دانلود تحقیق انرژیهای نوین و بیوگاز

مقدمه.1

1-سوخت : 8

1-2- سوخت ها و انواع آن در جهان: 8

2 -انرژی های فسیلی: 8

2-2- نفت خام و تاریخچه آن: 8

2-2- ترکیبات نفت 12

2-3- تاریخچه پیدایش و حفاری چاه های نفت در ایران. 13

2-4- منابع نفتی جهان. 14

2-5- نگاهی اجمالی به منابع نفتی چند کشور 15

3 -گاز طبیعی. 17

3-1- تاریخچه گاز طبیعی. 17

3-2- ترکیبات گاز طبیعی. 17

3-3- چرخه تولید و استخراج گاز طبیعی. 19

3-4- ذخایر گاز طبیعی جهان. 20

3-5- گاز طبیعی در ایران. 22

4 -زغال سنگ. 24

4-1- تاریخچه پیدایش ذغال سنگ 24

4-2- ذغال سنگ در جهان. 26

4-3- ذغال سنگ در ایران. 28

5 -سوختهای فسیلی و اثرات زیست محیطی آن. 29

6 -ضرورت استفاده از انرژی های نوین: 29

6-1- انواع انرژی‌های تجدید و میزان بهره برداری از آنها در جهان : 31

6-2- معرفی اجمالی انواع انرژی های نوین: 32

6-2-1-انرژی خورشیدی و ساختار آن000000000000000000000000000000000000000000000000  000 32

6-3- کاربردهای انرژی خورشید. 34

6-4- استفاده از انرژی حرارتی خورشید. 34

6-4-1-کاربردهای نیروگاهی0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000   34

6-4-2-نیروگاههای حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی0000000000000000000000000000000000000   35

6-4-3-نیروگاههای حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی000000000000000000000000000000000000000 36

6-4-4- نیروگاه‌های حرارتی از نوع بشقابی0000000000000000000000000000000000000000000000000 37

6-4-5-دودکش‌های خورشیدی000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 37

6-4-5-1-مزایای نیروگاههای خورشیدی0000000000000000000000000000000000000000000000000 37

6-4-6-کاربردهای غیر نیروگاهی0000000000000000000000000000000000000000000000000000000  38

6-5- انرژی فتوولتائیک و ساختار آن. 41

6-5-1-1-ب-مصرف کننده با بار الکتریکی00000000000000000000000000000000000000000000000 43             

6-5-2-مصارف و کاربردهای انرژی فتوولتائیک به طور مختصر از این قرارند:0000000000000000000000000 43

6-6- انرژی باد 44

6-7- تاریخچه 45

6-8- برق بادی در مقیاس‌های کوچک 49

6-8-1-استفاده از زمین برای ساخت توربین000000000000000000000000000000000000000000000000  49

6-9- بزرگترین توربین بادی جهان. 50

6-10- انرژی زمین‌گرمایی. 50

6-11- انواع فناوریهای تبدیل. 51

6-11-1-نیروگاه‌های بخار خشک0000000000000000000000000000000000000000000000000000000  51

6-11-2-نیروگاه‌های تبدیل به بخار سیال (Flash Steam)0000000000000000000000000000000000000 52

6-11-3-نیروگاه چرخه دوگانه0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 52

6-12- مزایای انرژی زمین گرمایی. 52

6-13- معایب انرژی زمین گرمایی. 53

6-14- نیروگاه زمین گرمایی در ایران. 54

6-15- انرژی جزر و مد. 54

6-16 نرژی امواج دریا 57

6-17- طبقه بندی امواج دریا 58

6- نیروی برق‌آبی. 59

6-19 زیست‌توده 62

6-19-1-ساختار شیمیایی زیست توده00000000000000000000000000000000000000000000000000000 62

6-20- محدودیتهای انرژیهای تجدید پذیر 63

7 -معرفی بیوگاز. 64

7-1- تاریخچه تولید بیوگاز 67

7-2- منابع زیست توده جهت تولید بیوگاز 69

7-3- مهمترین منابع زیست توده که در تولید بیوگاز نقش دارند: 71

7-3-1-فضولات دامپروری :00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000  71

7-3-2-ضایعات کشاورزی :00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 71

7-3-3-ضایعات صنایع غذایی0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 73

7-3-4-پتانسیل تولید بیوگاز از مواد مختلف از این قرار است:00000000000000000000000000000000000  74

7-3-5-چکیده پتانسیل تولید بیوگاز از زائدات کشاورزی در 35 درجه000000000000000000000  0 0 00 00  74

7-3-6-جدول مقایسه خواص  برخی گازهای  رایج با بیوگاز0000000000000000000000000000000000 0   75

7-3-7-جدول مقایسه بیوگاز با سایر مواد سوختی000000000000000000000000000000000000000000000 76

7-4- انواع واکنشها برای حذف مواد آلی: 78

7-5- اصول هضم بی هوازی: 79

7-6- مراحل و واکنش های تولید بیوگاز: 84

7-7- دلایل ارجحیت بیوگاز به سایر انرژیهای تجدید پذیر: 89

7-8- معایب سیستم بیوگاز: 100

7-9- پارامترهای مؤثر بر فرآیند هضم بی‎ هوازی و تولید بیوگاز: 101

7-10- بیوگاز و کود حاصله از آن: 113

7-11- برخی از خصوصیات کود بیوگازی: 114

7-12- مراحل ساخت واحد بیوگاز با تمام جزئیات آن: 120

7-12-1-روش های انجام آزمایش:00000000000000000000000000000000000000000000000000000  121 

7-12-2-آیتمهایی  که باید در طول زمان آزمایش اندازه گیری و بررسی شوند؟000000000000000000000    122

7-13- مرداب های مصنوعی. 129

7-14- تولید انرژی. 130

7-15- بیوگاز و برق حاصل از آن: 131

7-16- مزایای بیوگاز: 134

7-16-1-امنیت انرژی                                    135

7-16-2بیوگاز همچنین دارای منافع عمومی زیر می باشد:                                136

8 -لندفیل. 141

8-1- پسماند چیست؟ 143

8-2- فرآیند تولید بیوگاز در لندفیل. 148

8-3- ساختار کلی لندفیل های مدرن. 149

8-4- تکنیکهای مختلف جمع آوری گاز لندفیل ها 150

8-5- طراحی گودالهای دفن زباله ‏ 154

8-6- سیستمهای جمع آوری گاز غیرفعال: ‏ 158

8-7- طرح مناسب لندفیل ها 159

8-8- فراورده های جانبی لندفیل: 160

هزینه احداث لندفیل. 160

9 -بیومس 152

9-1- معرفی بیومس: 152

9-2- فرآیندهای تبدیل انرژی بیومس و کاربرد های آنها: 157

9-3- روشهای تبدیل بیومس به انرژی قابل استفاده: 158

9-4- انواع نیروگاههای بیومس: 159

10 -بیوگاز در جهان. 152

10-1- کره 157

10-2- چین. 158

10-3- پاکستان. 162

10-4- نیجریه 162

10-5- ژاپن. 163

10-6- سوئد. 164

10-7- فیلیپین. 165

10-8- گواتما 166

10-9- انگلیس 167

10-10- برزیل. 167

10-11- آلمان. 168

10-12- نروژ 169

10-13- ایران. 170

11 -انرژی و وضعیت آن در ایران. 152

11-1- چگونگی توزیع مصرف انرژی در ایران. 195

11-2 وضعیت و پتانسیل های فعلی توزیع انواع حامل های انرژی. 196

11-3 مزایای تدوین طرح جامع انرژی. 197

12 - نگاهی به تاریخچة بیوگاز در ایران. 201

12-1- تحقیقات انجام شده در ایران در زمینه  بیوگاز: 203

12-2- پتانسیل تولید بیوگاز در ایران. 203

12-3- بیوگاز را می توان از تخمیر سه گونه زیست توده بدست آورد: 204

12-4- منابع تولید بیوگاز 207

12-5- اولویتهای استفاده از بیوگاز در ایران. 208

12-6- عوامل بازدارنده در گسترش فن‎آوریهای تولید بیوگاز در ایران. 209

12-7- علل و ضرورت امکان استفاده از بیوگاز در ایران: 212

12-8- استفاده بهینه از دستگاههای بیوگاز در ایران. 213

12-9 پیشنهاداتی برای ت گزاری. 214

12-10- مزایای بیوگاز 215

12-11- محدودیت ها 2

12-12- نتیجه گیری. 2

13 -فناوری بیوگاز در مقیاس شهری. 221

13-1- رآکتورهای بی هوازی. 222

13-2- بازیابی فاضلاب. 226

13-2-1-1-آرایش اصلی دستگاه های بیوگاز000000000000000000000000000000000000000000000 228

13-3- طراحی دستگاه های بیوگاز: 228

13-4- قسمتهای مختلف یک سایت بیوگاز 230

13-5- ساختار کلی دستگاههای تولید بیوگاز: 231

13-6- جاذب های بیوگاز 233

13-7- حوضچه ورودی: 234

13-8- حوضچه خروجی: 235

13-9- تانک تخمیر 236

13-10- محفظه گاز: 238

13-11- انواع راکتورها 242

13-11-1-راکتور آزمایشگاهی:00000000000000000000000000000000000000000000000000000000 242

13-11-2-راکتور نیمه صنعتی:00000000000000000000000000000000000000000000000000000000 242

13-12- دوام و بقا : 243

13-13- طرح ریزی دستگاه های بیوگاز: 244

13-14- جاذب های افقی. 248

13-15- دستگاه مشترک بیوگاز 248

13-16- جاذب عمودی استاندارد کشاورزی. 249

13-17- جاذب عمومی بزرگ: 250

13-- دستگاه بیوگاز با سرپوش گاز و مخزن تخمیری به صورت واحد و با حجم ثابت (مدل چینی) :‏ 251

13-19- دستگاه های چینی بیو گازی با قبه –ثابت: 254

13-20- دستگاه بیوگاز با سرپوش شناور (مدل هندی) ‏ 257

13-21- دستگاه بیوگاز در مدل تایوانی. 264

13-22- واحدهای بالونی: 264

13-23- دستگاه بیوگاز نوع فرانسوی. 265

13-24- دستگاه بیوگاز با لوله های چرمی. 266

13-25- دستگاه بیوگازی با کیسه ی پلی اتیلن. 268

13-26- انواع واحدهای ساخته شده در ایران. 269

13-27- در یک تقسیم بندی دیگر دستگاههای بیوگاز به دو گروه تقسیم می شوند: 271

13-28- انواع هاضمهای بیهوازی. 272

13-28-1-ناپیوسته:(Batch) 272

13-28-2-پیوسته:(Continious)00000000000000000000000000000000000000000000000000000 272

13-28-3-نیمه پیوسته continious)  :(Semi0000000000000000000000000000000000000000000  272

13-29- بارگیری (loading): استفاده از سیستم بیوگاز و دستگاه تخمیر به دو صورت انجام می گیرد: 273

13-29-1-سیستم بسته (bach type ):00000000000000000000000000000000000000000000000000 273

13-29-2-سیستم پیوسته (continues type ) :0000000000000000000000000000000000000000000 274

13-30- طراحی سیستم تولید بیوگاز: 275

13-30-1-حوضچه رسوب:00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000  275

13-30-2-هاضم:000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000  275

13-30-3-مخزن گاز:000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 275

13-30-4-ابعاد مخزن گاز:00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000  276

13-30-5-استفاده از گاز تولیدی:000000000000000000000000000000000000000000000000000000  276

13-31- معرفی بخشهای مختلف نیروگاه بیوگازی. 277

13-31-1-بخش تفکیک زباله و تامین پسماندهای آلی  000000000000000000000000000000000000000  277

13-31-2-واحد هضم بیهوازی و تولید بیوگاز0000000000000000000000000000000000000000000000 277

13-31-3-واحد تولید برق و حرارت0000000000000000000000000000000000000000000000000000  278

13-31-4-سایر واحدها0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000   278

13-32 مقیاس سیستمهای بیوگاز 279

13-32-1-سیستم بیوگاز خانگی )کوچک(00000000000000000000000000000000000000000000000  279

13-32-2-سیستم بیوگاز متوسط00000000000000000000000000000000000000000000000000000000 280

13-32-3-سستم بیوگاز بزرگ000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 281

14 -جمع آوری گاز و کاربردهای آن. 283

14-1- وسایل تعیین حجم گاز تولیدی و آنالیز بیوگاز 284

14-2-جداسازی انواع ناخالصی ها از گاز زیستی. 284

14-2-1-سولفورزدایی :0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000  284

14-2-2-رطوبت گیری:00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 287

14-2-3-زدودن دی اکسید کربن :000000000000000000000000000000000000000000000000000000  287

14-2-4-فشرده سازی گاز تولیدی 000000000000000000000000000000000000000000000000000000 287

14-3- گازی که از دستگاه هاضم حاصل می گردد دارای مصارف و کاربردهای زیادی می باشد از جمله: 287

14-4- سوخت خانگی. 292

14-5- مصرف وسایل مختلف در یک خانه روستایی مدرن به قرار زیر ارزیابی می شود: 293

جدول ‏3‑1- ترکیب و عمده گاز طبیعی پیش از تصفیه شدن  

جدول ‏4‑1- انرژی حرارتی برخی از انواع زغال سنگ   24

جدول ‏6‑1- رتبه بندی بهره‌برداری از برق بادی در جهان  49

جدول ‏6‑2-(الف) نیروگاه زمین‌گرمایی نسیاولیر در ایسلند، (ب) نیروگاه زمین‌گرمایی وایراکی در نیوزیلند  54

شکل ‏6‑3- 58

شکل ‏6‑4- 55

جدول ‏6‑5- جدول میزان تولید هیدروالکتریسیته در کشورهای مختلف جهان و میزان ضریب بار 65

جدول ‏7‑1- جدول مقایسه بعضی سوختهای رایج  70

جدول ‏7‑2- جدول مواد آلی مناسب برای فناوری بیوگاز 80

جدول ‏7‑3- گازهای مختلف و مشخصات آنها گازهای  83

جدول ‏7‑4- گازهای تشکیل دهندة بیوگاز حاصل از  دستگاه 84

جدول ‏7‑5- جدول فرآیندهای مختلف تبدیل زیست توده به بیوگاز 90

جدول ‏7‑6- قیمت نفت مصرفی و هزینة ساخت و بهره‌برداری دستگاه بیوگاز 95

جدول ‏7‑7- محاسبه تعداد افراد شاغل با فناوری بیوگاز 100

جدول ‏7‑8- میزان اشتغال حاصل از منابع تجدید پذیر 101

جدول ‏7‑9- محدودة درجه حرارت در تخمیر بی هوازی  104

جدول ‏7‑10- نسبت نیتروژن به کربن در مواد اولیه تولید بیوگاز 108

جدول ‏7‑11- نمودار مدت زمان ماند مواد در داخل هاضم  111

جدول ‏7‑12- مقدار آب موجود در  ماده آلی  114

جدول ‏7‑13- افزایش محصول در کود دهی با کود بیوگاز 116

جدول ‏7‑14- 120

جدول ‏7‑15- میزان از بین رفتن میکروارگانیسم  121

جدول ‏7‑16- ترکیبات تصفیه شده جهت استفاده مجدد 130

جدول ‏14‑1- گنجایش و سایر اطلاعات هضم کننده بیوگاز 234

جدول ‏14‑2- جدول مقایسه ساخت و تکنولوژی دستگاههای بیوگاز (مدل هندی وچینی)‏ 263

جدول ‏14‑3- مزایای روش پیوسته و ناپیوسته 273

شکل ‏0‑1-1- پراکندگی گاز متان در اتمسفر و آلودگی های زیست محیطی آن. 3

شکل ‏2‑1- شماتیک یک چاه نفت 10

شکل ‏2‑2- یک نمونه چاه نفت 13

شکل ‏3‑1- ذیل آمار کشورهای دارنده ذخایر عمده گاز طبیعی. 22

شکل ‏4‑1- زغال سنگ 26

شکل ‏6‑1- سهم انرژی های تجدید پذیر در سبد انرژی جهان. 34

شکل ‏6‑2- توربین‌های سه پره از پرکاربردترین طراحی‌ها برای توربین‌های بادی هستند. 48

شکل ‏6‑3-(الف) خلیج فاندی به هنگام مد، (ب) خلیج فاندی به هنگام جزر 60

شکل ‏6‑4- برشی از یک سد و یک نیروگاه آبی. 63

شکل ‏6‑5- تصویری از سد کارون ۳ 64

شکل ‏7‑1- شماتیک مولکول متان. 69

شکل ‏7‑2- چرخه بیوگاز در طبیعت 73

شکل ‏7‑3- فرآیند تولید گاز در دایجستر 84

شکل ‏7‑4- فناوری بیوگاز موجبات اشتغال عدهای را در روستاها فراهم می کند. 100

شکل ‏7‑5- راکتور بیوگاز 112

شکل ‏7‑6- نمونه ای از کود بدست آمده از دستگاه بیوگا 116

شکل ‏7‑7- کودابه حاصل از دستگاه بیوگاز کود مناسبی برای کشاورزی می باشد. 1

شکل ‏7‑8- استفاده مستقیم از دوغاب خروجی حوضچه خروجی به عنوان کود در مزارع کشاورزی. 1

شکل ‏7‑9- کمپوست کودی بسیار مرغوب برای زراعت می باشد. 119

شکل ‏7‑10- لجن خروجی از سیستم بیوگاز به صورت دوغاب در مزارع استفاده می گردد 120

شکل ‏7‑11- کود حاصل از تصفیه بیهوازی فاضلاب. 129

شکل ‏7‑12- سنبل مرداب، عدسک آبی، نی، خزه 131

شکل ‏7‑13-بررسی فرآیند زیست گاز 134

شکل ‏7‑14- فنآوری تولید بیوگاز از زباله های شهری و روستایی. 134

شکل ‏7‑15- فنآوری تولید بیوگاز از فاضلاب های شهری و روستایی. 135

شکل ‏8‑1- شماتیکی از یک نیروگاه تولید همزمان برق و حرارت (CHP) 141

شکل ‏8‑2- پسمانها و زباله های شهری عامل تولید دی اکسید کربن و گاز متان می باشند. 143

شکل ‏8‑3- طراحی و حفر گودال در لندفیل با روش دفن سطحی. 149

شکل ‏8‑4- سیستم جمع آوری گاز فعال. 150

شکل ‏8‑5- شماتیک یک لندفیل با دفن سطحی و تجهیزات آن. 152

شکل ‏8‑6- پوشش روی لندفیل. 155

شکل ‏8‑7- سیستم کنترل و جمع آوری بیوگاز تولید شده در لندفیل. 155

شکل ‏8‑8- لوله‌گذاری به‌صورت چاهک‌های عمودی. 157

شکل ‏9‑1- گیاهان جزء منابع بیومس هستند. 163

شکل ‏9‑2- چرخه تولید بیومس در طبیعت 164

شکل ‏9‑3- مسیرهای تبدیل پسماندهای شهری به انرژی. 170

شکل ‏10‑1-میزان پتانسیل کاهش انتشار دی اکسید کربن به واسطه استفاده از فناوری بیوگاز 176

شکل ‏10‑2- مخزن بیوگاز با گنجایش 200 مترمکعب برای تصفیه فضولات 1000 راس دام. مقدار بیوگاز تولید شده قادر به تامین انرژی روزانه 100 خانوار روستایی است. استان میون چین. 179

شکل ‏10‑3- مخزن بیوگاز با گنچایش 100 مترمکعب برای تصفیه فاضلاب 500 نفر. گاز حاصله در یک رستوران به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرد. شهر دانگوان چین. 179

شکل ‏11‑1- وضعیت و پتانسیل های فعلی توزیع انواع حامل های انرژی. 196

شکل ‏12‑1-پتانسیل تولید انرژی از زیست توده در شهرهای مختلف کشور 207

شکل ‏13‑1- شماتیک راکتور صنعتی UASB. 226

شکل ‏13‑2- دستگاه قدیمی تولید بیوگاز 228

شکل ‏13‑3- سیستمهای مدرن تولید بیوگاز 229

شکل ‏13‑4- نمای کلی از عملیات تولید بیوگاز 233

شکل ‏13‑5 236

شکل ‏13‑6- طرح شماتیک قسمت های مختلف سیستم تولید بیوگاز 237

شکل ‏13‑7- محفظه ذخیره گاز با استفاده از ورق فولادی در واحدهای بیوگاز با مخزن شناور 239

شکل ‏13‑8- مخزن ذخیره گاز که به صورت یکپارچه با محفظه تخمیر از مصالح بنایی ساخته می شود در واحدهای با مخزن ثابت   239

شکل ‏13‑9- محفظه ذخیره گاز فایبرگلاس 240

شکل ‏13‑10- بالن های ذخیره بیوگاز 240

شکل ‏13‑11- دستگاه های عمودی بیو گاز 245

شکل ‏13‑12- دستگاه افقی بیوگاز برای نواحی با فلات آبی بالا (1. مخزن های ترکیبی 2. لوله درونی 3. محفظه اولیه 4. محفظه ثانویه 5. حفره اصلی 6. بخش جاذب بالای سطح زمین 7. حافظ گاز 8. آب با روغن 9. خط گاز 10. بیرون 11.دریچه آب 12.اجاق 13. سطح زمین) 246

شکل ‏13‑13- دستگاه بیو گاز افقی. 247

شکل ‏13‑14-- واحد بیوگاز با مخزن ثابت (1ـ بهم زن با لوله ورودی، 2ـ هاضم، 3ـ مخزن خروجی، 4ـ مخزن نگهدارنده گاز، 5ـ لوله گاز، 6ـ درپوش ورودی ( با اســـتفاده از وزنــه‎ها مهار شده است)، 7ـ اختلاف ارتفاع برابر با اختلاف فشار برحسب سانتی‎متر آب، 8ـ لایه زلال، 9ـ انباشتگی لجن غلیظ، 10ـ انباشتگی سنگ و شن، 11ـ خط مبدأ (صفر) ارتفاع پر شدن مخزن بدون فشار گاز). 235

شکل ‏13‑15-- ساخت واحد بیوگاز مخزن ثابت با استفاده از مصالح بنایی. 254

شکل ‏13‑16-دستگاه بیوگازی با اندازه ی مشترک 1. مخزن ترکیبی 2. جاذب اولیه 3. جاذب ثانویه 4. حافظ متحرک گاز 5. آب همراه با روغن 6. خط گاز 7. مقیاس اندازه گیری گاز 8. شیر اب 9. لوله ی تخلیه 10. حفاظت از حرکت غلتک 11. کولونی. 255

شکل ‏13‑17- 256

شکل ‏13‑ 258

شکل ‏13‑19- واحد با مخزن گاز متحرک- که در ایران به نام بیوگاز هندی شناخته شده ، شامل هاضم و مخزن نگهدارندة گاز  متحرک است   261

واحد با مخزن گاز متحرک- که در ایران به نام بیوگاز هندی شناخته شده ، شامل هاضم و مخزن نگهدارندة گاز  متحرک است(شکل ‏13‑20). مخزن نگهدارندة گاز یا بر روی لجن تخمیری و یا در پوسته (ژاکت) آب مخصوص به خود شناور است. گاز  متصاعد شده در مخزن شناور جمع‎آوری می‎شود . اگر گاز مصرف شود، مخزن مجدداً به حالت اول بر می‎گردد. 261

شکل ‏13‑21- واحد بیوگاز با مخزن متحرک،1ـ مخزن بهم زن با لوله ورودی، 2ـ هاضم، 3ـ جریان سرریز از لوله خروجی، 4ـ  مخزن نگهدارنده گاز که در سطح مایع شناورست، 5ـ خروجی گاز با خمش لوله اصلی، 6ـ اسکلت راهنما برای مخزن گاز، 7ـ اختلاف ارتفاع برابر با فشار گاز برحسب سانتی‎متر، آب، 8ـ لایه شناور هنگامی که از الیاف به عنوان خوراک استفاده شود، 9ـ لجن غلیظ، 10ـ انباشتگی شن و سنگ 262

شکل ‏13‑22- واحد بیوگاز با مخزن متحرک 262

شکل ‏13‑23- دستگاه بیوگاز در مدل تایوانی. 264

شکل ‏13‑24- واحدهای بالونی. 265

شکل ‏13‑25-. دستگاه بیوگاز اصلاح شده ی نوع چینی 1. محافظ گاز با قبه ی ثابت 2. جاذب 3. مخزن ترکیبی 4. محفظه ی کمکی 5. خط گازی 6. شیشه ی آب 7. لوله ی خروجی 8. اجاق. 267

شکل ‏13‑26-دستگاه بیوگازی که برای اب و هوای سرد مناسب است 1. لوله ی ورودی 2. جاذب فولادی ضد زنگ 3. لوله ی خروجی 4. غلتک زیست توده با پوشش فولادی 5. خط گازی 6. شیر آب 7. لوله های تایر واگن باری 8. شیر گاز 9. اجاق 10. سطح زمین. 267

شکل ‏13‑27- دستگاه بیوگاز با لوله های چرمی کم هزینه. 1. مخزن ترکیبی 2. جاذب لوله چرمی 3. هواکش گازی 4. خروجی 5. حافظ گاز لوله  چرمی 6. خط گازی 7. اجاق. 268

شکل ‏13‑28- جمع آوری متان از سایت دفنگاه زباله 279

شکل ‏13‑29- نمونه موردی استفاده از واحدهای خانگی بیوگاز 280

شکل ‏13‑30- واحد بیوگاز در مقیاس متوسط با امکان تصفیه فیزیکی پساب خروجی. 280

شکل ‏13‑31- اجزاء تشکیل دهنده واحدهای بزرگ بیوگاز 281

شکل ‏14‑1-اتومبیلی که سوختش از طریق بیوگاز تامین میشود 289

شکل ‏14‑2- قطاری که سوختش از طریق بیوگاز تامین میشود 290

شکل ‏14‑3-فوائد، کاربرد و مصارف بیوگاز 292

شکل ‏14‑4- برخی از موارد مصرف خانگی بیوگاز 293

مقدمه:

با توجه به اهمیت موضوع توسعه و رشد اقتصادی، پرداختن به مسئله انرژی امری اجتناب ناپذیر است. وجود انرژی مستمر، پایدار و اقتصادی لازمه هر­گونه توسعه و رشد اقتصادی می باشد. پس از انقلاب صنعتی، انرژی به تدریج به یکی از عوامل اصلی در تولید ملی و حرکت چرخهای اقتصادی کشورهای صنعتی و به دنبال آن، سایر کشورهای در حال توسعه تبدیل شده است. اقتصاد و تمدن کنونی تا حدی به انرژی وابسته است که تصور حتی لحظه ای ادامه ی زندگی در عصر حاضر بدون انرژی امکان­پذیر نیست. با اختلال و یا توقف در عرضه­ی آن، ماشین اقتصادی از کار خواهد افتاد و حتی می توان گفت که جامعه از حرکت باز می ایستد. بنابراین تمامی کشورها در صدد هستند تا به هر نحو ممکن از انرژی مستمر و پایداری برخوردار باشند. از طرفی رشد اقتصادی و افزایش تقاضای انرژی در جهان سبب شده که قیمت نفت و گاز افزایش پیدا کرده و اتکا به این منابع برای تأمین انرژی کاهش یابد. در این میان منابع تجدیدپذیر بهترین و اقتصادی ترین جایگزین برای نفت و گاز است. بر اساس بررسی های انجام شده، بیشتر مخازن نفت خام حداکثر تا دو دهه آینده با افت فشار مواجه خواهند شد و به تدریج میزان تقاضای نفت از عرضه آن فراتر خواهد رفت. هرچند در ارتباط با ذخایر گاز طبیعی، ماندگاری آن طولانی تر خواهد بود، ولی در نهایت این ذخایر نیز تحلیل خواهند رفت و به اتمام خواهند رسید. مسئله امنیت انرژی نیز از مواردی است که امروزه از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. منابع فسیلی مرسوم و تجدید ناپذیر تأثیر گذاری بالایی بر امنیت انرژی دارند. این مسئله بسیاری از کشورهای جهان را واداشته است که به مسئله امنیت عرضه انرژی تمایل پیدا کرده و به تغییرات گسترده­ای در اقتصاد انرژی خود بپردازند. در این زمینه پیشرفت های فناوری، نوید بخش راه حل هایی نو درباره تولید انرژی مورد نیاز بشر است، با شناسایی این روش های جدید، گامی بلند در زمینه تغییر زیرساختهای تولید انرژی برداشته شده است. استفاده از ذخایر نامحدود انرژی تجدیدپذیر در این خصوص تأثیرات مهمی دارد. گستردگی و توزیع این عوامل در طبیعت باعث شده است که سیستم های تولید انرژی به سمت سیستم های محلی پیش برود که انرژی های نوین به خوبی می توانند برای این منظور به کار گرفته شوند.

هم اکنون مسائلی مانند انرژی، محیط زیست، ازدیاد مواد زائد خطرناک، اتمام پذیری منابع فسیلی و رشد فزاینده مصرف انرژی از جمله مفاهیمی هستند که تحقیقات مختلفی را در جهان به خود اختصاص داده‌اند. به واقع این مسائل روشن  می کنند که دیگر نمی توان به منابع موجود انرژی متکی بود. در حقیقت، انجام تحقیقات گسترده در جهت دستیابی به منابع جدید و سالم که در چند دهه اخیر توسعه ویژه‌ای پیدا کرده‌اند را می‌توان بیانگر میزان اهمیت این نوع مفاهیم و علوم مرتبط به آنها دانست.

استفاده از انرژی های تجدید پذیر و محلی یکی از راه حلهایی می باشد که ‏امروزه پیشنهاد می گردد. بیوگاز یکی از این انرژی های تجدید پذیر می باشد که علاوه بر تولید انرژی باعث ایجاد ‏کودهای کشاورزی و افزایش سطح بهداشت عمومی جامعه و کنترل بیماریها می شود و یک راه حل مناسب برای ‏دفع مواد زائد جامد می باشد. فاضلاب و مواد زائد جامدی که توسط صنایع و جوامع تولید می گردد باعث آلودگی ‏شدید محیط زیست می شود که می توان با استحصال بیوگاز خطرات ناشی از این مواد را به شدت کاهش داد و از انرژی و ‏کود تولیدی آن نیز استفاده نمود. استحصال بیوگاز را می توان از فرایند های بی هوازی تصفیه فاضلاب مانند ‏UASB‏ ‏و همچنین از محل های دفن زباله نیز انجام داد و بخشی از هزینه های مصرفی را جبران نمود. بطور مثال یکی از ‏مشکلاتی که دامداریها با آن دست به گریبان هستند، کنترل فضولات دامها برای کاهش میزان بو و فرآورده هایی می ‏باشد که باعث ایجاد مشکلات زیست محیطی می گردد. بیوگاز می تواند ما را در مواجهه با این مشکلات یاری ‏دهد. منافع زیست محیطی سیستم­های بیوگاز فراتر از سیستم­های تصفیه مرسومی است که تاکنون مورد استفاده ‏قرار می گرفتند (همانند مخازن ذخیره، برکه ها ولاگون ها). این منافع زیست محیطی شامل کنترل بو، بهبود ‏کیفیت آب و هوا، بهبــود ارزش غذایی کــود تولیدی، کاهش میزان انتشار گازهای گلخــانه ای و دست یابی به ‏بیوگاز به عنوان یک منبع انرژی می باشد. ‏همچنین با استفاده از انرژی زیست توده، به طور همزمان انرژی الکتریکی و حرارتی تولید میگردد. برای نمونه جهت تأمین انرژی مصرفی یک ساختمان مسی، از انرژی تولیدی زیست توده (بیوگاز تولید شده و استفاده آن در دیزل ژنراتور) بهره گرفته شده است. در حال حاضر بیوگاز بعنوان یکی از منابع عمده تأمین انرژی در دنیا مطرح است و این گاز را هم بطور مستقیم در تأمین انرژی حرارتی و روشنایی و هم بعنوان یک گزینه مناسب برای استفاده در مولدهای احتراق داخلی، میکروتوربینها، پیلهای سوختی و. جهت تولید برق مورد استفاده قرار می‌دهند. در کشورمان ایران نیز تحقیقات گسترده‎ای در زمینه کاربرد بیوگاز در حال انجام است؛ لذا استفاده از بیوگاز چشم انداز بسیار روشنی را در آینده برای بخش انرژی کشور ترسیم می‎نماید.

شکل ‏0‑1-1- پراکندگی گاز متان در اتمسفر و آلودگی های زیست محیطی آن

ایران سرزمین اعجاز انرژیها است، از یک سو دارای منابع گسترده سوختهای فسیلی و تجدید ناپذیر نظیر نفت وگاز است، از سوی دیگر دارای پتانسیل فراوانی در زمینه انرژیهای تجدید پذیر و نو مانند انرژی خورشیدی، زمین گرمایی، باد، هیدروژن و زیست توده است. استفاده از زیست توده به عنوان یک منبع انرژی نه تنها به دلایل اقتصادی بلکه به دلیل توسعه پایدار و زیست محیطی جذاب بوده و از طرفی آن را عامل تسریع در رسیدن به توسعه پایدار میدانند. سیستم­هایی که زیست توده را به انرژی قابل مصرف تبدیل میکنند، میتوانند در ظرفیت­های کوچک به صورت ماژول بکار روند. صنایع کشاورزی، جنگلداری و فضولات دامی از ذخایر اصلی زیست توده هستند که فرصتهای اساسی را برای توسعه اقتصادی مناطق روستایی و دور افتاده فراهم میکند و بعد از انرژی خورشیدی بالاترین پتانسیل انرژی را دارا می باشد. منابع انرژی زیست توده میتواند به شکل اصلی انرژی برق و یا حامل­های انرژی چون سوختهای گازی، جامد و مایع، نیاز بخشهای مختلف در جامعه بشری را تأمین کند که این موضوع وجه تمایز مباحث انرژی زیست توده نسبت به سایر انرژیهای نو می باشد، از طرفی به اهمیت انرژی در پیشرفت ملی می توان با جدیت تأکید کرد. انرژی کانونی است که پیشرفت و صنعتی شدن هر ملتی را توسعه می دهد. حقیقت این است که هر تحریفی در زنجیره ی تأمین انرژی در هر نقطه ای از زمان، نتیجه در دشواری های جدی اجتماعی و اقتصادی دارد. اهمیت انرژی در تدارک کالاها و خدمات و ارزیابی استانداردهای زندگی نوع بشر است و نقشی که در صنایع تولیدی بازی می کند حقیقت انکار ناپذیری است.

مدارک فزاینده­ای وجود دارد که ت های انرژی جهانی که استفاده­ی کارآمد از سوخت های فسیلی و انرژی را ارتقا می دهند به لحاظ محیطی غیر مسئولانه و غیر مداوم هستند؛ زیرا آن ها باعث فساد جدی محیطی در سطوح محلی، منطقه­ای و جهانی می گردند. محدودیت منابع فسیلی و رشد سریع مصرف انرژی در جهان از جمله عواملی است که پژوهشگران را برای دستیابی به منابع جدید و قابل تجدید انرژی ترغیب می کند. بیوگاز توسط باکتریهای که موجب تجزیه، پوسیدن و شکسته شدن مواد آلی در شرایط بی هوازی می‌گردند تولید می‌شود. به طور کلی جذب بی هوازی شامل شکست کربوهیدرات های پیچیده برای ایجاد زیرلایه های تخمیر پذیر است. سپس این زیرلایه­ها دستخوش تخمیر قرار می گیرند تا پیروویک اسید را شکل دهند. در مراحل بعدی، پیروویک اسید با اسید استیک واکنش می دهد تا بیوگاز را شکل دهد. بیوگاز که منبع توده زیستی است، در انتخاب منابع جایگزین انرژی برای افراد روستایی مورد ایده الی است، بدین مفهوم که ارزان است و به لحاظ تولید و منشأ، محلی است. همچنین منبعی از انرژی است که برای چندین مورد سودمند است؛ از جمله گرم کردن، روشن کردن، ایجاد توان الکتریکی با مقیاس کوچک و غیره. بیوگاز ترکیب بی رنگی از متان (60 تا 70 درصد)، دی اکسید کربن (30-20 درصد) و مقداری سولفید هیدروژن است.

از طرفی یکی از بهترین انرژی های تجدید پذیر و در عین حال فراوان ترین و به صرفه ترین نوع آن بیومس می باشد. بیومس که شامل 43% کل انرژی های تجدیدپذیر می باشد به موادی اطلاق میگردد که به وسیله گیاهان و مشتقات آنها تولید می‌شود؛ و شامل گیاهان جنگلی و پسمانده‌های آنها،‌ گیاهانی که به خاطر محتوای انرژیشان در مزارع انرژی» کاشته می‌شوند، و همچنین کود حیوانی نیز می‌شود. بیومس (biomass) را می‌توان شکلی از انرژی خورشیدی تصور کرد، چون که در واقع این انرژی در نتیجه فتوسنتز و رشد گیاهان حاصل می‌شود. بهترین حالت استفاده از این منبع انرژی، تجزیه و تبدیل آن به بیوگاز می باشد. و همانطور که بیان گردید به مجموعه گازهاى تولید شده از تجزیه فاضلاب انسانى و صنعتی، پسمان

قیمت : 30000

خرید و دانل