مقدمه...1

1-سوخت : 8

1-2- سوخت ها و انواع آن در جهان: 8

2 -انرژي هاي فسيلي: 8

2-2- نفت خام و تاريخچه آن: 8

2-2- ترکيبات نفت.. 12

2-3- تاريخچه پيدايش و حفاري چاه هاي نفت در ايران. 13

2-4- منابع نفتي جهان. 14

2-5- نگاهي اجمالي به منابع نفتي چند کشور 15

3 -گاز طبيعي. 17

3-1- تاريخچه گاز طبيعي. 17

3-2- ترکيبات گاز طبيعي. 17

3-3- چرخه توليد و استخراج گاز طبيعي. 19

3-4- ذخاير گاز طبيعي جهان. 20

3-5- گاز طبيعي در ايران. 22

4 -زغال سنگ... 24

4-1- تاريخچه پيدايش ذغال سنگ.. 24

4-2- ذغال سنگ در جهان. 26

4-3- ذغال سنگ در ايران. 28

5 -سوختهاي فسيلي و اثرات زيست محيطي آن. 29

6 -ضرورت استفاده از انرژي هاي نوين: 29

6-1- انواع انرژي‌هاي تجديد و ميزان بهره برداري از آنها در جهان : 31

6-2- معرفي اجمالي انواع انرژي هاي نوين: 32

6-2-1-انرژي خورشيدي و ساختار آن000000000000000000000000000000000000000000000000  000 32

6-3- کاربردهاي انرژي خورشيد. 34

6-4- استفاده از انرژي حرارتي خورشيد. 34

6-4-1-کاربردهاي نيروگاهي0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000   34

6-4-2-نيروگاههاي حرارتي خورشيد از نوع سهموي خطي0000000000000000000000000000000000000   35

6-4-3-نيروگاههاي حرارتي از نوع دريافت کننده مرکزي000000000000000000000000000000000000000 36

6-4-4- نيروگاه‌هاي حرارتي از نوع بشقابي0000000000000000000000000000000000000000000000000 37

6-4-5-دودکش‌هاي خورشيدي000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 37

6-4-5-1-مزاياي نيروگاههاي خورشيدي0000000000000000000000000000000000000000000000000 37

6-4-6-کاربردهاي غير نيروگاهي0000000000000000000000000000000000000000000000000000000  38

6-5- انرژي فتوولتائيک و ساختار آن. 41

6-5-1-1-ب-مصرف کننده با بار الکتريکي00000000000000000000000000000000000000000000000 43             

6-5-2-مصارف و کاربردهاي انرژي فتوولتائيک به طور مختصر از اين قرارند:0000000000000000000000000 43

6-6- انرژي باد 44

6-7- تاريخچه 45

6-8- برق بادي در مقياس‌هاي کوچک.. 49

6-8-1-استفاده از زمين براي ساخت توربين000000000000000000000000000000000000000000000000  49

6-9- بزرگترين توربين بادي جهان. 50

6-10- انرژي زمين‌گرمايي. 50

6-11- انواع فناوريهاي تبديل. 51

6-11-1-نيروگاه‌هاي بخار خشک0000000000000000000000000000000000000000000000000000000  51

6-11-2-نيروگاه‌هاي تبديل به بخار سيال (Flash Steam)0000000000000000000000000000000000000 52

6-11-3-نيروگاه چرخه دوگانه0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 52

6-12- مزاياي انرژي زمين گرمايي. 52

6-13- معايب انرژي زمين گرمايي. 53

6-14- نيروگاه زمين گرمايي در ايران. 54

6-15- انرژي جزر و مد. 54

6-16 نرژي امواج دريا 57

6-17- طبقه بندي امواج دريا 58

6-18 نيروي برق‌آبي. 59

6-19 زيست‌توده 62

6-19-1-ساختار شيميايي زيست توده00000000000000000000000000000000000000000000000000000 62

6-20- محدوديتهاي انرژيهاي تجديد پذير 63

7 -معرفي بيوگاز. 64

7-1- تاريخچه توليد بيوگاز 67

7-2- منابع زيست توده جهت توليد بيوگاز 69

7-3- مهمترين منابع زيست توده که در توليد بيوگاز نقش دارند: 71

7-3-1-فضولات دامپروري :00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000  71

7-3-2-ضايعات کشاورزي :00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 71

7-3-3-ضايعات صنايع غذايي0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 73

7-3-4-پتانسيل توليد بيوگاز از مواد مختلف از اين قرار است:00000000000000000000000000000000000  74

7-3-5-چكيده پتانسيل توليد بيوگاز از زائدات كشاورزي در 35 درجه000000000000000000000  0 0 00 00  74

7-3-6-جدول مقايسه خواص  برخي گازهاي  رايج با بيوگاز0000000000000000000000000000000000 0   75

7-3-7-جدول مقايسه بيوگاز با ساير مواد سوختي000000000000000000000000000000000000000000000 76

7-4- انواع واکنشها براي حذف مواد آلي: 78

7-5- اصول هضم بي هوازي: 79

7-6- مراحل و واکنش هاي توليد بيوگاز: 84

7-7- دلايل ارجحيت بيوگاز به ساير انرژيهاي تجديد پذير: 89

7-8- معايب سيستم بيوگاز: 100

7-9- پارامترهاي مؤثر بر فرآيند هضم بي‎ هوازي و توليد بيوگاز: 101

7-10- بيوگاز و کود حاصله از آن: 113

7-11- برخي از خصوصيات کود بيوگازي: 114

7-12- مراحل ساخت واحد بيوگاز با تمام جزئيات آن: 120

7-12-1-روش هاي انجام آزمايش:00000000000000000000000000000000000000000000000000000  121 

7-12-2-آيتمهايي  که بايد در طول زمان آزمايش اندازه گيري و بررسي شوند؟000000000000000000000    122

7-13- مرداب هاي مصنوعي. 129

7-14- توليد انرژي. 130

7-15- بيوگاز و برق حاصل از آن: 131

7-16- مزاياي بيوگاز: 134

7-16-1-امنيت انرژي                                    135

7-16-2بيوگاز همچنين داراي منافع عمومي زير مي باشد:                                136

8 -لندفیل. 141

8-1- پسماند چیست؟ 143

8-2- فرآیند تولید بیوگاز در لندفیل. 148

8-3- ساختار كلي لندفيل هاي مدرن. 149

8-4- تكنيكهاي مختلف جمع آوري گاز لندفيل ها 150

8-5- طراحي گودالهاي دفن زباله ‏ 154

8-6- سيستمهاي جمع آوري گاز غيرفعال: ‏ 158

8-7- طرح مناسب لندفيل ها 159

8-8- فراورده های جانبی لندفیل: 160

هزينه احداث لندفيل. 160

9 -بیومس.. 152

9-1- معرفی بیومس: 152

9-2- فرآيندهاي تبديل انرژي بيومس و كاربرد هاي آنها: 157

9-3- روشهای تبدیل بیومس به انرژی قابل استفاده: 158

9-4- انواع نيروگاههاي بيومس: 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 وضعيت و پتانسيل هاي فعلي توزيع انواع حامل هاي انرژي. 196

11-3 مزاياي تدوين طرح جامع انرژي. 197

12 - نگاهي به تاريخچة بيوگاز در ايران. 201

12-1- تحقیقات انجام شده در ایران در زمینه  بیوگاز: 203

12-2- پتانسيل توليد بيوگاز در ايران. 203

12-3- بيوگاز را مي توان از تخمير سه گونه زيست 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 فن‎آوريهاي توليد بيوگاز در ايران. 209

12-7- علل و ضرورت امکان استفاده از بیوگاز در ایران: 212

12-8- استفاده بهينه از دستگاههای بيوگاز در ايران. 213

12-9 پیشنهاداتی برای سیاست گزاری. 214

12-10- مزایای بیوگاز 215

12-11- محدوديت ها 218

12-12- نتیجه گیری. 218

13 -فناوری بیوگاز در مقیاس شهری. 221

13-1- رآكتورهاي بي هوازي. 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 ورودي: 234

13-8- حوضچه خروجي: 235

13-9- تانك تخمير 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 بيوگاز با سرپوش گاز و مخزن تخميري به صورت واحد و با حجم ثابت (مدل چيني) :‏ 251

13-19- دستگاه های چینی بیو گازی با قبه –ثابت: 254

13-20- دستگاه بيوگاز با سرپوش شناور (مدل هندي) ‏ 257

13-21- دستگاه بيوگاز در مدل تايواني. 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 واحدهاي ساخته شده در ايران. 269

13-27- در یک تقسیم بندی دیگر دستگاههای بیوگاز به دو گروه تقسیم می شوند: 271

13-28- انواع هاضمهاي بيهوازي. 272

13-28-1-ناپيوسته:(Batch)........................................................................................................................ 272

13-28-2-پيوسته:(Continious)00000000000000000000000000000000000000000000000000000 272

13-28-3-نيمه پيوسته 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- معرفي بخشهاي مختلف نيروگاه بيوگازي. 277

13-31-1-بخش تفكيك زباله و تامين پسماندهاي آلي  000000000000000000000000000000000000000  277

13-31-2-واحد هضم بيهوازي و توليد بيوگاز0000000000000000000000000000000000000000000000 277

13-31-3-واحد توليد برق و حرارت0000000000000000000000000000000000000000000000000000  278

13-31-4-ساير 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 آوري گاز و كاربردهای آن. 283

14-1- وسايل تعيين حجم گاز توليدي و آناليز بيوگاز 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- تركيب و عمده گاز طبيعي پيش از تصفيه شدن  18

جدول ‏4‑1- انرژي حرارتي برخي از انواع زغال سنگ   24

جدول ‏6‑1- رتبه بندي بهره‌برداري از برق بادي در جهان  49

جدول ‏6‑2-(الف) نيروگاه زمين‌گرمايي نسياولير در ايسلند، (ب) نيروگاه زمين‌گرمايي وايراکي در نيوزيلند  54

شکل ‏6‑3- 58

شکل ‏6‑4- 55

جدول ‏6‑5- جدول ميزان توليد هيدروالکتريسيته در کشورهاي مختلف جهان و ميزان ضريب بار 65

جدول ‏7‑1- جدول مقايسه بعضي سوختهاي رايج  70

جدول ‏7‑2- جدول مواد آلي مناسب براي فناوري بيوگاز 80

جدول ‏7‑3- گازهاي مختلف و مشخصات آنها گازهاي  83

جدول ‏7‑4- گازهاي تشكيل دهندة بيوگاز حاصل از  دستگاه 84

جدول ‏7‑5- جدول فرآيندهاي مختلف تبديل زيست توده به بيوگاز 90

جدول ‏7‑6- قيمت نفت مصرفي و هزينة ساخت و بهره‌برداري دستگاه بيوگاز 95

جدول ‏7‑7- محاسبه تعداد افراد شاغل با فناوري بيوگاز 100

جدول ‏7‑8- ميزان اشتغال حاصل از منابع تجديد پذير 101

جدول ‏7‑9- محدودة درجه حرارت در تخمير بي هوازي  104

جدول ‏7‑10- نسبت نيتروژن به کربن در مواد اوليه توليد بيوگاز 108

جدول ‏7‑11- نمودار مدت زمان ماند مواد در داخل هاضم  111

جدول ‏7‑12- مقدار آب موجود در  ماده آلي  114

جدول ‏7‑13- افزايش محصول در کود دهي با کود بيوگاز 116

جدول ‏7‑14- 120

جدول ‏7‑15- ميزان از بين رفتن ميكروارگانيسم  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 مقايسه ساخت و تكنولوژي دستگاههاي بيوگاز (مدل هندي وچيني)‏ 263

جدول ‏14‑3- مزایای روش پیوسته و ناپیوسته 273

شکل ‏0‑1-1- پراکندگي گاز متان در اتمسفر و آلودگي هاي زيست محيطي آن. 3

شکل ‏2‑1- شماتيک يک چاه نفت.. 10

شکل ‏2‑2- یک نمونه چاه نفت.. 13

شکل ‏3‑1- ذيل آمار كشورهاي دارنده ذخاير عمده گاز طبيعي. 22

شکل ‏4‑1- زغال سنگ.. 26

شکل ‏6‑1- سهم انرژي هاي تجديد پذير در سبد انرژي جهان. 34

شکل ‏6‑2- توربين‌هاي سه پره از پرکاربردترين طراحي‌ها براي توربين‌هاي بادي هستند. 48

شکل ‏6‑3-(الف) خليج فاندي به هنگام مد، (ب) خليج فاندي به هنگام جزر 60

شکل ‏6‑4- برشي از يک سد و يک نيروگاه آبي. 63

شکل ‏6‑5- تصويري از سد کارون ۳ 64

شکل ‏7‑1- شماتيک مولکول متان. 69

شکل ‏7‑2- چرخه بيوگاز در طبيعت.. 73

شکل ‏7‑3- فرآيند توليد گاز در دايجستر 84

شکل ‏7‑4- فناوري بيوگاز موجبات اشتغال عدهاي را در روستاها فراهم مي کند. 100

شکل ‏7‑5- راکتور بيوگاز 112

شکل ‏7‑6- نمونه اي از کود بدست آمده از دستگاه بيوگا 116

شکل ‏7‑7- کودابه حاصل از دستگاه بيوگاز کود مناسبي براي کشاورزي مي باشد. 118

شکل ‏7‑8- استفاده مستقيم از دوغاب خروجي حوضچه خروجي به عنوان کود در مزارع کشاورزي. 118

شکل ‏7‑9- کمپوست کودي بسيار مرغوب براي زراعت مي باشد. 119

شکل ‏7‑10- لجن خروجي از سيستم بيوگاز به صورت دوغاب در مزارع استفاده مي گردد 120

شکل ‏7‑11- کود حاصل از تصفيه بيهوازي فاضلاب. 129

شکل ‏7‑12- سنبل مرداب، عدسک آبي، ني، خزه 131

شکل ‏7‑13-بررسی فرآیند زیست گاز 134

شکل ‏7‑14- فنآوري توليد بيوگاز از زباله هاي شهري و روستايي. 134

شکل ‏7‑15- فنآوري توليد بيوگاز از فاضلاب هاي شهري و روستايي. 135

شکل ‏8‑1- شماتيكي از يك نيروگاه توليد 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- مسيرهاي تبديل پسماندهاي شهري به انرژي. 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- وضعيت و پتانسيل هاي فعلي توزيع انواع حامل هاي انرژي. 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 بيوگاز با مخزن ثابت (1ـ بهم زن با لوله ورودي، 2ـ هاضم، 3ـ مخزن خروجي، 4ـ مخزن نگهدارنده گاز، 5ـ لوله گاز، 6ـ درپوش ورودي ( با اســـتفاده از وزنــه‎ها مهار شده است)، 7ـ اختلاف ارتفاع برابر با اختلاف فشار برحسب سانتي‎متر آب، 8ـ لايه زلال، 9ـ انباشتگي لجن غليظ، 10ـ انباشتگي 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 متحرك- كه در ايران به نام بيوگاز هندي شناخته شده ، شامل هاضم و مخزن نگهدارندة گاز  متحرك است   261

واحد با مخزن گاز متحرك- كه در ايران به نام بيوگاز هندي شناخته شده ، شامل هاضم و مخزن نگهدارندة گاز  متحرك است(شکل ‏13‑20). مخزن نگهدارندة گاز يا بر روي لجن تخميري و يا در پوسته (ژاكت) آب مخصوص به خود شناور است. گاز  متصاعد شده در مخزن شناور جمع‎آوري مي‎شود . اگر گاز مصرف شود، مخزن مجدداً به حالت اول بر مي‎گردد. 261

شکل ‏13‑21- واحد بيوگاز با مخزن متحرك،1ـ مخزن بهم زن با لوله ورودي، 2ـ هاضم، 3ـ جريان سرريز از لوله خروجي، 4ـ  مخزن نگهدارنده گاز كه در سطح مايع شناورست، 5ـ خروجي گاز با خمش لوله اصلي، 6ـ اسكلت راهنما براي مخزن گاز، 7ـ اختلاف ارتفاع برابر با فشار گاز برحسب سانتي‎متر، آب، 8ـ لايه شناور هنگامي كه از الياف به عنوان خوراك استفاده شود، 9ـ لجن غليظ، 10ـ انباشتگي شن و سنگ.. 262

شکل ‏13‑22- واحد بيوگاز با مخزن متحرك.. 262

شکل ‏13‑23- دستگاه بيوگاز در مدل تايواني. 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 آوري متان از سايت 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 اهميت موضوع توسعه و رشد اقتصادي، پرداختن به مسئله انرژي امري اجتناب ناپذير است. وجود انرژي مستمر، پايدار و اقتصادي لازمه هر­گونه توسعه و رشد اقتصادي مي باشد. پس از انقلاب صنعتي، انرژي به تدريج به يکي از عوامل اصلي در توليد ملي و حرکت چرخهاي اقتصادي کشورهاي صنعتي و به دنبال آن، ساير کشورهاي در حال توسعه تبديل شده است. اقتصاد و تمدن کنوني تا حدي به انرژي وابسته است که تصور حتي لحظه اي ادامه ي زندگي در عصر حاضر بدون انرژي امکان­پذير نيست. با اختلال و يا توقف در عرضه­ي آن، ماشين اقتصادي از کار خواهد افتاد و حتي مي توان گفت که جامعه از حرکت باز مي ايستد. بنابراين تمامي کشورها در صدد هستند تا به هر نحو ممکن از انرژي مستمر و پايداري برخوردار باشند. از طرفي رشد اقتصادي و افزايش تقاضاي انرژي در جهان سبب شده كه قيمت نفت و گاز افزايش پيدا کرده و اتكا به اين منابع براي تأمين انرژي كاهش يابد. در اين ميان منابع تجديدپذير بهترين و اقتصادي ترين جايگزين براي نفت و گاز است. بر اساس بررسي هاي انجام شده، بيشتر مخازن نفت خام حداكثر تا دو دهه آينده با افت فشار مواجه خواهند شد و به تدريج ميزان تقاضاي نفت از عرضه آن فراتر خواهد رفت. هرچند در ارتباط با ذخاير گاز طبيعي، ماندگاري آن طولاني تر خواهد بود، ولي در نهايت اين ذخاير نيز تحليل خواهند رفت و به اتمام خواهند رسيد. مسئله امنيت انرژي نيز از مواردي است که امروزه از اهميت ويژه­اي برخوردار است. منابع فسيلي مرسوم و تجديد ناپذير تأثير گذاري بالايي بر امنيت انرژي دارند. اين مسئله بسياري از كشورهاي جهان را واداشته است كه به مسئله امنيت عرضه انرژي تمايل پيدا كرده و به تغييرات گسترده­اي در اقتصاد انرژي خود بپردازند. در اين زمينه پيشرفت هاي فناوري، نويد بخش راه حل هايي نو درباره توليد انرژي مورد نياز بشر است، با شناسايي اين روش هاي جديد، گامي بلند در زمينه تغيير زيرساختهاي توليد انرژي برداشته شده است. استفاده از ذخاير نامحدود انرژي تجديدپذير در اين خصوص تأثيرات مهمي دارد. گستردگي و توزيع اين عوامل در طبيعت باعث شده است كه سيستم هاي توليد انرژي به سمت سيستم هاي محلي پيش برود كه انرژي هاي نوين به خوبي مي توانند براي اين منظور به كار گرفته شوند.

هم اکنون مسائلي مانند انرژي، محيط زيست، ازدياد مواد زائد خطرناك، اتمام پذيري منابع فسيلي و رشد فزاينده مصرف انرژي از جمله مفاهيمي هستند كه تحقيقات مختلفي را در جهان به خود اختصاص داده‌اند. به واقع اين مسائل روشن  مي کنند که ديگر نمي توان به منابع موجود انرژي متكي بود. در حقيقت، انجام تحقيقات گسترده در جهت دستيابي به منابع جديد و سالم كه در چند دهه اخير توسعه ويژه‌اي پيدا كرده‌اند را مي‌توان بيانگر ميزان اهميت اين نوع مفاهيم و علوم مرتبط به آنها دانست.

استفاده از انرژي هاي تجديد پذير و محلي يکي از راه حلهايي مي باشد که ‏امروزه پيشنهاد مي گردد. بيوگاز يکي از اين انرژي هاي تجديد پذير مي باشد که علاوه بر توليد انرژي باعث ايجاد ‏کودهاي کشاورزي و افزايش سطح بهداشت عمومي جامعه و کنترل بيماريها مي شود و يک راه حل مناسب براي ‏دفع مواد زائد جامد مي باشد. فاضلاب و مواد زائد جامدي که توسط صنايع و جوامع توليد مي گردد باعث آلودگي ‏شديد محيط زیست مي شود که مي توان با استحصال بيوگاز خطرات ناشي از اين مواد را به شدت کاهش داد و از انرژي و ‏کود توليدي آن نيز استفاده نمود. استحصال بيوگاز را مي توان از فرايند هاي بي هوازي تصفيه فاضلاب مانند ‏UASB‏ ‏و همچنين از محل هاي دفن زباله نيز انجام داد و بخشي از هزينه هاي مصرفي را جبران نمود. بطور مثال يكي از ‏مشكلاتي كه دامداريها با آن دست به گريبان هستند، كنترل فضولات دامها براي كاهش ميزان بو و فرآورده هايي مي ‏باشد كه باعث ايجاد مشكلات زيست محيطي مي گردد. بيوگاز مي تواند ما را در مواجهه با اين مشكلات ياري ‏دهد. منافع زيست محيطي سيستم­هاي بيوگاز فراتر از سيستم­هاي تصفيه مرسومي است كه تاكنون مورد استفاده ‏قرار مي گرفتند (همانند مخازن ذخيره، بركه ها ولاگون ها). اين منافع زيست محيطي شامل كنترل بو، بهبود ‏كيفيت آب و هوا، بهبــود ارزش غذايي كــود توليدي، كاهش ميزان انتشار گازهاي گلخــانه اي و دست يابي به ‏بيوگاز به عنوان يك منبع انرژي مي باشد. ‏همچنين با استفاده از انرژي زيست توده، به طور همزمان انرژي الكتريكي و حرارتي توليد ميگردد. براي نمونه جهت تأمين انرژي مصرفي يك ساختمان مسكوني، از انرژي توليدي زيست توده (بيوگاز توليد شده و استفاده آن در ديزل ژنراتور) بهره گرفته شده است. در حال حاضر بيوگاز بعنوان يكي از منابع عمده تأمين انرژي در دنيا مطرح است و اين گاز را هم بطور مستقيم در تأمين انرژي حرارتي و روشنايي و هم بعنوان يك گزينه مناسب براي استفاده در مولدهاي احتراق داخلي، ميكروتوربينها، پيلهاي سوختي و... جهت توليد برق مورد استفاده قرار مي‌دهند. در كشورمان ايران نيز تحقيقات گسترده‎اي در زمينه كاربرد بيوگاز در حال انجام است؛ لذا استفاده از بيوگاز چشم انداز بسيار روشني را در آينده براي بخش انرژي كشور ترسيم مي‎نمايد.

شکل ‏0‑1-1- پراکندگي گاز متان در اتمسفر و آلودگي هاي زيست محيطي آن

ايران سرزمين اعجاز انرژيها است، از يك سو داراي منابع گسترده سوختهاي فسيلي و تجديد ناپذير نظير نفت وگاز است، از سوي ديگر داراي پتانسيل فراواني در زمينه انرژيهاي تجديد پذير و نو مانند انرژي خورشيدي، زمين گرمايي، باد، هيدروژن و زيست توده است. استفاده از زيست توده به عنوان يك منبع انرژي نه تنها به دلايل اقتصادي بلكه به دليل توسعه پايدار و زيست محيطي جذاب بوده و از طرفي آن را عامل تسريع در رسيدن به توسعه پايدار ميدانند. سيستم­هايي كه زيست توده را به انرژي قابل مصرف تبديل ميكنند، ميتوانند در ظرفيت­هاي كوچك به صورت ماژول بكار روند. صنايع كشاورزي، جنگلداري و فضولات دامي از ذخاير اصلي زيست توده هستند كه فرصتهاي اساسي را براي توسعه اقتصادي مناطق روستايي و دور افتاده فراهم ميكند و بعد از انرژي خورشيدي بالاترين پتانسيل انرژي را دارا مي باشد. منابع انرژي زيست توده ميتواند به شكل اصلي انرژي برق و يا حامل­هاي انرژي چون سوختهاي گازي، جامد و مايع، نياز بخشهاي مختلف در جامعه بشري را تأمين كند كه اين موضوع وجه تمايز مباحث انرژي زيست توده نسبت به ساير انرژيهاي نو مي باشد، از طرفی به اهميت انرژي در پيشرفت ملي مي توان با جديت تأکيد کرد. انرژي کانوني است که پيشرفت و صنعتي شدن هر ملتي را توسعه مي دهد. حقيقت اين است که هر تحريفي در زنجيره ي تأمين انرژي در هر نقطه اي از زمان، نتيجه در دشواري هاي جدي اجتماعي و اقتصادي دارد. اهميت انرژي در تدارک کالاها و خدمات و ارزيابي استانداردهاي زندگي نوع بشر است و نقشی که در صنايع توليدي بازي مي کند حقيقت انکار ناپذيري است.

مدارک فزاينده­اي وجود دارد که سياست هاي انرژي جهاني که استفاده­ي کارآمد از سوخت هاي فسيلي و انرژي را ارتقا مي دهند به لحاظ محيطي غير مسئولانه و غير مداوم هستند؛ زيرا آن ها باعث فساد جدي محيطي در سطوح محلي، منطقه­اي و جهاني مي گردند. محدوديت منابع فسيلي و رشد سريع مصرف انرژي در جهان از جمله عواملي است که پژوهشگران را براي دستيابي به منابع جديد و قابل تجديد انرژي ترغيب مي کند. بيوگاز توسط باکتريهاي که موجب تجزيه، پوسيدن و شکسته شدن مواد آلي در شرايط بي هوازي مي‌گردند توليد مي‌شود. به طور کلي جذب بي هوازي شامل شکست کربوهيدرات هاي پيچيده براي ايجاد زيرلايه هاي تخمير پذير است. سپس اين زيرلايه­ها دستخوش تخمير قرار مي گيرند تا پيروويک اسيد را شکل دهند. در مراحل بعدي، پيروويک اسيد با اسيد استيک واکنش مي دهد تا بيوگاز را شکل دهد. بيوگاز که منبع توده زيستي است، در انتخاب منابع جايگزين انرژي براي افراد روستايي مورد ايده الي است، بدين مفهوم که ارزان است و به لحاظ توليد و منشأ، محلي است. همچنين منبعي از انرژي است که براي چندين مورد سودمند است؛ از جمله گرم کردن، روشن کردن، ايجاد توان الکتريکي با مقياس کوچک و غيره. بيوگاز ترکيب بي رنگي از متان (60 تا 70 درصد)، دي اکسيد کربن (30-20 درصد) و مقداري سولفيد هيدروژن است.

از طرفی يکي از بهترين انرژي هاي تجديد پذير و در عين حال فراوان ترين و به صرفه ترين نوع آن بيومس مي باشد. بيومس که شامل 43% کل انرژي هاي تجديدپذیر مي باشد به موادي اطلاق ميگردد که به وسيله گياهان و مشتقات آنها توليد مي‌شود؛ و شامل گياهان جنگلي و پسمانده‌هاي آنها،‌ گياهاني که به خاطر محتواي انرژيشان در «مزارع انرژي» کاشته مي‌شوند، و همچنين کود حيواني نيز مي‌شود. بيومس (biomass) را مي‌توان شکلي از انرژي خورشيدي تصور کرد، چون که در واقع اين انرژي در نتيجه فتوسنتز و رشد گياهان حاصل مي‌شود. بهترين حالت استفاده از اين منبع انرژي، تجزيه و تبديل آن به بيوگاز مي باشد. و همانطور که بيان گرديد به مجموعه گازهاى توليد شده از تجزيه فاضلاب انسانى و صنعتي، پسمان