دنیای امروزی با مفهومی چون سرعت، شتاب و رشد بالای میزان تولیدات اقتصادی عجین شده است. اگرچه این مفاهیم برای انسان معاصر آسایش و رفاهی که در سده‌های پیشین حتی قادر به تصورشان نیز نبود را فراهم کرده؛ اما دستاورد منحوسی چون آلودگی های زیست محیطی، مثل آلودگی هوا ، آلودگی صوتی و ... را به شهرها آورده است.
آلودگی هوا
در هیچ دوره‌ایی از زندگی بشر، این حجم از رشد جمعیت که امروزه شاهد آن هستیم، دیده نشده است. این جمعیت انبوه برای دسترسی به نیازها و خواسته مدرنش تصمیم به تشکیل کلان شهرهایی گرفت که امروزه با معضل آلودگی هوا دست به گریبان است. متاسفانه آمارهای منتشر شده از سوی سازمان بهداشت جهانی اعلام میکنند که آلودگی هوا چهارمین عامل مرگ و میر انسان‌ها در سرتاسر دنیاست.
آلودگی هوای شهر تهران
زمانی که صحبت از آلودگی هوا به میان می‌آید؛ وسایل دودزایی چون وسایل حمل و نقل عمومی، اتومبیل‌های شخصی و یا تاکسی‌های شهری، موتور سیکلت‌ها از یک طرف و آلودگی‌های تولیدی از قطب‌های صنعتی مانند کارخانه‌ها و کارگاه‌های تولیدی از طرف دیگر به عنوان مقصران اصلی آلودگی هوا در ذهن تمامی افراد نقش می‌بندد.
کارشناسان؛ آلایندههای اصلی هوای پایتخت ایران، تهران را به دو نوع آلایندههای اولیه و ثانویه تقسیم بندی میکنند. آلایندههای اولیه مانند مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن، اکسیدهای گوگرد، ترکیبات آلی فرار و ذرات معلق، همانهایی هستند که به طور مستقیم از وسایل دودزا تولید میشوند. اما آلایندههای ثانویه نوع خطرناکی از آلاینده‌ها هستند که هنگام ورود آلایندههای اولیه به جو زمین تولید میشوند از معروفترین و خطرناکترین این آلاینده‌ها اوزن است.
اگرچه این‌روزها اکثر افراد، علت اصلی آلودگی هوا را کیفیت پایین بنزین می‌دانند، اما بایستی بدانیم یکی از اصلی‌ترین دلایل همیشگی آلودگی هوای کلان‌‌شهرها منابع سوخت ثابت یعنی کارخانه‌ها و منازل هستند. در همین مورد؛ آمارهای منتشر شده از ایستگاه‌های سنجش آلودگی هوای کلان‌شهرهایی مانند تهران؛ نشان می‌دهند که در حدود 70 درصد"ذرات معلق" را منابع متحرک و خودروها تولید میکنند. از این رقم سهم کامیون‌ها، اتوبوس‌ها، مینی‌بوس‌ها و موتورسیکلت‌ها 97 درصد و تنها 3 درصد از این آلودگیِ 70 درصدی توسط خودروهای سواری تولید می‌شود. اما متهم 30 درصد دیگر آلودگی هوا را باید منابع سوخت ثایت بدانیم. از طرف دیگر باید زمان هم در تفکیک آلاینده ها بررسی شود ، بطور مثال در فصول گرم آلاینده های متحرک درصد بالایی دارند و در فصول سرد آلاینده های ثابت تا میزان 3 برابر افزایش پیدا میکنند.
سیستم‌های گرمایشی منازل شریک جرم آلودگی هوای تهران!
در خصوص کاهش آلودگی وسایل گرمایشی منازل در چند سال اخیر کارگروه‌های زیادی تشکیل شده که برای صرفه‌جویی در مصرف سوخت و کاهش آلودگی هوا؛ صدور مجوز پایان‌کار ساختمانها بایستی منوط به اخذ گواهی استاندارد موتورخانه‌ها شود، موضوعی که مستقیماً شهرداری تهران بایستی بر روی آن نظارت کند. به طور کلی؛ سهم مراکز مسکونی؛ آنگونه که باید و شاید در مساله آلودگی هوای تهران و کنترل آن مورد بررسی قرار نگرفته است. برای مثال موتورخانه‌ها از لحاظ چیدمان فضایی، عملکرد فنی، راندمان و محصولات احتراقی حاصل از آنها در تولید آلاینده‌ها نقش بسزایی دارند.
عدم رعایت استاندارهای لازم در ساختمان موتورخانه‌ها، چیدمان نامناسب تجهیزات و کارکرد نامناسب آنها، دودکش و مشعل نامناسب، سوخت ناقص و بیش از حد منابع سوخت فسیلی آلودگی زیادی را در این سکونتگاه‌ها در پی دارد. بررسی‌ها نشان می‌دهد که بخش خانگی، تجاری و عمومی کشور ایران با مصرف بیش از 40 درصد کل انرژی تولیدی در کشور، که در فصول سرد این میزان بصورت تصاعدی افزایش پیدا میکند، مهم‌ترین و اصلی‌ترین مصرف کننده انواع حامل‌های انرژی در کل کشور است. نکته عجیب و رعب‌آور این است که این آمار هر ده سال یکبار عوض شده و به میزان دوبرابر می‌رسد.
گاز مونوکسیدکربن اصلی‌ترین و مرگ‌آورترین گازی است که از موتورخانه‌های مسکونی منتشر و سالانه وارد هوا می‌شود. اگرچه عواملی مانند سوخت ناقص، عدم تنظیمات متناسب با فصل و استفاده از تکنولوژی قدیمی باعث می‌شد که حجم تولیدات آلاینده‌ها توسط این موتورخانه‌ها افزایش پیدا کند. اما باید در نظر بگیریم که در بهترین حالت بازهم بایستی به فکر جایگزینی سوختی پاکیزه‌تر از سوخت فسیلی برای موتورهای تولید کنندهء انرژی باشیم. شاید یکی از بهترین و مناسب‌ترین راه حل‌ها جایگزینی انرژی حاصل از برق به جای انرژی حاصل از سوخت های فسیلی باشد. اما هزینهء تولید برق معمولاً بسیار بالاست و با شرایط فعلی حاکم در کشور ممکن است چندان شدنی نباشد. اما نباید غافل شد که ایران دارندهء بزرگترین میادین گازی در جهان است. در واقع رقمی معادل 34 تریلیون مترمکعب ذخایر گازی، ایرن را به این مقام رسانده است. پس در شرایط برخوداری از چنین نعمت خدادادی، هم اکنون بیش از گذشته بایستی به منظور برون رفت از شرایط آلودگی هوا از این فرصت استفاده کنیم. اما سوال اصلی "چگونگی استفاده از نعمت گاز برای خلاصی از بحران آلودگی هوا است؟" در پاسخ به این سوال به راهکاری چون ساخت و گسترش نیروگاه‌های سیکل ترکیبی میپردازیم.
جایگزینی نیروی برق به جای سوخت‌های فسیلی
راهکار: ساخت و گسترش نیروگاه‌های سیکل ترکیبی
نیروگاه سیکل ترکیبی
بررسی‌های کارشناسان حوزهء انرژی، ثابت کرده است که ساخت و گسترش، نیروگاه‌های سیکل ترکیبی نسبت به نیروگاه‌های تک منظورهء گازی نه تنها از نظر اقتصادی و تصمیم‌گیری‌های کلان اقتصادی به صرفه‌تر هستند؛ بلکه راندمان تولید انرژی‌های پاک مانند نیروی برق نیز در این نیروگاه‌ها دو برابر است. و در این راستا باید کلیه کارخانه های تولید آلاینده با جا نمایی در سطح کشور به نقاط شرقی کشور جا نمایی شوند که در پهنه کویر باشند و آلاینده آنها بر اثر باد که از جنوب و غرب و جنوب غربی میوزد به شهر های ما آسیب نزند مخصوصا در تهران که باید از کرج به سمنان و نقاط کویری شرقی منتقل شود واقعیت این است که خودرو های سواری خیلی کم الودگی تولید میکنند و خوردوهای سنگین و اتوبوس های قدیمی بسیار مشکل زا هستند
در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی از گرمای گازهای خروجی (با دمای حدود 600 درجه) به میزان دو برابر میتوان برق تولید کرد. این میزان تولید برق در حالی است که تقریباً نصف نیروگاه‌های گازی معمولی از گازوئیل استفاده شده است. مصرف کمتر سوخت‌های فسیلی برابر است با تولید کمتر آلایندههای محیطی و خطرناک برای انسان و سایر جانداران و این در حالی است که با افزایش تولید نیروی برق میتوان این نیرو را جایگزین گاز مصرفی شهری کرد که این مساله سهم بسزایی در کاهش آلودگی‌های هوای کلان شهرها دارد.
برای توضیحات بیشتر دربارهء عملکرد بهینهء نیروگاه‌های سیکل ترکیبی بایستی گفت که در نیروگاه‌های تک منظورهء گازی مقادیر زیادی از گازهای پرانرژی از طریق دودکش‌‌ها از چرخهء تولید برق خارج می‌شود که این موضوع هم هدررفت گاز و هم تولید دوبرابری آلودگی هوا را در پی خواهد داشت. حال در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی از دمای بسیار زیاد این گاز برای تبدیل آب مایع به بخار خشک استفاده می‌شود(عملی که درنیروگاه‌های بخاری انجام می‌شود). بنابراین یک نیروگاه سیکل ترکیبی متشکل از نیروگاه گازی و بخاری در کنار یکدیگر است. به این ترتیب، به ازای مقادیر مشخص از سوخت فسیلی(گاز) در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی انتظار راندمان بیشتر برای تولید انرژی برق در مقابل نیروگاه‌های گازی و بخاری را داریم.
طبق گفتهء مدیرگازرسانی شرکت ملی گاز ایران، از 520 میلیون مترمکعب گاز تولید شده توسط میادین گازی کشور، 300 میلیون مترمکعب در بخش خانگی مصرف می‌شود که این میزان هرسال نیز افزایش می‌یابد.
حال با افزایش طراحی، ساخت و راه‌اندازی نیروگاه‌های سیکل ترکیبی و افزایش راندمان تولید برق میتوان به شکل تدریجی نیروی برق بیشتر و ارزان‌تری را به منازل مسکونی، اداری و تجاری اختصاص و جایگزین سوخت فسیلی همانند گاز مصرفی کرد ، یعنی ما باید مثل تمام کشورهای پیشرفته فقط با انرژی برق ساختمانها و منازل خود را تجهیز کنیم و از ارائه گاز بصورت مستقیم به منازل خودداری کنیم و این یعنی بهره وری بیشتر و هزینه کمتر با این رویکرد نقش بسزایی را در کاهش آلودگی‌های محیطی ایفا خواهیم کرد.
جایگزینی انرژی‌های تجدید پذیر به جای سوخت‌های تجدیدناپذیر
راهکار اول: ساخت و گسترش نیروگاه‌های سولار خورشیدی
پاک‌ترین و دردسترس‌ترین انرژی در سراسر کره زمین، انرژی پاک خورشیدی است. استفاده از انرژی پاک خورشیدی هیچگونه آلودگی هوایی را دربر ندارد. انرژی خورشیدی و انرژی بادی به عنوان ارزان‌ترین منابع تولید برق در جهان شناخته میشوند. به‌طوری که در دو کشور هند و چین از این نعمت طبیعی برای تولید انرژی کشور استفاده می‌شود. در این کشورها نیروی خورشیدی و بادی به سرعت جایگزین سوخت فسیلی و پر آلاینده‌ایی مانند ذغال سنگ شده است. در کشوری مثل آمریکا هزینه‌های راه اندازی و ساخت نیروگاه‌های خورشیدی به مراتب کمتر از هزینه‌های راه‌اندازی و مقابله به آلودگی نیروگاه‌های ذغال سنگی هست.
مطالعات در زمینهء انرژی خورشیدی در ایران از حدود 35 سال قبل در دانشگاه‌ها شیراز و صنعتی شریف شروع شد. پروژه‌هایی در زمینهء انرژی خورشیدی هم اکنون در کشور ایران توسط سازمان انرژی‌های نو در حال انجام است. اما استفاده از انرژی خورشیدی در سطح کلان که بتواند جوابگوی نیازهای هرروزهء جمعیت بیشمار کلان شهرها باشد، دردسرهای خاص خودش را خواهد داشت. اگرچه از این انرژی میتوان به طور مستقیم در بخش‌های مسکونی(پخت و پز، روشنایی، گرمایشی) استفاده کرد؛ از طرف دیگر با وجود پیشرفت در تکنولوژی ساخت سلول های خورشیدی، اما همچنان در حالت آزمایشگاهی یک سلول می تواند تنها 46% نور خورشید را جذب نماید و این عدد زمانی بدتر می شود که در مقایس صنعتی سلول های خورشیدی ساخته می شوند، در حالت صنعتی این عدد به 15 تا 20% می رسد که عددی بسیار پایین است و البته باید در هنگام انجام فرآیند تبدیل انرژی نیز کمی خوش شانس باشیم تا الکترون رها شده در نهایت به مکان جدیدی انتقال یابد و به مکان قبلی خود باز رجوع نکند.
در بازار قیمت هر سلول خورشیدی بسیار بالاست و اگر بخواهید از بازار ایران سلول مورد نیاز برای 1 وات را تهیه کنیم باید به ازای هر وات 9 هزارتومان (تاریخ 30 – تیر – 1397) پرداخت نمایید که رقم بالایی است و این تنها هزینه خود سلول می باشد و وسایل جانبی دیگری مانند؛ اینورتر، کنترل کننده و باتری نیز نیاز است که هریک به نوبهء خود بسیار گران قیمت تمام میشوند.
راهکار دوم: ساخت و راه‌اندازی نیروگاه بادی
استفاده از انرژی باد در مناطقی از ایران که از نعمت بادهای موسمی برخورداراست، بهترین و ارزان‌ترین راه حل برای تولید انرژی در این مناطق است. انرژی تولید شده در توربین‌های بادی، ارتباط مسقیم با میزان انرژی بادی دارد که به توربین برخورد میکند. بنابراین در مواقعی که از شدت وزش بادهای موسمی کاسته می‌شود بایستی انتظار کاهش مقدار انرژی را نیز داشته باشیم. بنابراین ساخت این نیروگاه‌ها تنها در نقاطی که همواره میزان ثابتی از وزش باد انتظار می‌رود، منطقی است. این توربین‌های بادی، انرژی الکتریکی تولید میکنند که قابل انتقال به شبکه برق خانگی است.
توربین‌های بادی
راهکار‌سوم: ساخت و راه‌اندازی نیروگاه زمین‌گرمایی
یکی از بهترین و در دسترس‌ترین انرژی‌های طبیعی که استفاده از آن آلودگی در پی ندارد، استفاده از انرژی زمین است که به دو روش، استفاده از بخار آب (جهت چرخاندن پره‌های توربین)؛ ایجاد مصنوعی بخار داغ (عبور آب از روی سنگ‌های داغ زیر پوسته زمین و چرخاندن توربین) مورد استفاده قرار میگیرد.
با چرخش روتور توربین‌ها، ژانراتور‌ها شروع به گردش میکنند که با همین چرخش برق تولید می‌شود. در ایران نیروگاه زمین‌گرمایی مشگین‌شهر، با ظرفیت تولید اسمی 55 مگاوات فعالیت میکند. در این نیروگاه آب از طریق لوله به زمین منتقل می‌شود و با گرمای حدد 250 تا 500 به بخار تبدیل شده به سطح زمین آمده و توربین بخار را به حرکت وا می‌دارد. کارشناسان معتقدند نقاطی از ایران همانند مشکین شهر در آینده قابلیت تولید برق از طریق زمین تا حدود 400 مگاوات را خواهند داشت.
نیروگاه زمین‌گرمایی مشگین‌شهر
ایجاد و راه اندازی نیروگاه‌های تولید انرژی اتمی
یکی از پاک‌ترین و بدون آلاینده‌ترین، منابع تولید نیروی برق استفاده از نیروگاه‌های انرژی اتمی است. روش تولید برق در این نیروگاه‌ها شباهت نزدیکی با نیروگاه‌های بخاری دارد. تفاوت اصلی بین نیروگاه‌های اتمی و بخاری، تفاوت در نوع سوخت پایه است در نیروگاه‌های بخاری از سوخت فسیلی و در نیروگاه‌های اتمی از واکنش‌های هسته‌ایی و بمباران نوترونی هستهء اورانیوم 235 استفاده میکنند. با مهار انرژی آزاد شده در اثر شکافت هسته‌ایی در داخل راکتورها و عبور(انتقال) این انرژی از طریق سیال واسط به آب و سپس آب به بخار خشک تبدیل می‌شود.
حال بخار خشک وارد توربین می‌شود و روتور توربین توسط این انرژی حرارت به حرکت در می‌آید، در اثر این حرکت، نهایتاً برق تولید می‌شود. اما استفاده از این روش تولید انرژی برق نیز دردسرهای خاص خودش را دارد. یکی از عوامل اصلی عدم گسترش و راه‌اندازی و استفاده در سطح کلان از انرژی اتمی برای مقاصد بی‌خطر، نگرانی‌های فعالان محیط زیست است.
نیروگاه اتمی بوشهر
آنها معتقدند که اگر هرکشوری بخواهد از انرژی اتمی برای تولید برق استفاده کند، آنوقت حجم تولیدات پلوتونیم آنقدر افزایش یافته و از کنترل و نظارت آژانس انرژِی اتمی خارج می‌شود. در این صورت هر دیکتاتوری در هر گوشه دنیا می‌تواند از این نعمت به عنوان تهدیدی برای حیات بشر استفاده کند. مساله دیگر زباله‌های اتمی و داستان دفع آنها است. رادیوایزوتوپ‌های سزیم 137، استرانسیم 90 و پلوتونیم 239 که به زباله‌های اتمی معروف هستند، در نهابت زمین را به جهنمی برای سکونت تبدیل خواهند کرد.
بنابراین اگرچه تولید برق از طریق راکتورهای هسته‌ای، آلودگی هوایی را در پی ندارد، اما خطرات زیادی چه در سطح خرد و فنی و چه در تصمیم‌گیری‌های کلان اقتصادی-سیاسی در پی‌خواهد داشت.
جمع بندی و ارائه راهکارهای نهایی
آمارهای منتشر شده از صندوق‌های معتبر پولی و مالی در جهان نشان می‌دهد که سرمایه‌گذاری‌های بلندمدت در حوزهء تولید نیرو از منابع تجدیدپذیر (خورشید و باد) به مراتب سودآورتر از سرمایه‌گذاری در منابع تجدیدناپذیر مانند نفت، گاز و زغال سنگ است.
احداث و راه‌اندازی نیروگاه‌هایی که با استفاده از سوخت‌های غیرفسیلی فعالیت میکنند؛ اگرچه می‌توانند در بلند مدت تا حد بسیار زیادی آلودگی هوا را که؛ سهم بسیار زیادی از آن متعلق به بخش‌های مسکونی، اداری و تجاری است را کاهش بدهد، اما مشکلات و دردسرهای خاص خود را نیز در پی دارد. استفاده از پنل‌های خورشیدی برای بهره‌بردن از انرژی خورشیدی و یا توربین‌های بادی در کشوری مانند ایران که اقلیم بسیار متفاوت و گسترده‌ایی دارد نیاز به تصمیم‌گیرهای کلان اقتصادی و سرمایه‌گذاری‌های بلندمدت دارد. راهکار دیگر که آلودگی هوا در پی ندارد، استفاده از انرژی اتمی است؛ اما همانطور که خواندیم، خطرات دیگری را درکنار خود به همراه دارد.
اما بهترین راه‌حلها در کوتاه مدت برای برون رفت از آلودگی هوا چه مواردی هستند؟
- راه حلی که در کشور ما در کوتاه مدت قابلیت اجرایی و بازدهی داشته باشد.
- پذیرش اینکه 30 درصد از کل آلودگی هوای امروز کلان‌شهرهای ایران، حاصل فعالیت‌های خانگی است. مخصوصا در زمستان
- جایگزینی تدریجی برق به جای سوخت‌های فسیلی
- گسترش نیروگاه‌های سیکل ترکیبی در کشور، تولید دو برابری برق و انتقال آن به شبکه خانگی به منظور مصارف روشنایی و گرمایشی
- حذف تدریجی لوله‌های انتقال گاز خانگی شهرهای بزرگ و جایگزینی آن به دکل‌های انتقال برق از نیروگاه‌های سیکل ترکیبی به منازل مسکونی
- استفاده از خودروهای برقی و حذف تدریجی خودروهای فرسوده به خصوص آلایندههای اصلی مانند اتوبوس و مینی‌بوس‌ها
- به منظور کاهش آلودگی هوای شهرهای صنعتی، استفاده فیلترهای آبی برای دودکش‌های کارخانجات به روش باران مصنوعی
- تولید انبوه موتور سیلکت‌های برقی و قیمتگذاری ارزانقیمتتر آنها در مقابل انواع بنزینی و حتی اختصاص یارانه دولتی به خرید این محصولات
راهکارهای بلند مدت برای برون رفت از آلودگی هوای کلان‌شهرهای ایران
- سرمایه‌گذاری بیشتر بر روی تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر
- بومی‌سازی تولید انرژی مطابق ویژگی‌های مورفولوژیکی و توپوگرافی هر ناحیه از ایران
