روشها و اقتصاد كنترل دي ‌اكسيدكربن گازهای خروجي نيروگاههای كشور

برق نیوز:  در اين مقاله مقايسه‌اي بين كليه مطالعات اقتصاد كنترل دي اكسيد كربن گازهاي خروجي نيروگاهها به عمل آمده است. مجموعاً سه نوع نيروگاه مورد بررسي واقع شده‌اند ( نيروگاه زغال‎سنگي، نيروگاه چرخه تركيبي/ گاز طبيعي و نيروگاههاي چرخه تركيبي با سوخت گاز ناشي از عمل gasification). بر اساس فن‌آوريهاي روز خلاصه‌اي از ارزيابي‌هاي اقتصادي كنترل دي‎اكسيدكربن ارايه مي‌گردد. علاوه بر موارد ياد شده سعي گرديده است تا با معرفي و يا ارتقاء فن‌آوري مناسب، نسبت به كاهش هزينه‌ها اقدام شود. نتايج نشان مي‌دهند كه جداسازي دي اكسيد كربن مي‌تواند بعنوان يك ابزار اقتصادي جهت مقابله با كاهش اثرات دي اكسيد كربن مورد استفاده قرار گيرد.

در ايران در حال حاضر 80% نيروگاهها گازسوز شده‌اند كه ميزان نشر ₂CO اين نيروگـــاهها در ســـال 1378 برابر با 45.291.356 تن مي‌باشد. هزينه مهار و حذف ₂CO از نيروگاههاي گازسوز معادل با حدود 36 دلار بـه ازاي هـر تن ₂CO است. بدين ترتيب هزينه حذف ₂CO از نيروگاههاي گازسوز كشور معادل 6/1 ميليارد دلار مي‌شود. در مورد نيروگاههاي نفت‌سوز نيز هزينه حذف ₂CO معادل 5/34 دلار مي‌باشد و نشر ₂CO از اين نيروگاهها در سال 1378 برابر 20.590.813 تن بوده است. بنابراين هزينه حذف ₂CO از نيروگاههاي نفت‌سوز كشور معادل 710.383.048 دلار مي‌باشد.

سـوخت‌هـاي فسيـلي حـدود 85% از كـل انـرژي جهـان را تامين مي‌كنند و به نظر مـي‌رسد كـه در قـرن 21 نيـز همچنـان نقـش خـود را حفـظ نماينـد. در سالهـاي گـذشتـه انسـان توانسـته است ابـزار منـاسب را جهـت كنتـرل آلاينده‌هـايي چـون NOx و SOx ابـداع نمـايد و عليـرغم استفـاده از كليـه تجهيزات كنـترل آلـودگي روز به روز قيمـت تمام شده برق را كاهش دهد. عليرغم خبر فوق‌الذكر استفاده از سوخت‌هاي فسيلي بدليل اثرات گلخانه‌اي آن مكدر شده است. لذا اگر بتوان دي اكسيد كربن را كنترل و از گازهاي خروجي جدا نمود و در همين حال از مخارج كاست مي‎توان به بهره‌گيري سودمند از سوخت‌هاي فسيلي مجدداً اميدوار شد. براي اولين بار كنترل و بازيافت دي اكسيد كربن به لحاظ مسايل گرمايش جهاني مد نظر قرار نگرفته است بلكه استفاده از دي اكسيد كربن براي تزريق به چاه‌هاي نفت از دير زمان مورد توجه بوده است. چنـدين واحـد بازيافت دي اكسيد كربن در دهه‌هاي 1970 و 1980 در آمريكا ساخته شدند (,Pauley et al., 1984 Amold et al., 1982., Hospon, 1985., Kaplan, 1982.). به هر حال در اثر سقوط قيمت نفت در اواسط دهه 1980 بازيافت و تزريق دي اكسيد كربن به چاههاي نفت غيراقتصادي گشت و از آن پس واحدهاي فوق‌الذكر تعطيل شدند. علاوه بر نيروگاهها پاره‌اي از صنايع نيز از عمده توليدكنندگان دي اكسيد كربن به شمار مي‌آيند و بنابراين مي‌توانند در مطالعه حاضر قرار گيرند. در نيروگاههاي گازسوز، دي اكسيد كربن بصورت محصول جانبي توليد مي‌شود. بطور كلي در ميادين گاز 20 درصد از حجم كل بصورت دي اكسيدكربن است كه قسمت اعظم آن بايد قبل از گازرساني به مصرف كنندگان نهايي جدا شود. بنابراين جداسازي دي اكسيد كربن اولين گام موثر و عقلاني در كنترل اين گاز به شمار مي‌آيد.

اولين واحد تجاري كنترل دي اكسيدكربن در سال 1996 توسط شركت نفتي نروژ ساخته شد. اين شركت دي اكسيد كربن حاصل از ميادين گاز را به داخل مخازن SANDSTONE كه هزار متر زير بستر دريا واقع شده‌اند تزريق نمود. نرخ تزريق گاز دي اكسيد كربن 20000 تن در هفته مي‌باشد كه از طريق 5 لوله به انجام مي‌رسد (20000 تن دي اكسيد كربن در هفته تقريباً معادل دي اكسيد كربني است كه از يك نيروگاه 140 مگاواتي زغال‎سنگي انتشار مي‌يابد). انگيزه اقتصادي اجراي اين پروژه در ماليات بر كربن دولت نروژ (50 دلار به ازاي يك تن دي اكسيد كربن) نهفته است. هزينه اجراي پروژه حدود 15 دلار به ازاي يك تن دي اكسيد كربن است.

تاكنون كليه واحدهاي تجاري كنترل دي اكسيد كربن از فرآيند جذب شيميايي با استفاده از حلال مونواتانل آمين (MEA) استفاده كرده‌اند. اين ماده شيميايي حدود 60 سال پيش به عنوان جداكننده گازهاي اسيدي نظير ₂CO وS₂H از گاز طبيعي توسعه يافت.

در حال حاضر نبايد حذف دي ‌اكسيد كربن از نيروگاه‌ها را با مخارج سنگين آن در نظر گرفت. در آينده و در اثر پيشرفت تكنولوژي اين مخارج كاهش خواهند يافت. همچنان كه ذكر شد افزايش راندمان و كاهش نياز انرژي براي كنترل ₂CO از عوامل اصلي در كنترل هزينه نهايي به شمار مي‌آيند. در حال حاضر كشور ژاپن سراميكي را آزمايش مي‌نمايد كه 400 برابر حجم خود قادر به جذب ₂CO مي‌باشد. از طرفي استفاده از هيدراتها براي كنترل ₂CO در نيروگاههاي زغال‎سنگي كه از سوخت Gasification استفاده مي‌نمايند در دست آزمايش مي‌باشد.

ماهيت نامطمئن و حجم وسيع ₂CO براي حذف، دفع و به كارگيري بدان معني است كه سرمايه‌گذاري تحقيقاتي در اين زمينه (توسط بخش خصوصي و دولتي) محدود مي‌شود. تا به حال پژوهش محدود به مدلسازي و مطالعات آزمايشگاهي بوده است. بايد مطالعات ميداني براي دستيابي به كاربردهاي عملي اين فن‌آوريها در مقياس وسيعتر صورت پذيرد. همكاريهاي بين‌المللي يك ساز و كار آرماني براي توزيع هزينه‌ها و خطرات در اين مقوله‌ها بوده بالاخص كه فرهنگ بين‌المللي در مورد تغييرات آب وهوا را ايجاد مي‌كند.

بزرگترين نياز پژوهش، يافتن امكان دفع مناسب براي مقادير عظيم ₂CO مي‌باشد. با وجود آن كه مهار ₂CO از گاز دودكش نيروگاهها به شدت انرژي بر و گران است اما از نظر فني امكان‌پذير مي‌باشد. چندين واحد مهار ₂CO از گاز دودكش در حال حاضر مشغول به كار هستند و ₂CO را براي مصارف صنعتي تهيه مي‌كنند تحقيقات بيشتر در مورد فن‌آوريهاي ارزانتر با ميزان مصرف انرژي كمتر بايد به انجام برسند. جهت تعيين و تثبيت فن‌آوريهاي بهينه و نيز تحقيق در مورد اثرات روشهاي مختلف دفع بر محيط زيست و ايمني انسانها پژوهشهاي زيادي بايد صورت پذيرد.

نویسنده:عبدالرضا كرباسي، نسترن رحيمی