تاریخ انرژی و انرژیهای نو در ایران
پیش نویس
در ادامه مقاله زمین ما، لازم دیدم نگاهی هم به انرژی های نو داشته باشم، مقاله انرژی های نو را گسترش می دهم، و سعی می کنم کارگاهی شود جهت آموزش برای چگونگی بهره برداری ساده و عمومی از انرژی های نو. جهان بسرعت رشد می کند، و نیاز بشر به انرژی روز افزون می شود، در قرن سنت گریزی و موج های جدید نوشتم که آینده ای پویا و متفاوت در مقابل داریم، و باید توانایی های علمی و کاری خود را به میدان بیاوریم. بدین جهت عزیزانی که می توانند در این راه کمک باشند، و شیوه های بهره برداری ساده و عمومی از انرژی های نو را می دانند، خواهشاً بیاد زمین ما باشند، هر گونه که می پندارند بهتر است، سبک کاری پیاده نمایند، تا نتیجه خوبی بگیریم.
عکس تاریخی توربین های آبی بالا برنده آب، در کل تاریخ از نیل تا اروند، به تاریخ آب و آبداری مراجعه شود، عکس شماره ۴۱۴۴.
انرژی باد
تابش نور خورشید، در عرض های مختلف کره زمین موجب تغییراتی در فشار و دمای هوا شده و باد به وجود می آید. در مناطق گرمسیر، تابش نور خورشید سبب افزایش حرارت محیط می گردد، و در مناطق قطبی افت درجه حرارت به وجود می آید. اتمسفر کره به وسیله چرخش زمین حول محور خود که از قطبین زمین عبور می کند، گرما را از مناطق گرمسیر به مناطق قطبی انتقال می دهد. در مقیاس جهانی این جریانات اتمسفری به صورت یک عامل مهم انتقال گرما عمل می نماید. علاوه بر عوامل فوق، عوامل دیگری مانند مشخصات توپوگرافی محل و تغییرات فصلی دما، توزیع انرژی باد را تغییر می دهند. برای مثال اختلاف ظرفیت گرمایی بین زمین و آب دریا در ساحل، ایجاد نسیم دریایی می کند، و در دره ها، و کوهستان ها فرآیند مشابهی منجر به ایجاد باد های محلی می شود.
انرژی بادی، مانند سایر منابع انرژی تجدید پذیر در نقاط مختلف کره زمین وجود دارد، این انرژی قبل از انقلاب صنعتی به عنوان یک منبع انرژی مورد استفاده قرار می گرفت، مانند بادبان کشتی ها و آسیاب بادی. در طی انقلاب صنعتی سوخت های فسیلی به دلیل فراوانی، ارزانی و به ویژه قابلیت حمل بودن، جای انرژی بادی را گرفت. بحران نفتی سال ۱۹۷۳ میلادی سبب شد تا دوباره به انرژی بادی فکر کنند، و با طرح های هر روز نوین تر برق تولید کنند. در سال های اخیر با نگرش های نو به جهان و مشکلات زیست محیطی و مسئله تغییر آب و هوای کره زمین، به سبب استفاده زیاد از حد انرژی های فسیلی، استفاده از انرژی بادی را افزایش داده است. از سال ۱۹۷۵ میلادی پیشرفت های زیادی، در زمینه توربین های بادی مولد برق بدست آمده است. در سال ۱۹۸۰ با اتصال توربین های بادی مولد برق به شبکه، اولین بازار چند مگاواتی انرژی بادی در کالیفرنیا بوجود آمد. در پایان سال ۱۹۹۰، ظرفیت توربین های بادی مولد برق متصل به شبکه در جهان به حدود، 2000 مگا وات که با تولید سالانه به GWh 3200 رسید، که تماما ًمربوط به آمریکا و دانمارک بوده است. در این زمان کشورهای هلند، آلمان، انگلستان، ایتالیا و هندوستان برنامه ملی خود را برای استفاده از انرژی بادی آغاز کردند. به تدریج با پیشرفت فناوری، هزینه تولید انرژی با توربین های بادی کاهش یافته است، با این همه استفاده همه جانبه از سیستم های مولد برق بادی هنوز آغاز نشده است.
در ایران برای بهره برداری از انرژی باد کارهایی صورت گرفته است، توربین های باد ایران ساخت شرکت صبا نیرو می باشند، که تنها کارخانه تولید و مونتاژ کننده تمامی قطعات توربین باد در ایران است، در منجیل رودبار و بینالود نیشابور تعدادی توربین باد نصب و مورد بهره برداری قرار گرفته است. این توربین ها به بلندای ۴۰ تا ۶۰ متر می باشند، هر کدام می توانند ۲۵۰ تا ۶۶۰ کیلو وات کهربا تولید نمایند، و فقط برای بهره برداری در شبکه برق و یا شهرک های صنعتی باشند. البته هنوز بسیاری از مواد و لوازم لازم آن از خارج و به ویژه کشور دانمارک وارد می شود. شرکت صبا نیرو وابسته به گرو صنعتی سدید می باشد کارخانه این شرکت در شهرک چاردانگه واقع در ابتدای جاده ساوه می باشد.
یکی از کار برد های انرژی بادی پمپ کردن آب است، در دهه ۶۰-۱۹۵۰ که پمپ های موتوری به بازار عرضه شدند، به سبب کاهش قیمت انرژی های فسیلی، کاهش ناگهانی در مورد استفاده از پمپ های بادی به وجود آمد. در حال حاضر پمپ های بادی به طور عمده در چین، آفریقای جنوبی، آرژانتین و آمریکا به کار مشغولند. پمپ های آب بادی به وسیله توربین های پُرپره کلاسیک با دور کم و ترک بالا کار می کنند. به طور کلی در مورد استفاده از انرژی بادی، تأکید بر توربین های بادی مولد برق برای اتصال به شبکه خواهد بود، زیرا این کاربرد انرژی بادی می تواند، سهم مهمی در تأمین برق مصرفی جهان داشته باشد. تخمین زده می شود در سال ۲۰۲۰ میلادی سهم انرژی جهان با قدرت مجموع، توربین های بادی GW 180 حدود TWh375 در سال باشد. در قالب ضرورت های زیست محیطی، این سهم ممکن است در سال ۲۰۲۰ به حدود TWh 900 با قدرت، مجموع توربین های بادی GW 470 افزایش یابد. استعداد نهایی انرژی بادی به عنوان یک منبع انرژی دراز مدت، تقریباً دو برابر مصرف انرژی فعلی جهان تخمین زده می شود.
ذخیره کردن انرژی
در مولد های بادی، باید روشی ابداع شود، که انرژی تولید شده را در فواصلی از زمان که باد نمی وزد ذخیره کند، به عبارت دیگر جریان متغییر باد را به یک منبع ثابت و مداوم انرژی مبدل سازد. در وضع فعلی، ذخیره کردن انرژی بادی از طریق استفاده از باتری های مخصوصی، که به تعداد زیاد به هم اتصال داده شده اند صورت می گیرد. روش دیگر این است که نیروی برق تولید شده به وسیله آسیاب بادی، برای تجزیه آب الکتریکی به دو جزء اکسیژن و هیدروژن و انبار کردن آنها به کار می رود. مخلوطی از این دو گاز یک منبع انرژی هنگام احتراق است، که می توان در هر موقع از آن استفاده کرد. سرانجام ممکن است برق به دست آمده از نیروی باد را در مواقعی که مازاد بر مصرف باشد، برای گرم کردن آب شوفاژ و یا حمام منازل به کار گرفت.
انواع توربین های بادی:
* توربین هایی، که دارای روتوری با محور قائم هستند.
* توربین هایی، که دارای روتوری با محور افقی هستند.
عکس مزرعه باد و توربین های بادی، عکس شماره ۴۱۴۲ .
انتخاب توربین های بادی
برای انتخاب توربین بادی در یک ناحیه، لازم است مشخصات باد حداقل برای مدت ۵ سال متوالی در دست باشد، البته داشتن این اطلاعات برای سازنده آن به دلیل سرمایه زیاد راه اندازی مهم است. برای انتخاب یک توربین بادی باید نکاتی مد نظر باشد، از جمله، برآورد مقدماتی قدرت توربین بادی مورد نیاز با دقت کافی، برآورد انرژی مورد نیاز و برآورد نهایی قیمت و نصب آن در محل.
اجزای اصلی توربین های بادی
چنانکه می دانیم، هر دو نوع توربین های بادی با محور افقی (HAWT) و توربین های بادی با محور عمودی (VAWT) نوع داریوس، با نیروی برای آیرو دینامیکی به حرکت درآمده و تولید انرژی می کنند. توربین های بادی با محور افقی معمولی ترین واحد هایی هستند که ساخته می شوند. توربین های بادی با محور عمودی از نوع آسیاب های بادی قدیم برای آرد کردن غلات، اولین بار توسط ایرانیان حدود۲۰۰ ق.م، ساخته شده است. دو نوع توربین های بادی فوق، از قسمت های زیر تشکیل شده است:
1 ــ روتور یا قسمت گردان شامل مجموع پره ها، شافت و توپی،
2 ــ سیستم محرکه شامل جعبه دنده، ژنراتور برق و مکانیزم ترمز،
3 ــ برج نگاهدارنده سیستم موتور،
4 ــ سیستم های کنترل و ایمنی،
5 ــ سایر قسمت ها شامل اتصال های برقی ، سازه ای و خدماتی،
امروزه توربین های بادی، با توان kw 500-250 با قطر ۳۵- ۲۵ متر به طور تجاری، در دسترس است، توربین های بادی با محور افقی رو به جهت باد، برای تولید برق اغلب ۲ یا ۳ پره ای هستند. توربین های با محور عمودی اغلب با دو پره ساخته می شوند. پره ها را می توان از فایبر گلاس تقویت شده با پلی استر، چوب چند لایه، آلومینیم یا فولاد ساخت. پره های از نوع فایبر گلاس تقویت شده با پلی استر سبک بوده، و نیروی وزن کمتری را بر یاتاقان ها وارد می کنند. پره های چوبی چند لایه، به سبب مقاومت خوب چوب در مقابل خستگی امتحان خوبی داده اند. بیشتر سازندگان توربین های بادی، با محور عمودی از پره های آلومینیومی تقویت شده استفاده می کنند.
انرژی بیو گاز
امروزه گاز های گوناگون و مفیدی برای سوخت، وجود دارند، که بیش از سه نوع آن در جهان استفاده می شود، که عبارتند از: گاز مایع (ال.پی.جی) که مخلوطی از بخش های پالایش شده نفت خام از قبیل پروپان، بوتان، پروپیلن و بوتیلن است. این گاز به این دلیل که به آسانی به مایع تبدیل می شود، از آن برای سوخت سیلندر استفاده می شود. نوع دوم، گاز طبیعی، که از دو منبع عمده منابع گاز مستقل و گاز همراه که حاصل از تفکیک نفت خام است، تامین می شود. نوع سوم، بیوگاز است که در این نوشته آنرا بیشتر می نویسم.
در سال های اخیر به دلیل مشکلات ناشی از وابستگی گسترده به نفت، و محدودیت منابع تجاری انرژی، به استفاده از بیوگاز بیشتر توجه شده است. بیوگاز بر اثر واکنش های تجزیه ای بی هوازی میکروارگانیسم های زنده، که در محیط مواد آلی وجود دارند تولید می شود. از این قبیل محیط ها می توان به باتلاق ها و مرداب ها اشاره کرد، و گازی که در این محیط ها تولید می شود، گاز مرداب معروف است. دلیل نام گذاری این گاز به بیوگاز این است، که بر اثر تجزیه بی هوازی مواد آلی و بیولوژیک به وسیله میکرو ارگانیسم های زنده تولید می شود. بیوگاز مخلوطی از سه ترکیب به نام های متان، دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن است. ترکیب عمده و قابل اشتعال بیوگاز، متان است که سهم بیشتر این گاز یعنی ۶۰ تا۷۰ درصد آن را شامل می شود. گاز متان، گازی است بی رنگ و بی بو که اگر یک فوت مکعب آن بسوزد، ۲۵۲ کیلو کالری انرژی حرارتی تولید می کند که در قیاس با سایر مواد سوختی، رقم قابل توجهی است. دو ترکیب دیگر به ویژه سولفید هیدروژن که سهم آن ناچیز است، و از ترکیب های سمی هستند. از مزیت های مهم متان به دیگر سوخت ها این است که هنگام سوختن، گاز سمی و خطر ناک منو اکسید کربن تولید نمی کند، بنابر این از آن می توان به عنوان سوخت ایمن و سالم در محیط خانه استفاده کرد. همان طور که گفته شد، ۶۰ تا۷۰ درصد بیو گاز را گاز متان تشکیل می دهد، این درصد بالای متان، بیوگاز را به عنوان منبع عالی و ممتاز انرژی های تجدید پذیر برای جانشینی گاز طبیعی، و دیگر سوخت های فسیلی قرار داده است.
امروزه از بیوگاز در گرم کردن دیگ های بخار کارخانه ها، موتور ژنراتورها برای تولید برق، گرم کردن خانه ها و پخت و پز استفاده می شود. استفاده از فناوری تولید بیوگاز در ایران تاکنون کار برد عمومی نیافته است، و در مرحله آزمایشگاهی است، در حالی که در کشور های اروپای غربی، جنوب شرقی آسیا و به ویژه چین و هندوستان این فناوری بسیار قابل توجه است، و این کشورها با بهره گیری از این فناوری نیاز خود را به سوخت بر طرف کرده اند. سوئد یکی از بهترین مصرف کنندگان بیوگاز در صنعت حمل و نقل است، و برنامه ریزی نموده اند تا سال ۲۰۵۰ میلادی ۴۰ درصد از نیاز این کشور در بخش حمل و نقل از طریق بیوگاز تامین شود. بر اساس این گزارش، هزینه تولید بیوگاز در سوئد از تولید بنزین با صرفه تر است، زیرا تولید یک متر مکعب بیو گاز که شامل تولید، اصلاح و متراکم سازی است، ۵/۳ تا ۵/۴ کرون سوئد است، که این مقدار، حدود ۷۰ درصد هزینه های جاری بنزین در سوئد است. بررسی ها نشان می دهد در صورت استفاده از بیوگاز در صنعت حمل و نقل، میزان آلاینده دی اکسید کربن، که سبب افزایش گاز گلخانه ای جهان می شود، تا حدود ۶۵ تا ۸۵ درصد کاهش می یابد. باکتری های ویژه ای واکنش های تجزیه ای، و بی هوازی مواد آلی را به منظور تولید بیوگاز انجام می دهند، این گروه باکتری ها قادر به شکستن و تجزیه مواد آلی پیچیده و ساده هستند، که سرانجام به تولید بیوگاز منجر می شود. اینها از باکتری های مزوفیل و تا حدودی گرما دوست هستند، و در دمای ۷۵ تا ۱۰۰ درجه فارنهایت می توانند زندگی کنند. تحقیقات نشان می دهد که بهترین دما برای رشد این گونه باکتری ها ۹۵ درجه فارنهایت است، در این دما باکتری ها بیشترین فعالیت آنزیمی را برای تجزیه موادآلی و تولید بیوگاز دارند. با توجه به این موضوع در فصل زمستان که هوا سرد است، تولید بیوگاز در مرداب ها و باتلاق ها متوقف می شود. از شرایط مطلوب دیگر برای تولید بیوگاز، قلیایی بودن (PH=7-8) محیط واکنش است. تجزیه و تبدیل فضولات و مواد گندیده آلی که می تواند محصول حیوانات اهلی و یا گیاهان باشد، به وسیله باکتری ها در دو مرحله به بیوگاز و بیوماس تبدیل می شود.
از بیو گاز استفاده های فراوانی می توان کرد، و از بیوماس هم به عنوان کود آلی می توان بهره برد، در مرحله نخست این واکنش بیولوژیک، باکتری های بی هوازی مواد آلی گندیده را، به اسید های آلی تبدیل می کنند. در مرحله دوم، گروه دیگری از باکتری ها اسید های آلی به وجود آمده را تجزیه می کنند، که در نتیجه آن بیوگاز که بخش عمده آن متان است، تولید می شود. در مناطق روستایی، و مجتمع های کشاورزی و دامپروری و کشتارگاهی، برای تولید بیوگاز می توان اقدام به ساخت دستگاه بیوگاز کرد، که ساخت آن بسیار آسان و از بخش های زیر تشکیل شده است:
تانک تخمیر ــ تانک تخمیر، بخش اصلی دستگاه بیوگاز است، معمولاً به شکل استوانه و از جنس آجر و یا بتون ساخته می شود. این تانک را می توان یا به صورت کامل درون زمین و یا بخشی از آن را در روی زمین ساخت. مواد زاید آلی پس از ورود به تانک به مدت یک تا دو ماه در آن نگهداری می شوند. در طول این مدت، مواد زاید آلی درشرایط بی هوازی و براثر فعالیت باکتری ها تجزیه می شوند. نتیجه این تجزیه، تولید بیوگاز و مقداری بیوماس است، که با تخلیه مرتب بیوماس و اضافه کردن مواد زاید جدید در تمام روزهای سال می تواند ادامه داشته باشد.
محفظه گاز ــ این محفظه به صورت سرپوشی شناور یا ثابت، از جنس فلزی یا بتونی در روی بخش فوقانی تانک تخمیر، قرار می گیرد. گاز های تولیدی در تانک تخمیر در بخش زیر این سرپوش جمع می شود، که از طریق لوله کشی می توان آن را به نقطه مصرف انتقال داد. نکته مهم در باره این محفظه این است، که از افزایش فشار گاز در این محفظه جلوگیری شود. بنابر این با نصب فشار سنج در این محفظه می توان فشار گاز را کنترل کرد.
لوله های ورودی و خروجی: هدف از لوله های ورودی و خروجی در دستگاه بیوگاز، ورود مواد خام و تخلیه بیوماس از تانک تخمیر است. جنس لوله ها را می توان از نوع پلاستیکی یا بتونی انتخاب کرد. در مناطق روستایی هر خانوار می تواند، به طور انفرادی یک دستگاه بیوگاز داشته باشد، و یا چند خانوار ساکن در کنار هم می توانند به طور اشتراکی یک دستگاه بیوگاز بسازند. براساس محاسبات انجام شده، کود حاصل از سه راس گاو و یا چند راس گوسفند، پاسخ گوی تولید گاز مصرفی هر خانوار در طول سال است. که این میزان تولید گاز، حدود ۵۰۰ لیتر به ازای هر کیلو گرم فضولات تجزیه شده است. بهره برداری و نگهداری از دستگاه بیوگاز به مهارت خاصی نیاز ندارد، و هرکس به راحتی می تواند از آن استفاده کند. با توجه به موارد یاد شده، لزوم برنامه ریزی برای گسترش منابع انرژی غیر نفتی، و استفاده از انرژی های نو در کشورمان به خوبی احساس می شود. با انجام مطالعات و تحقیقات و مشارکت در ساخت دستگاه های بیوگاز در مناطق روستایی، می توان در مصرف سوخت های نفتی به شدت صرفه جویی کرد. در یک نتیجه گیری کلی استفاده از بیوگاز در زندگی روزمره می تواند، فایده های زیر را به دنبال داشته باشد:
بیوگاز به عنوان یک منبع انرژی محلی و تجدید شونده؛
بهبود وضعیت ایمنی صنعتی و خانگی، همچنین سودآور بودن آن؛
بهبود وضعیت کیفیت هوا و کاهش بوهای نامطبوع؛
کاهش انتشارگاز های گلخانه ای دشمن لایه ازون؛
رشد اقتصادی و تضمین منبع انرژی؛
جمع آوری مواد زاید و حیوانی در یک نقطه و جلوگیری از پراکندگی آنها در محیط اطراف؛
استفاده از بیوماس تولیدی به عنوان کود سالم و مطمئن در کشاورزی؛
انرژی خیزآب
یکی از مهمترین منابع انرژی ایران در تنگه هرمز قرار گرفته است، با ساخت ماری بزرگ و شناور روی آب، براحتی می توان از انرژی جزر و مد دریا که در خلیج فارس بسیار با شدت جریان دارد بهره برد. در گذشته ها و زمان کشتی های بادبانی از این انرژی به خوبی استفاده می شد، در داستان های تاریخی ایرانی توضیح داده ام.
انرژی آبشارها
در کوهستان های ایران آبشار های زیادی وجود دارد، با نصب توربینی در آنجا می تواند، به نسبت قدرت آبشار و نیاز کهربا تولید کرد.
عکس نمونه برگه های انرژی خورشیدی، عکس شماره ۴۱۴۳ .
انرژی خورشیدی
این انرژی بی پایان و سالم ایران بزرگ و قاره کهن می باشد، که براحتی می توان در بخش های صنعتی و خانگی از آن بهره برد. البته ما ایرانی ها باید برای کیفیت برگه های خورشیدی بویژه با استفاده از تکنولوژی های نانو بهره برده و تولید آنرا ارزان و سبک نماییم.
عکس یک نیروگاه خورشیدی، عکس شماره ۳۱۳۲ .
تصفیه دو زیستی فاضلاب برای این تصفیه خانه
در نیم قرن گذشته فرآیند تصفیه طبیعی فاضلآب توسعه پیدا کرده، و در شبکه های قابل کنترل تصفیه به کار گرفته شده است. این فرآیند که به تصفیه در استخر تثبیت لجن موسوم است، در تمام جهان و با انواع ابتکارات برای شرایط جغرافیایی و شهری و صنعتی حاوی مواد آلی استفاده می شود. بعضی از سیستم های تصفیه در استخر تثبیت لجن نادرست طراحی شده، که از خود خصوصیات نا مطلوبی نشان میدهند. با اندکی تغییرات قابلیت خود را بدست می آورند. عموماً این روش کارایی خوبی نشان داده. در سی سال گذشته ابداعاتی از انرژی صفر تا کم استفاده شده. روش هایی موسوم به Accel-o-Fac و Aero-Fac که سرمایه گذاری کم، مصرف انرژی پایین و هزینه نگهداری اندک داشته، قادر به عرضه پسآب تصفیه شده بسیار مرغوب هستند. ظاهراً بیولوژی این فرآیندها بسیار پیچیده و بغرنج می نماید، ولی طراحی سیستم نسبتاً صریح و روشن است، که این باعث هزینه کمتر از دیگر طراحی ها می باشد. در بیولوژی طبیعی، مواد آلی توسط ارگانیسم زیستی باکتری تجزیه میشود. که سه مرحله اصلی وابسته به دیگری برای غذا و رشد داردند. ابتدا با دمای و زمان مشخص، مواد و زرات جامد فاضلآب توسط باکتری های هوازی وابسته به اکسیژن و مواد آلی محلول در پسآب هضم می شوند. و مواد آلی محلول آزاد شده و از طریق فعالیت در حوضچه بی هوازی توسط باکتری های نا همجنس دوست (هتروفیلیک) مورد استفاده قرار می گیرند، و به co2 و باکتری های جدید تبدیل میشوند. تنفس هوازی مواد آلی را به مواد سلولی جدید و co2 تبدیل می کند، سپس در اختیار فتوسنتز جلبکی قرار می گیرد. جلبکها که منبع اصلی اکسیژن در سلول فرآورنده هستند، از طریق فتو سنتز اکسیژن را به شکل محصول پسمانده تولید می کنند، که این پس از نمک های معدنی و co2 منبع غذایی آنها میشود. مواد جامد آلی که در کف حوضچه اولیه بی هوازی ته نشین میشوند، ابتدا از طریق فرآیند تخمیر متان توسط باکتریها بی هوازی و فرآیند تعفن توسط باکتری های طبیعی هضم میشوند. باکتری های طبیعی که در لایه نازکی درست در بالای ناحیه لجن بی هوازی اقامت دارند، مواد آلی مرکب تر را به مولکول های ساده تر نوعاً اسید های آلی تبدیل می کنند، که به عنوان منبع غذایی باکتری های بی هوازی مورد استفاده قرار می گیرند. اینها نیز اسید های آلی را به CH , CO2 , NH3 , H2S تبدیل می کنند. در طرح این تصفیه خانه، ابتدا فاضلآب توسط کانالی که در آن کلیه مراحل آشغال گیری و دانه های شن و ذرات چربی گیری انجام میشود، عبور کرده، و بعد از اعمال فوق فاضلآب را توسط پمپ به دو حوضچه هوادهی انتقال داده، در حوض های هوادهی ۲ میلیگرم در لیتر اکسیژن ضروریست، و ۶ تا ۸ ساعت و یا بیشتر بطور دائم هوادهی و بر هم زده می شود، تا توده بیو لوژیکی به حالت تعلیق باقی بماند. سر ریز مخلوط حوض های هوادهی را به دو حوض ته نشینی قیفی شکل نهایی انتقال داده، تا توده باکتری جدید در آن ته نشین شود، زمان ماند کلی لازم برای این مرحله ۴ تا ۶ ساعت است. آب سر ریز ته نشینی نهایی به قسمت کلر زنی جهت ماند ۳۰ دقیقه ضد عفونی، و سپس برای مصرف به مزرعه آزولا و نی هدایت می شود. لجن فعال ته نشینی بنا به نیاز سیستم توسط پمپ قسمت هایی به هوادهی و به تانک هاضم لجن و بستر لجن هدایت میشود. لجن انتقال داده شده به تانک هاضم لجن که کاملاً بسته میباشد، بعد از زمان ماند مناسب به بستر لجن منتقل میشود، لجن آن گرفته میشود، و پسآب باقی مانده ته بستر به ابتدای سیستم منتقل میشود، تا باکتری های آن جهت بی هوازی استفاده شود. سر ریز تانک هاضم لجن به هوادهی میریزد. بیو گاز حاصل شده در تانک هاضم جهت استفاده به مخزن گاز میرود.
تاریخچه و انواع سکوهای دریایی
از اواسط قرن ۲۰ در ادامه تاریخ نفت ایران، سکوی نفتی هم وارد تاریخ ایران شد، بنابر این در وبلاگ انوش راوید جای دارد. در این پست فعلاً مختصری می نویسم، که از اینترنت گرفته ام، و بزودی با تحقیقات جدید بازنویسی می کنم.
سکوهای اولیه
سکو های چوبی ــ احتمالا اولین تلاش جهت دستیابی به نفت بستر دریا، در کالیفرنیا و حدود سال ۱۹۰۰ میلادی به ثمر رسید، که چاه های نفت از روی اسکله ای متصل به ساحل و به فاصله ۵۰۰ متر از ساحل حفر گردید. در سال ۱۹۰۹ در دریاچه فری در کادوپاریش لا، با استفاده از شمع های چوبی و دکل های حفاری چوبی، سکویی چوبی ساخته شد، و از روی آن چاه هایی حفر گردید. بدین ترتیب اتصال سکو به ساحل از بین رفت، و سکو با استفاده از شمع در دریا احداث گردید. در سال ۱۹۲۰ یک سکوی چوبی در آب های کم عمق دریاچه ماراسی بیو واقع در ونزوئلا ساخته شد، و از روی آن عملیات حفاری انجام پذیرفت. البته از آنجایی که شدت امواج در این دریاچه به مراتب کمتر از دریا می باشد، نمیتوان آن را سکوی دریایی قلمداد نمود. در سال ۱۹۳۰ در جنوب لوئیزیانا، از روی یک سکوی چوبی، که کانالی در کنار آن جهت استفاده از سرویس بارجها، و قایقها جهت حمل و نقل احداث شده بود، حفاری صورت گرفت. ایجاد سکو های چوبی با استفاده از شمع های چوبی همچنان ادامه یافت، به نحوی که در سال ۱۹۳۳ سکویی در اعماق ۷/۳ متری آب، و به فاصله یک کیلومتری از ساحل احداث گردید. در سال ۱۹۳۷ شرکت، برون اندروت آمریکایی در فاصله ۶/۱ کیلومتری از ساحل، یک سکوی چوبی در عمق ۳/۴ متری احداث نمود. عملیات احداث سکو های چوبی تا سال ۱۹۴۰ ادامه یافت، و پس از آن به علت شروع جنگ جهانی دوم گسترش عملیات معلق گردید.
سکو های فولادی ــ در زمان جنگ جهانی دوم، و پس از آن به دلیل نیاز های جنگ، صنایع فولاد پیشرفت شایان توجهی نمود، و پس از پایان جنگ سازه های فولادی از جمله سکو های فولادی رواج یافتند. اولین سکوی فولادی در سال ۱۹۴۶ میلادی، در عمق ۳/۴ متری ساخته شد، شایان ذکر است که جهت احداث این سکو ۲۳۸ شمع به کار رفت. اولین سکوی فولادی از نوع شابلونی، با روش ساخت کنونی (یعنی ساخت در ساحل و پس از حمل نصب در محل)، در سال ۱۹۴۷ در آب های خلیج مکزیک ساخته شد، که این سکو در ۲۹ کیلومتری از ساحل و در عمق ۱/۶متری نصب گردید. سپس یک سکوی دیگر از این نوع در عمق ۲/۱۵ متری احداث شد، و بدین ترتیب یک صنعت جدید متولد گردید.
در طول دوره پیشرفت سکو سازی به موازات پیشرفت صنایع فولاد، به مرور قطر شمع ها بزرگتر گردیده، و از تعداد آنها کاسته شد، و روش های اجرایی بهبود یافت. در سال ۱۹۴۹ ده سکو در خلیج مکزیک احداث گردید، که در اثر نیروی امواج طوفانی این سکوها یا کاملا از بین رفت، و یا صدمه کلی بر آنها وارد آمد. در سال ۱۹۵۵ برای اولین بار با ساخت سکویی به طور کامل، در ساحل و حمل توسط بارج و نصب به وسیله بارج های جرثقیل دار عظیم درعمق ۵/۳۰ متری، ساخت سکو های بلند تر رواج یافت و روز به روز بر ابعاد سکوها افزوده گردید. سکوها در اعماق بیشتر و به فاصله دورتر از ساحل نصب شدند.
در سال ۱۹۷۶ کمپانی نفتی شل اعلام کرد، که بلند ترین سکوی نفتی دنیا را در آب های خلیج مکزیک نصب خواهد کرد. این سکو کامل و مجهز به تمامی تجهیزات، منجمله دکل حفاری مخازن، گل حفاری، محل اقامت افراد، وسایل تولید و غیره… بود. نام این سکو کونیاک گذارده شد، و در فاصله ۱۶۰ کیلومتری جنوب شرقی ایالت لوئیزیانا و حدود ۱۵ کیلومتری دهانه می سی سی پی، در عمق ۹/۳۱۰ متری نصب گردید، که حدود ۹/۲۲ متر سکو نیز (علاوه بر عمق آب)، از آب بیرون بود. این سکو دارای ۲۴ شمع با قطر خارجی ۱۲۲ سانتیمتر، و ضخامت جداره شمع ماکزیمم برابر ۳۵/۶ سانتیمتر بود، که وزن کلی سکو بالغ بر ۵۳۵۰۰ تن متریک می باشد، و برای موج به ارتفاع ۹/۲۲ متر و پریود ۱۲ ثانیه و سرعت باد معادل ۱۵۰ مایل در ساعت، و زلزله خطی ۰/۲G و در حالت پلاستیک۰/۴G طراحی گردیده است، مدل کامپیوتری این سکو شامل ۷۰۰ گروه و ۲۰۰۰عضو میباشد، کمپانی شل و ۱۴ کمپانی دیگر در این کار شرکت داشتند، که هزینه آن بالغ بر ۲۵۰ میلیون دلار گردید.
در حال حاضر بلند ترین سکوی ثابت شابلونی در عمق ۵/۳۱۵ متری در خلیج مکزیک نصب گردیده، و سکو های عظیم از نوع ثابت وزنی بتونی در دریای شمال احداث گردیده است، و برای اعماق خیلی زیاد از سکو های شناور و سکو های پایه کششی استفاده میگردد. در سال ۱۹۸۴ میلادی در اعماق ۶/۶۰۹ متری، به وسیله شرکت بکتل یک سکوی پایه کششی نصب گردید. همانگونه که تشریح گردید، در روند تکاملی ساخت سکوها از آنجایی که مسائل نفتی، سیاسی و بعضا نظامی (از جمله سکوی رادار تکزاس)، مطرح بوده، شتاب زیادی به چشم میخورد و این صنعت که میتوان گفت حدود ۵۰ سال قدمت دارد، مراحل پیشرفت زیادی را پشت سر نهاده است. به موازات پیشرفت سکو های فوق الذکر سکوهای حفاری مانند: سکوهای خود بالابر و غوطه ور و نیمه غوطه ور، نیز مراحل تکاملی خود را طی نموده اند.
template platform — 1 ، shell co — 2
3 — template fixed platform ، 4 — gravity platform
tension leg — 5 platform ، 6 — bechtel
jack up — 7 ، 8 — submersible ، semi-submersible — 9
سکو های ثابت
سکو های ثابت نوع شابلونی ــ این نوع سکو معمولا در آب های کم عمق تر نصب میگردد، و البته امروزه از این نوع در اعماق ۵/۳۱۵ متری نیز نصب شده است، ولی معمولا بیشتر تا عمقی حدود ۱۰۰ متر از آنها استفاده میگردد. نام گذاری این سکو بدین سبب میباشد، که از پایه های سکو، به عنوان هادی جهت نصب شمع ها استفاده میشود، (شمع ها از داخل پایه سکو یا از خارج و متصل به پایه سکو کوبیده میشوند)، اصطلاحا به آنها سکوی جاکت نیز گفته می شود، این سکو شامل قسمت های زیر می باشد:
1 ــ جاکت یا یک قاب فضایی، که جهت سرویس دادن در نصب شمع ها، و به عنوان مهاری های جانبی برای شمع ها طراحی گردیده اند.
2 ــ شمع ها که منتقل کننده بار افقی و عمودی دائمی به کف دریا میباشند.
3 ــ روسازه که شامل خرپا های فضایی و عرشه های ضروری جهت تحمل بار های بهره برداری، و دیگر بارها می باشد.
قسمت اعظم این نوع سکوها در دنیا (حدود ۶۰% کل این سکوها)، در خلیج مکزیک واقع می باشند، که بلند ترین سکو از این نوع در عمق ۵/۳۱۵ متری در آب های خلیج مکزیک نصب گردیده است. از این نوع سکو علاوه بر خلیج مکزیک، در دریاچه ماراسی بیو، خلیج فارس، آفریقا، علی الخصوص نیجریه و سواحل کالیفرنیا استفاده می گردد. نصب سکوی ثابت از سال ۱۹۵۵ در خلیج فارس متداول گردید، و در سال ۱۹۶۴ اولین سکوی ثابت در آب های ایران نصب گردید. هم اکنون حدود ۱۳۵ سکوی ثابت نوع شابلونی در آب های ایران در خلیج فارس و متعلق به ایران وجود دارد. سکو هایی که در خلیج فارس نصب میشوند، در مقایسه با سکو های خلیج مکزیک در مقابله با امواج و طوفان های ضعیف تری طراحی می گردند. در سواحل کالیفرنیا عامل تعیین کننده ابعاد سکوها زلزله می باشد، نه امواج ناشی از طوفان در دریا.
در آلاسکا فشار های ناشی از یخ به ضخامت ۲/۱ الی ۸/۱ متری وارده بر سکو، به مراتب بحرانی تر از نیرو های ناشی از زلزله و امواج ناشی از طوفان می باشد. این نیروها به حدی زیاد است، که سکوی ثابت از نوع شابلونی برای این منطقه جوابگو نبوده، و مناسب نمی باشد. به همین دلیل از نوع سکوی تراز شونده، و یا سکوی تک پایه مونوپاد استفاده می گردد. سکو های ثابت دریایی اصولا از مزیت خاصی برخوردارند، زیرا هزینه نصب آنها نسبتا پایین و سکو های پایداری می باشند، که در خارج از سطح آب بدون ایجاد حرکت مهمی میتواند، عملیات حفاری و تولید و دیگر کارها مانند بر روی آنها انجام گیرد. در خلیج مکزیک قابل دسترس بودن وسایل ساخت و سولت حمل و نصب بر رونق سکوهای ثابت دریایی در آن منطقه افزوده است.
tamplate – 1 ، ۲ – jacket ، ۳ – lateral bracing ، ۴ – super structure
سکوی حفاری خود بالابر ــ jack up rig سکو هایی هستند، که بر روی آب شناورند و تا محلی که باید جهت حفاری یا کار های دیگر عمل کنند، بر روی آب مانند کشتی حرکت مینمایند. پس از استقرار در محل حفاری با جک های پنوماتیک – هیدرولیک یا الکتریک پایه های سکو تا کف دریا پایین رانده میشوند، و بعد سطح عرشه را به سمت بالا تا ارتفاعی که لازم است، بالا برده تا از اثرات موج مصون بماند، و یا ارتفاع لازم جهت حفاری را کسب نماید. سکوی خود بالابر در مواقع اسقرار در محل پایداری زیادی دارد، و میتواند عملیات حفاری حتی تا اعماق ۱۴۰ متری از روی آن انجام گیرد، ولی معمولا برای اعماق ۱۵ الی ۱۰۰ متر از آن استفاده میگردد.
بر روی این سکو محل اسکان پرسنل، محل فرود هلیکوپتر، دکل حفاری، جرثقیل، قایق نجات، و دیگر وسایل ضروری تعبیه میگردد. شایان ذکر است که دولت ایران در سال ۱۳۶۳ هـ.خ، یک دستگاه سکوی حفاری خود بالا بر از شرکت هیتاچی ژاپن خریداری کرد، که این دستگاه با حدود ۸۳۰۰ تن وزن خالص و مساحت ۴۰۰۰ متر مربع و با پایه های قابل نصب تا عمق ۹۳ متری قابلیت حفاری تا عمق ۶۱۰۰ متری را دارا می باشد. این دستگاه دارای امکانات لازم از قبیل خوابگاه های متعدد، نماز خانه، رستوران، سالن کنفرانس، باشگاه، بهداری، محل فرود هلیکوپتر، و دیگر امکانات فنی جهت حفاری میباشد، و مجموعا امکانات زندگی جهت حدود یکصد نفر را دارا می باشد، که دولت ایران علاوه بر این سکو، یک سکوی خود بالابر دیگر به نام شهید مدرس را دارا می باشد.
عکس سکوی نفتی، عکس شماره ۴۳۴۹ .
توجه: اگر وبلاگ به هر علت و اتفاق، مسدود، حذف یا از دسترس خارج شد، در جستجوها بنویسید: انوش راوید، یا، فهرست مقالات انوش راوید، سپس صفحه اول و یا جدید ترین لیست وبلاگ و عکسها و مطالب را بیابید. از نظرات شما عزیزان جهت پیشبرد اهداف ملی ایرانی در وبلاگم بهره می برم، همچنین کپی برداری از مقالات و استفاده از آنها با ذکر منبع یا بدون ذکر منبع، آزاد و باعث خوشحالی من است.