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
6-18 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 سیاست گزاری. 214
12-10- مزایای بیوگاز 215
12-11- محدودیت ها 218
12-12- نتیجه گیری. 218
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
13-18- 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 18
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. 118
شکل 7‑8- استفاده مستقیم از دوغاب خروجی حوضچه خروجی به عنوان کود در مزارع کشاورزی. 118
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 13‑18 258
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 مسکونی، 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 سیاست 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
