مقاله انواع سوخت های فسیلی انرژی های نوین و بیوگاز

چکیده
این مقاله به بررسی انواع سوخت های فسیلی، انرژی های نوین و نقش بیوگاز در آینده نظام انرژی می پردازد. با نگاهی اجمالی به ساختار و تاریخچه سوخت های فسیلی مانند نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ، روند شکل گیری، استخراج و اثرات زیست محیطی آنها تحلیل شده است. سپس اهمیت روزافزون انرژی های تجدید پذیر همچون خورشید، باد، زمین گرمایی و جزر و مد مطرح می شود و جایگاه آنها در کاهش وابستگی به سوخت های تمام شدنی تبیین می گردد. در بخش پایانی نیز بیوگاز به عنوان یکی از کارآمدترین انرژی های نوین معرفی شده و ویژگی ها، فرایند تولید، مزایا، محدودیت ها و نقش آن در امنیت انرژی و مدیریت پسماند مورد بررسی قرار گرفته است. هدف مقاله، ارائه تصویری جامع از وضعیت کنونی و آینده منابع انرژی با تأکید بر گذار تدریجی از سوخت های فسیلی به انرژی های پاک و پایدار است.

مقدمه
سوخت ها در طول تاریخ تمدن بشر همواره نقشی تعیین کننده در شکل گیری جوامع، رشد فناوری و توسعه اقتصادی داشته اند. از زمانی که انسان نخستین، آتش را شناخت و از چوب برای گرم کردن، پخت و پز و تامین روشنایی استفاده کرد، تا دوره ای که سوخت های فسیلی همچون نفت، زغال سنگ و گاز طبیعی به موتور اصلی صنایع و حمل و نقل تبدیل شدند، همواره انرژی به عنوان محرک اصلی زندگی بشر مطرح بوده است. سوخت در ساده ترین تعریف، ماده ای است که با ورود به فرایندهای شیمیایی یا فیزیکی، انرژی آزاد می کند و این انرژی می تواند در تولید نیروی حرارتی، الکتریکی یا مکانیکی به کار گرفته شود. اما آنچه اهمیت انرژی را در جهان امروز بیش از پیش نمایان می کند، وابستگی گسترده نظام های صنعتی، اقتصادی و حتی سیاسی به منابع انرژی است؛ منابعی که بسیاری از آنها تمام شدنی و در معرض کاهش و زوال هستند.

در میان انواع سوخت ها، نفت خام جایگاهی متفاوت دارد. نفت نه تنها مهم ترین منبع انرژی فسیلی محسوب می شود، بلکه ماده ای بنیادین برای تولید طیف وسیعی از محصولات شیمیایی و صنعتی نیز هست. بسیاری از ابزارهای روزمره، از پلاستیک ها گرفته تا داروها، الیاف مصنوعی، رنگ ها و مواد پلیمری، مستقیم یا غیر مستقیم از مشتقات نفت به دست می آیند. همین تنوع کاربرد باعث شده است که نفت به ستون اصلی اقتصاد جهانی تبدیل شود و کشورهای دارای منابع نفتی نیز نقشی مهم در تعیین قیمت و جریان انرژی ایفا کنند. با این حال، استفاده گسترده از نفت و فرآورده های آن چالش های قابل توجهی نیز ایجاد کرده است؛ از جمله افزایش گازهای گلخانه ای، آلودگی هوا، گرم شدن زمین و آسیب رسیدن به لایه اوزون.

گاز طبیعی نیز یکی دیگر از ارکان مهم سبد انرژی فسیلی است. ساختار گاز طبیعی، که عمدتاً از متان تشکیل شده، آن را به سوختی نسبتاً پاک تر در مقایسه با نفت و زغال سنگ تبدیل کرده است. با توسعه فناوری های استخراج و بهره برداری، نقش گاز طبیعی در تولید برق، صنایع پتروشیمی و سیستم های گرمایشی رو به افزایش است. در کنار آن، زغال سنگ کهن ترین منبع انرژی فسیلی، هنوز هم در بسیاری از کشورها سهمی قابل توجه در تولید انرژی دارد، هرچند به دلیل آلایندگی بالا، تمایل جهانی به کاهش مصرف آن روزبه روز بیشتر می شود.

در نقطه مقابل این منابع تمام شدنی، انرژی های نوین یا تجدید پذیر قرار دارند؛ منابعی همچون انرژی خورشیدی، باد، زمین گرمایی، جزر و مد و انرژی امواج دریا. ویژگی عمده این منابع، دسترسی دائمی و نبود نگرانی از پایان یافتن آنها است. در سال های اخیر، با افزایش دغدغه های زیست محیطی و تلاش برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، روند سرمایه گذاری و استفاده از انرژی های نوین در جهان رشد چشمگیری داشته است. فناوری های نوین نیروگاه های خورشیدی و بادی، ظرفیت تولید برق پاک را افزایش داده و این منابع اکنون جایگزین های قابل اتکایی برای سوخت های فسیلی محسوب می شوند. یکی از مهم ترین مزایای انرژی های تجدید پذیر، کاهش وابستگی کشورها به منابع سوختی پر خطر و محدود است؛ به همین دلیل، بسیاری از دولت ها سیاست هایی برای گسترش این منابع در دستور کار خود قرار داده اند.

در میان انواع انرژی های تجدید پذیر، بیوگاز جایگاهی ویژه دارد؛ زیرا علاوه بر تولید انرژی، نقش مهمی در مدیریت پسماند، استفاده بهینه از منابع زیست توده و کاهش آلودگی های محیطی ایفا می کند. بیوگاز حاصل تجزیه بی هوازی مواد آلی همچون فضولات دامی، ضایعات کشاورزی و پسماندهای غذایی است و ترکیب اصلی آن متان و دی اکسید کربن می باشد. این گاز می تواند برای تولید برق، گرمایش و حتی سوخت رسانی خودروها به کار رود. همچنین ماده باقیمانده پس از فرایند تولید بیوگاز، به عنوان کود آلی غنی مصرف می شود و ارزش افزوده بیشتری ایجاد می کند. نکته مهم این است که بیوگاز یکی از معدود انرژی های نوینی است که هم از منظر زیست محیطی و هم از نظر اقتصادی، توجیه پذیری بالایی دارد و بسیاری از کشورها سرمایه گذاری جدی روی توسعه واحدهای تولید بیوگاز انجام داده اند.

هدف این مقاله بررسی جامع انواع سوخت های فسیلی، شناخت انرژی های نوین و ارائه تصویری روشن از جایگاه بیوگاز به عنوان یکی از پایدارترین و کارآمدترین منابع انرژی آینده است؛ مسیری که در نهایت می تواند وابستگی به سوخت های آلاینده و تمام شدنی را کاهش داده و الگوی جدیدی از تولید و مصرف انرژی را پیش روی جوامع قرار دهد.

فهرست مطالب
1-سوخت : 8
سوخت ها و انواع آن در جهان: 8
-انرژی های فسیلی: 8
نفت خام و تاریخچه آن: 8
ترکیبات نفت.. 11
تاریخچه پیدایش و حفاری چاه های نفت در ایران. 11
منابع نفتی جهان. 12
نگاهی اجمالی به منابع نفتی چند کشور 13
-گاز طبیعی.. 15
تاریخچه گاز طبیعی.. 15
ترکیبات گاز طبیعی. 15
چرخه تولید و استخراج گاز طبیعی.. 16
ذخایر گاز طبیعی جهان. 18
گاز طبیعی در ایران. 19
-زغال سنگ.. 20
تاریخچه پیدایش ذغال سنگ.. 20
ذغال سنگ در جهان. 22
ذغال سنگ در ایران. 24
-سوختهای فسیلی و اثرات زیست محیطی آن. 24
-ضرورت استفاده از انرژی های نوین: 32
انواع انرژی های تجدیدپذیر و میزان بهره برداری از آنها در جهان : 33
معرفی اجمالی انواع انرژی های نوین: 34
انرژی خورشیدی و ساختار آن 34
کاربردهای انرژی خورشید. 36
استفاده از انرژی حرارتی خورشید. 36
کاربردهای نیروگاهی 36
نیروگاههای حرارتی خورشید از نوع سهموی خطی 37
نیروگاههای حرارتی از نوع دریافت کننده مرکزی 38
نیروگاه های حرارتی از نوع بشقابی 38
دودکش های خورشیدی 38
کاربردهای غیر نیروگاهی 40
انرژی فتوولتائیک و ساختار آن. 42
مصارف و کاربردهای انرژی فتوولتائیک به طور مختصر از این قرارند: 44
انرژی باد. 44
تاریخچه 45
برق بادی در مقیاس های کوچک.. 48
استفاده از زمین برای ساخت توربین 49
بزرگترین توربین بادی جهان. 49
انرژی زمین گرمایی.. 50
انواع فناوریهای تبدیل. 51
نیروگاه های بخار خشک 51
نیروگاه های تبدیل به بخار سیال (Flash Steam) 51
نیروگاه چرخه دوگانه 51
مزایای انرژی زمین گرمایی.. 51
معایب انرژی زمین گرمایی.. 52
نیروگاه زمین گرمایی در ایران. 52
انرژی جزر و مد. 53
انرژی امواج دریا 56
طبقه بندی امواج دریا 56
نیروی برق آبی.. 57
زیست توده 60
ساختار شیمیایی زیست توده 61
محدودیتهای انرژیهای تجدید پذیر 61
-معرفی بیوگاز. 63
تاریخچه تولید بیوگاز 65
منابع زیست توده جهت تولید بیوگاز 67
مهمترین منابع زیست توده که در تولید بیوگاز نقش دارند: 68
فضولات دامپروری : 68
ضایعات کشاورزی : 69
ضایعات صنایع غذایی : 71
پتانسیل تولید بیوگاز از مواد مختلف از این قرار است: 72
چکیده پتانسیل تولید بیوگاز از زائدات کشاورزی در 35 درجه 72
جدول مقایسه خواص برخی گازهای رایج با بیوگاز 73
جدول مقایسه بیوگاز با سایر مواد سوختی 73
انواع واکنشها برای حذف مواد آلی: 76
مراحل و واکنش های تولید بیوگاز: 80
دلایل ارجحیت بیوگاز به سایر انرژیهای تجدید پذیر: 84
معایب سیستم بیوگاز: 94
پارامترهای موثر بر فرآیند هضم بی هوازی و تولید بیوگاز: 94
بیوگاز و کود حاصله از آن: 105
برخی از خصوصیات کود بیوگازی: 107
مراحل ساخت واحد بیوگاز با تمام جزئیات آن: 113
روش های انجام آزمایش: 114
آیتمهایی که باید در طول زمان آزمایش اندازه گیری و بررسی شوند؟ 115
مرداب های مصنوعی.. 120
تولید انرژی.. 121
بیوگاز و برق حاصل از آن: 122
مزایای بیوگاز: 125
امنیت انرژی 126
بیوگاز همچنین دارای منافع عمومی زیر می باشد: 126