الغاز غير المرئي للسهول. التجديد الهيدروليكي للشبكة باستخدام الميثان الحيوي
فدولة مثل الدنمارك توفر ما يقرب من 40% من الغاز المتدفق في شبكة نقلها من خلال معالجة النفايات الحيوانية والنفايات الزراعية. ويعد هذا الإجراء جزءًا من وثيقة الاتحاد الأوروبي الشاملة لأمن الطاقة والمعروفة باسم "Repower". ومن المستهدف في هذا البرنامج أنه بحلول عام 2030، سيتم إدخال 35 مليار متر مكعب من الميثان الحيوي إلى خطوط أنابيب الغاز في هذه القارة.
السفير عرجان؛ حميد خضري؛ دكتوراه في الإدارة الصناعية
مقدمة- في هذه السلسلة من الملاحظات، كل واحدة منها مستقلة عن الأخرى، يحاول المؤلف توفير أساس للوعي العام من خلال نظرة جديدة على العلاقة بين التنمية والطاقة في إيران والعالم. الملاحظة التالية هي العدد الثاني عشر من هذه السلسلة.
في كل شتاء، ومن أجل توفير الحد الأقصى من الغاز المنزلي، يواجه تدفق تغذية البتروكيماويات وأفران الصلب وبعض الصناعات قيودًا. على الجانب الآخر من القصة، تشير تقديرات البيانات الواردة من أطلس قياس إمكانات الكتلة الحيوية في ساتبا والتقارير التحليلية لمركز أبحاث المجلس إلى أنه يتم إنتاج أكثر من ثلاثمائة ألف طن من الكتلة الحيوية الحيوانية والزراعية والحضرية القابلة للتلف يوميًا في البلاد. يتم إنتاج وإطلاق جزء كبير من هذه الثروة في نفس المحافظات التي تعاني من انخفاض الضغط.
وتشير الدراسات إلى أن إطلاق هذه الكمية من المواد العضوية ينتج سنويا أكثر من ثلاثة مليارات متر مكعب من غاز الميثان المتطاير مع عامل احترار مناخي يزيد 28 مرة عن ثاني أكسيد الكربون الذي ينبعث في الغلاف الجوي في نفس الوقت الذي يلوث فيه مصادر المياه الجوفية.
وهذه الازدواجية بين توقف الصناعات أو تقييدها بسبب محدودية إمدادات الأعلاف من جهة وهدر موارد الميثان المتبقية في السهول من جهة أخرى، تشير إلى ضرورة إعادة النظر في بنية هيكل الطاقة الكلية للبلاد لمستقبل بلا غاز أو بمحدوديته.
أظهرت التطورات الأخيرة في أسواق الغاز العالمية أن استخراج الغاز لم يعد يقتصر على التنقيب في أعماق الأرض. تجاوز عدد الوحدات النشطة التي تضخ الميثان الحيوي في خطوط أنابيب الغاز في أوروبا 1600 مركز إنتاج.
فدولة مثل الدنمارك توفر ما يقرب من 40% من الغاز المتدفق في شبكة نقلها من خلال معالجة النفايات الحيوانية والنفايات الزراعية. ويعد هذا الإجراء جزءًا من وثيقة الاتحاد الأوروبي الشاملة لأمن الطاقة والمعروفة باسم "Repower". ومن المستهدف في هذا البرنامج أنه بحلول عام 2030، سيتم إدخال 35 مليار متر مكعب من الميثان الحيوي إلى خطوط أنابيب الغاز في هذه القارة.
ومع ذلك، فإن تطوير هذه التكنولوجيا غير ممكن دون النظر في التحديات التقنية والاقتصادية. يشير النقاد دائمًا إلى بعض القضايا الرئيسية، مثل العبء المالي الناجم عن جمع النفايات المتناثرة ونقلها، والتقلبات الموسمية لإنتاج النفايات الزراعية على مدار العام، وخطر احتمال تسرب غاز الميثان في وحدات الهضم اللاهوائي.
تكمن الإجابة الهندسية لهذه المخاوف في التصميم الأمثل للمقياس. ولا ينبغي أن يعتمد بناء وحدات الميثان الحيوي على النفايات الصغيرة والمتناثرة، بل يجب أن يتركز في مراكز مركزة مثل مزارع الماشية الضخمة، ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي الكبيرة، والمجمعات الزراعية والصناعية.
كما يمكن التحكم في مسألة موسمية المخلفات الزراعية من خلال زيادة عملية التخزين (الصومعة) واعتماد استراتيجية "الهضم المشترك" مع الحمأة المستمرة والسماد الحيواني. وفيما يتعلق بمخاطر تسرب غاز الميثان، فإنه يمكن السيطرة على المخاطر الناجمة عنه من خلال استخدام معايير هندسة السلامة الصارمة وإنشاء أنظمة المراقبة.
يكمن الاختلاف الأساسي بين الغاز الحيوي الخام والميثان الحيوي المحقون في الشبكة في هندسة العمليات والمؤشرات الديناميكية الحرارية. يستخدم الغاز الحيوي الخام، الذي يتم إنتاجه من تحلل النفايات العضوية، فقط في الشعلات والمراجل البخارية والمحركات لإنتاج الكهرباء والحرارة في وقت واحد، وذلك بسبب انخفاض نقاء الميثان ووجود الرطوبة والمركبات المسببة للتآكل. لكن في وحدات التكرير المتقدمة، مع استخدام الأغشية الفاصلة وأنظمة الامتصاص السطحي، تصل نسبة نقاء غاز الميثان إلى أكثر من 97%، ويمكن استخدام هذا الغاز صناعيا. وبطبيعة الحال، من خلال إجراء حسابات التكلفة والعائد، من الممكن استخدام كلا النوعين من هذه الطاقة في صناعات البلاد.
وقد اقتصرت التجارب المحلية في مجال الهضم اللاهوائي (مثل وحدة مصفاة فيروزبهرام بقدرة 7.2 ميجاوات) على إنتاج الكهرباء، كما أصبح هناك شعور بالفراغ في حقن الميثان الحيوي في شبكة الغاز أو استخدامه الصناعي.
وتتجلى الأهمية الأساسية لهذا التوجه عندما نرسم خريطة نقل الغاز للبلاد عند التقاطع مع قطبي الزراعة وتربية الحيوان والصناعات الغذائية. وتمتد شرايين نقل الغاز بشكل أساسي من الحقول الجنوبية إلى المحافظات الشمالية، وبعد قطع مسافات طويلة تواجه انخفاضًا حادًا في الضغط في نهاية الخط في الشتاء.
يمكن أن يؤدي الإنتاج المحلي واستخدام الميثان الحيوي في مراكز الاستهلاك الصناعي في وسط أو شمال البلاد إلى تحسين التوازن الهيدروليكي للنظام دون الحاجة إلى بناء خطوط أنابيب.
إن التنفيذ الدقيق لهذه الاستراتيجية واستخدام فوائدها الجانبية القيمة مثل "السماد المهضوم" (الديجيستيت) كبديل كامل للأسمدة الكيماوية والامتثال للمعايير البيئية يتطلب الرجوع إلى أطلس الكتلة الحيوية الشامل لساتبا وإجراء دراسات جدوى أكثر شمولاً.
ويبدو أن السبب الرئيسي لعدم قبول هذا النوع من الوقود يكمن في هيكل تسعير الطاقة المدعومة في البلاد. وطالما أن الغاز الأحفوري متاح للصناعات بسعر منخفض، فلن يكون هناك حافز لاستثمار القطاع الخاص.
ويتطلب تغيير هذا الوضع إصلاح تسعير الطاقة وإعادة تعديل أسعار الغاز خلال ساعات الذروة على أساس تكلفة الفرصة البديلة الحقيقية. ويتطلب تحقيق هذا الهدف استخدام الأدوات القانونية القائمة، مثل استخدام قدرة المادة 12 من قانون إزالة العوائق أمام الإنتاج، وإنشاء سوق لشهادات الميثان الأخضر، وإبرام عقود الشراء الثنائية بين الشركات المصنعة والصناعات الكبيرة.
إذا كانت هذه الآليات مرتبطة بضمان إمدادات الغاز الصناعي في فصل الشتاء، فإن الميثان الحيوي يمكن أن يعوض جزءًا من عجز الغاز في البلاد خلال ذروة الاستهلاك ويخلق تدفقًا مستدامًا للطاقة من النفايات الملوثة اليوم.