يُعدّ توليد الكهرباء من الغاز الحيوي في المصانع استراتيجيةً رائدة لتحقيق الاكتفاء الذاتي من الطاقة، إذ ترتكز على 3 محاور رئيسة، هي: الإدارة البيئية الآمنة للمخلفات العضوية، وتأمين مصدر طاقة مستدام، وخفض النفقات التشغيلية بشكل ملموس.
في هذا المقال، نتناول مراحل توليد الكهرباء من الغاز الحيوي في المصانع من الجانب التكنولوجي، مع تسليط الضوء على الجوانب الفنية والاقتصادية لهذا المشروع، الذي يوفّر طاقة خضراء نظيفة ومستدامة.
يمكن توليد الكهرباء من الغاز الحيوي بالمصانع عن طريق إحداث التفاعل ويتم استخدام الغاز الناتج في توليد الطاقة الكهربائية، وتعتبر هذه الطريقة في إنتاج الطاقة الكهربائية من طرق إنتاج الطاقة المتجددة، حيث يمكننا الحصول على المادة الحيوية بشكل دائم و تمر عملية توليد الكهرباء من الغاز الحيوي بالمصانع بخطوات هندسية دقيقة لضمان أعلى كفاءة:
أ. تجميع وتحضير المواد الخام
تعتمد المصانع (خاصة الغذائية، الورق، والمجازر) على فضلات التصنيع، مياه الصرف الصناعي العضوية، أو بقايا المحاصيل. يتم تقطيع هذه المواد وخلطها لتصبح “حساءً” متجانسًا يسهل هضمه.
ب. الهضم اللاهوائي (Anaerobic Digester)
هو قلب المنظومة، عبارة عن خزان ضخم معزول تمامًا عن الهواء. يتم تسخين الخليط (عادة لدرجة 35-38 مئوية) وتقليبه لتبدأ البكتيريا في تكسير المادة العضوية وإنتاج الغاز و يوجد العديد من أنظمة الهضم اللاهوائي المتوافر حالياً، إليكم أهم أربع طرق مستخدمة حاليا حول العالم.
- بحيرة هضم لاهوائي مغطاة – Covered Anaerobic Lagoon Digester:يتم تغطية بحيرة صغيرة بغطاء محكم الإغلاق مع وجود أنابيب لاستعادة غاز الميثان الناتج وتوجيهه لجهاز احتراق، وتستخدم بعض الأنظمة خلية واحدة مشتركة للهضم والتخزين.
- الهضم بسد التدفق – Plug Flow Digester:جهاز الهضم هذا هو عبارة عن خزان مستطيل الشكل مدفأ بشكل جيد ومحكم الإغلاق ولا يقوم بخلط المواد العضوية ويستخدم بشكل رئيسي في هضم المنتجات العضوية لمزارع الألبان و يتم جمع الروث وإدخاله في الخزان حيث يتم تحليله أثناء مروره بالخزان ويتم تغطية الخزان بغطاء كتيم
- الخلط التام – Complete Mix : يعد نظام الخلط التام تقنية متقدمة مصممة لتحقيق نوعية أفضل وكمية أكبر من الغاز الحيوي و ينتج هذا النظام الغاز الحيوي من أنواع مختلفة من الفضلات العضوية بحيث تشكل الفضلات الصلبة منها نسبة 3- 10%، ولتحسين عملية إنتاج الطاقة يتم تسخين الفضلات وخلطها بشكل جيد لضمان مستوى عالي من انتشار البكتيريا ويتم وضع طبقة كتيمة فوق الوعاء الحاوي على الخلاط لمنع تسرب الغاز الحيوي.
-
الهضم الجاف – Dry Digester: يتم تجميع النفايات في صوامع تشبه صوامع الحبوب مبنية من الإسمنت أو الحديد و مغلقة بغطاء صلب ويعمل الهضم الجاف بنفايات صلبة تشكل نسبة 20 – 42% من إجمالي النفايات، مما يتيح بهذه الطريقة الجمع بين الأسمدة الحاوية على نسبة عالية من المواد الصلبة وبقايا المحاصيل مع السماد السائل والركائز المشتركة.
ج. تنقية الغاز (Gas Scrubbing)
الغاز الخارج من الهاضم يحتوي على شوائب (مثل بخار الماء وكبريتيد الهيدروجين) قد تسبب تآكل المحركات. يتم تمريره عبر وحدات فلترة لإزالة هذه الشوائب ورفع تركيز الميثان.
د. توليد الطاقة (نظام التوليد المشترك CHP)
يتم ضخ الغاز المنقى إلى محرك احتراق داخلي مرتبط بمولد كهربائي.
-
الكهرباء: تُستخدم لتشغيل خطوط الإنتاج في المصنع.
-
الحرارة: المحرك ينتج حرارة عالية، يتم استردادها عبر مبادلات حرارية لاستخدامها في عمليات التصنيع أو تسخين الهاضم نفسه، وهو ما يسمى Combined Heat and Power (CHP).
أنواع محطات توليد الكهرباء من الغاز الحيوي
توصيف عمل المحطات المشتركة ضمن مستويين:
- المستوى المنزلي (مستوى المنشآت الصغيرة): تكون استطاعة النظام عادة حوالي 5 كيلوواط كهربائي (5kWe – Kilowatts Electrical) وهنا يتم توليد الحرارة والكهرباء وتغذية المنشأة ويمكن بيع الفائض من الإنتاج إلى الشبكة الكهربائية ويسمى هذا المستوى بـ Micro co-generation.
- المستوى الشبكي: تكون استطاعة النظام أكثر من 5KWe وأقل من 500KWe ويتم تغذية الشبكة الكهربائية من هذه المحطات وتعمل بحيث تشكل لأحمال القاعدة من منحني الحمل (الأحمال المنخفضة) من كهرباء وحرارة.
3. أهمية توليد الكهرباء من الغاز الحيوي بالمصانع
توليد الكهرباء من الغاز الحيوي بالمصانع هو عملية مستدامة تعتمد على إعادة تدوير المخلفات العضوية لإنتاج طاقة نظيفة وله فوائد عديدة مثل .
- تقليل فاتورة الكهرباء والوقود التقليدي بشكل ضخم.
- التخلص من المخلفات التي كان المصنع يدفع رسومًا لنقلها أو معالجتها.
- الحصول على شهادات خضراء (Green Certificates) وتحسين صورة المصنع بيئيًا.
- الفضلات المتبقية بعد إنتاج الغاز (Digestate) تعتبر سمادًا عالي الجودة يمكن بيعه.
الفوائد الاقتصادية لعملية توليد الكهرباء من الغاز الحيوي بالمصانع
يعدّ توليد الكهرباء من الغاز الحيوي بالمصانع توجهاً استراتيجياً يجمع بين الاستدامة البيئية والربحية الاقتصادية، خاصة للمصانع التي تنتج مخلفات عضوية مفيدة.
-
خفض تكاليف الطاقة: تعد الطاقة أحد أكبر بنود الإنفاق في المصانع. إنتاج الكهرباء ذاتياً يقلل الاعتماد على الشبكة الحكومية ويحمي المصنع من تقلبات أسعار الطاقة.
-
التخلص الاقتصادي من النفايات: بدلاً من دفع مبالغ طائلة لشركات نقل ومعالجة المخلفات العضوية، يقوم المصنع بمعالجتها داخلياً وتحويلها إلى وقود مجاني.
-
عائد إضافي من المنتجات الثانوية: ينتج عن عملية التخمير اللاهوائي (Anaerobic Digestion) مادة تسمى “المهضوم” (Digestate)، وهي سماد عضوي عالي الجودة يمكن للمصنع بيعه للمزارع المجاورة أو استخدامه في مساحاته الخضراء.
-
بيع فائض الكهرباء: في كثير من الدول، يمكن للمصانع ربط وحدات توليد الغاز الحيوي بالشبكة القومية وبيع الفائض من الكهرباء، مما يخلق مصدراً ثابتاً للدخل.
-
الاستفادة من الحرارة المهدرة (توليد مشترك): توليد الكهرباء من الغاز الحيوي بالمصانع من خلال محركات الغاز التي تنتج كهرباء وحرارة في آن واحد. يمكن للمصنع استخدام هذه الحرارة في عمليات التسخين الصناعي أو الغلايات، مما يوفر تكاليف وقود إضافية.
ختاماً، يعد توليد الكهرباء من الغاز الحيوي بالمصانع أكثر من مجرد وسيلة لتوفير الطاقة؛ إنه تحول جذري نحو الاقتصاد الدائري. فمن خلال تحويل المخلفات العضوية من عبء بيئي إلى مورد حيوي، تضرب المصانع عصفورين بحجر واحد: تقليل الانبعاثات الكربونية وتحقيق الاكتفاء الذاتي من الطاقة توليد الكهرباء من الغاز الحيوي بالمصانع اليوم ليس خياراً، بل هو استراتيجية ضرورية لضمان استمرارية الصناعة في عالم يتجه بسرعة نحو الحلول الخضراء.
فيديو .. أول محطة كهرباء من النفايات
المراجع :
- توليد الطاقة الكهربائية بالغاز الحيوي – solarabic
- تحويل الغاز الحيوي إلى كهرباء نظيفة.. تقنية جديدة تقلب المعادلة – attaqa
اقرأ أيضا :
- طرق إنتاج الغاز الحيوي : 4 مراحل تقنية لتحويل النفايات إلي طاقة متجددة
- إدارة النفايات الصناعية لإنتاج الغاز الحيوي: 4 مراحل لتوليد طاقة نظيفة
-
تحويل الكتلة الحيوية لمصدر طاقة مستدام : 3 مسارات لدعم النمو الاقتصادي
