال برای فرستادن جریان شیرابه به بالای دفنگاه به اضافه ابزار پخش یا تزریق شیرابه به دفنگاه تشكیل شده اند. بدنه دفنگاه از تزریقات بتنی و یا لوله های پلیمر سوراخدار ساخته می شود كه درون آنها را با مواد درشت دانه نظیرشن، قلوه سنگ یا زباله های درشت پر می كنند . مجراهایی افقی از جنس لوله های پلیمری سوراخدار كه متصل به چاهكهای تزریق شیرابه می باشند و در بستر زباله ها تعبیه گردیده اند، نقش تسهیل جریان شیرابه و نفوذ آن در همه جای درون دفنگاه را ایفا می نمایند. شیرابه بازگشتی را گاهی با مواد افزودنی می آمیزند تا كیفیت محیط درون دفنگاه برای انجام واكنشهای بیوشیمیایی مساعدتر شود. این مواد می توانند لجن تصفیه خانه و یا فاضلاب باشد. در برخی مواقع جهت تسریع در تولید گاز و تجزیه مواد آلی، شیرابه را پیش از ورورد به دفنگاه گرم می كنند، گاز تولید شده را از طریق لوله های كار گذاشته شده در دفنگاه استخراج می كنند و از طریق لوله های كلكتور، گازهای خروجی از لوله ها و چاهك های مختلف را جمع آوری و به ایستگاه پمپاژ گاز می فرستند. مقدار گاز قابل تولید از زباله بیش از هر چیز به تركیب زباله و درصد مواد آلی تجزیه پذیر در آن و شرایط محل دفن و نحوه پیشرفت واكنشهای بیوشیمیایی تولید گاز بستگی دارد. تجارب جهانی حاكی از آن است كه از هر تن زباله خام بین 5 تا 20 مترمكعب بیوگاز در هر سال قابل بازیافت است.

پس از تولید برق توسط نیروگاهها ، برق چگونه به دست مشترك (مصرف كننده ميرسد)؟

ولتاژ تولید هر نیروگاه توسط پستهایي كه در نیروگاه موجود ميباشد و داراي ترانسفورماتورهاي افزاینده ميباشد، به ولتاژ 230 یا 400 كیلوولت تبدیل ميشود و از طریق خطوط انتقال نیرو توسط شبكه سراسري به پستهاي فوق توزیع منتقل ميشود و از این پست ها توسط خطوط فوق توزیع 132 و 63  كیلوولت به پست هاي توزیع فشار متوسط و فشار ضعیف تبدیل و از آنجا به دست مصرف كننده با ولتاژ 220 ولت ميرسد.

ترانسفورماتورها

•  ترانسفورماتور افزاینده
• ترانسفورماتور کاهنده
• اتوترانسفورماتور

سيستم فرمان ، نحوه قرار گرفتن بوبين ها و تپ چنجر در داخل ترانسفورماتور و نوع سيستم تهويه آن