–
17 ژوئن 2022توسط آنتونی کینگ، Horizon: The EU Research & Innovation Magazine
نمای هوایی بر فراز کارخانه و مزرعه بیوگاز در کشور چک. انرژی حاصل از زیست توده با انتقال به یک سیستم انرژی سبزتر، انرژی های تجدیدپذیر را تکمیل می کند. اعتبار: © Kletr, Shutterstock
مسابقه برای استفاده مجدد از ضایعات به عنوان انرژی به موثرترین روش ممکن ادامه دارد. ترکیب گرما و توان یک ایده قدیمی برای صرفه جویی در سوخت با یک الزام جدید برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای است. کوره‌های مبتکرانه مبتنی بر سیستم‌های سوخت زیستی، گرما و نیرو را از مواد زائد با راندمان تقریباً کامل و انتشار بسیار کم تولید می‌کنند.
شعار قدیمی اسراف نکردن، برای انرژی و همچنین غذا است. هر چه انرژی کمتری هدر دهیم، انتشار کربن کمتری خواهیم داشت.
شاید تعجب آور باشد که بدانیم حدود نیمی از کل انرژی در راه های متعارف تولید گرما و الکتریسیته از سوخت های فسیلی هدر می رود. اما راه دیگری برای تولید برق و گرما در آنچه که “گرما و توان ترکیبی” (CHP) یا تولید همزمان نامیده می شود وجود دارد. جدای از استفاده از سوخت های فسیلی، دری را برای آوردن انرژی زیستی بیشتر از مواد زائد به ترکیب انرژی باز می کند. این نوع مواد اغلب به عنوان یک منبع نادیده گرفته می شوند، اما پتانسیل قابل توجهی دارند.
حرکت زیست توده
مارتین استرولنی در Greenovate Europe، یک شبکه مستقر در بروکسل که از فناوری‌های پایدار و نوآوری سبز پشتیبانی می‌کند، گفت: «این راهی برای تولید همزمان گرما و نیرو است. این می تواند تا 40 درصد در مصرف انرژی در مقایسه با سیستم های معمولی صرفه جویی کند. او بخشی از یک پروژه با بودجه اتحادیه اروپا به نام SmartCHP است که در حال طراحی موتور جدیدی است که می تواند زیست توده را به گرما و برق تبدیل کند.
این کار شامل اصلاح یک موتور دیزل است تا بتواند به جای دیزل، روغن زیستی را تبدیل کند. دانشمندان و مهندسان پروژه در دو سال گذشته روی پیچ و مهره های دستگاه کار کرده اند.
ایده این است که ابتدا از ماشینی استفاده شود (یک کارخانه با حرارت سریع) که می تواند ضایعات آلی مانند هسته زیتون و همچنین بقایای جنگلی و کشاورزی را به روغن زیستی تبدیل کند. سپس روغن زیستی مایل به سبز را می توان به یکی از دو مسیر هدایت کرد. روغن را می توان به یک موتور دیزل اصلاح شده برای تولید الکتریسیته، یا در صورت نیاز به گرما، به دیگ بخار و گاز دودکش وارد کرد.
استرولنی توضیح داد: “ما می توانیم گرما و برق را همزمان تولید کنیم و این سیستم بسیار پویا است.” این بدان معناست که تولید گرما را می توان در یک روز سرد زمستانی کاهش داد، اما سپس در روزهای گرم تابستان کاهش داد. همچنین یک راه حل عالی برای متعادل کردن شبکه انرژی و تکمیل انرژی های تجدیدپذیر متغیرتر مانند خورشیدی یا باد است.
موتوری که این پروژه در حال طراحی است برای تامین گرما و برق هتل ها، بیمارستان ها، مدارس و حتی برخی از ساختمان های صنعتی مناسب خواهد بود. استرولنی گفت: «ما می‌توانیم به آنها کمک کنیم تا هزینه‌های انرژی و گرمایش خود را کاهش دهند، همچنین کارایی کلی انرژی را بهبود بخشند و انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهند.»
اولین سوخت زیستی
در چند ماه گذشته، تیم هنگامی که واحد CHP خود را در آزمایشگاه کنار هم قرار داد و آن روی بیو اویل به مدت 500 ساعت کار کرد، به موفقیت چشمگیری دست یافت. استرولنی گفت: «این در واقع اولین بار در جهان است. “اولین باری بود که کسی موفق شد یک واحد CHP را با سوخت زیستی برای این مدت طولانی راه اندازی کند.”
در حال حاضر، بخش‌های مختلف دستگاه مانند موتور دیزل، دودکش و کنترلر هوشمند در حال توسعه و آزمایش در آزمایشگاه هستند. این پروژه هنوز روی بهترین راه کار می کند تا همه آنها را کنار هم بگذارد و واحد CHP را تا حد امکان کارآمد کند. احتمالاً آزمایش کامل در سال 2023 انجام می شود.
همچنین مواد اولیه بیولوژیکی مختلف را برای وارد شدن به دستگاه ارزیابی می کند، مانند هسته زیتون از یونان، محصول Miscanthus از کرواسی یا زباله های جنگلداری از سوئد. SmartCHP در حال انجام ارزیابی بازار در کشورهای مختلف برای حمایت از تجاری سازی این ماشین های جدید است.
CHP برق و گرما را در محل خود مدرسه یا بیمارستان تولید می کند. این امر آن را به ویژه برای گرمایش و تامین برق ساختمان ها در مکان های دورافتاده یا حتی در مکان هایی که به شبکه برق متصل نیستند، مانند جزایر، مناسب می کند.
BLAZE یکی دیگر از پروژه های اروپایی است که در حال توسعه فناوری های کارآمدتر و انعطاف پذیرتر برای بازگرداندن زیست توده باقیمانده به عنوان خدمات ترکیبی حرارت و برق است. مهندسان اینجا در حال توسعه سیستم‌های CHP هستند که قادر به تبدیل زباله‌های صنعتی، مواد غذایی یا چوب و سایر زیست توده‌ها به انرژی هستند.
این فرآیند گازی را برای سوخت تولید می کند، اما این گاز در موتور یا توربین گاز احتراق نمی شود. در عوض، گاز به یک پیل سوختی تغذیه می شود، دستگاهی شبیه باتری که مواد شیمیایی موجود در گاز را به برق و گرما تبدیل می کند. سپس این سیستم برق را به شبکه برق می‌رساند تا به تعادل بارها کمک کند و احتمالاً در صورت قطع شدن ورودی‌های انرژی باد یا خورشیدی، کمبودها را جبران کند.
پروفسور انریکو بوچی از دانشگاه Guglielmo Marconi، که رهبری BLA را بر عهده دارد، گفت: “چالش این است که چگونه زباله های زیست توده را به روشی کارآمد، بدون انتشار و همچنین با هزینه کم تبدیل کنیم.”
