امکان‌سنجی فنی، اقتصادی و زیست‌محیطی جایگزینی گرمایش شهری متعارف با انرژی زمین گرمایی در ایران

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

یونس نوراللهی ¹ , حسین یوسفی ² , علی حسین رضایان ³ , هادی فارابی اصل ⁴

1 - دانشیار گروه مهندسی انرژی‌های نو و محط زیست، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران،- ایران *(مسوول مکاتبات)
2 - استادیارگروه مهندسی انرژی‌های نو و محط زیست، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران،- ایران
3 - استادیار گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران،- ایران
4 - دانشجوی دکتری مهندسی منابع انرژی، دانشگاه آکیتا، ژاپن

تاریخ دریافت : 1391/12/21 تاریخ پذیرش : 1393/12/22 تاریخ انتشار : 1395/10/01

کلید واژه: انرژی زمین گرمایی, استفاده مستقیم, برآورد اقتصادی, صرفه‌ی زیست‌محیطی, سیستم متمرکز شهری, شهر سرعین, سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS),

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: بهره‌برداری از انرژی زمین گرمایی برای گرمایش محیطی و منطقه‌ای، یکی از مناسب‌ترین و متداول‌ترین روش‌های استفاده مستقیم از حرارت زمین است که چندین دهه تجربه در مناطق وسیعی از جهان، باعث کسب اطلاعات مفیدی از نحوة اجرای پروژه‌های زمین گرمایی و نتایج حاصل گردیده است. هدف از این تحقیق جایگزینی سوختهای فسیلی در گرمایش و تامین آبگرم مصرفی ساختمان ها با انرژی تجدیدپذیر زمین گرمایی برای کاهش انتشار آلاینده های زیست محیطی می‌باشد. روش بررسی: این تحقیق به بررسی اقدامات اولیه انجام شده جهت استفاده مستقیم از انرژی زمین گرمایی پرداخته و در ادامه با استفاده از GIS و اطلس زمین گرمایی ایران، شهرهای واقع در حوزه‌های زمین گرمایی را مورد شناسایی قرار می‌دهد. سپس با بررسی میزان مصرف 4 حامل اصلی انرژی (نفت سفید، نفت کوره، نفت گاز و گاز طبیعی) در بخش خانگی، تجاری و عمومی جهت مصارف گرمایشی در شهر های یادشده پرداخته و در نهایت ملاحظات اقتصادی و زیست محیطی حاصل از جایگزینی سیستم گرمایشی متعارف با انرژی زمین گرمایی را مورد ارزیابی قرار می‌دهد. نتایج و یافته ها: نتایج نشان می‌دهد که در صورت بهره برداری از انرژی زمین گرمایی با کاربری گرمایش ساختمان ها و فضاهای خانگی، تجاری و عمومی در شهرهای واقع در حوزه‌های زمین گرمایی سالانه در مصرف بیش از 378 میلیون لیتر نفت سفید، 150 میلیون لیتر نفت گاز، 64 میلیون لیتر نفت کوره و 1370 میلیون مترمکعب گازطبیعی صرفه خواهد شد که می‌تواند برای صادرات اختصاص یافته و بیش از 725 میلیون دلار در سال عاید کشور نماید. برآورد هزینه احداث سیستم متمرکز گرمایش برای شهر سرعین نشان می‌دهد که مجموع هزینه‌ها 2/3 میلیارد تومان و هزینه تامین هر کیلووات ساعت انرژی حرارتی 107 تومان است. دوره بازگشت سرمایه برای این پروژه نیز برابر 5/3 سال برآورد شده است. استفاده از سیستم گرمایش متمرکز شهر کشور می‌تواند نه تنها بعنوان یک روش گرمایش قابل اطمینان مطرح باشد بلکه از نظر اقتصادی هم ارزان‌تر و آلودگی‌های زیست محیطی بسیار کم‌تری وارد محیط زیست می‌کند.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: The exploitation of geothermal energy for environmental and regional heating is one of the most appropriate and the most common methods of direct use of the earth heat. Having decades of experience in vast regions of the world has provided useful information on how to execute geothermal projects and the obtained findings. Methods: This study has investigated the primary conducted measures to use geothermal energy directly. Then, using GIS and Iran’s geothermal atlas, it identifies cities located in geothermal areas. Afterwards, it has investigated the consumption of the main four energy carriers (Kerosene, crude, gas oil, and natural gas) in domestic, business, and public sections for heating use in the above said cities and finally, it evaluates the economic and environmental considerations obtained from heating system replacement fitting the geothermal energy. Findings: The results show that the exploitation of geothermal energy to heat buildings and domestic, business, and public spaces in cities located in geothermal areas will consume annually more than 378 million lit of Kerosene, 159 million lit gas oil, 64 million lit of fuel oil, and 1,370 million m3lit of natural gas which can be allocated to the exports and more than 725 million dollars can be accrued annually to the country. Calculations related to the cost of establishing the urban heating concentrated system has been conducted for Sarein and it was shown that the related amount almost costs 3.2 milliard toman and the amount of providing heating energy in each Kwh costs 107 toman. The return period of the capital in the current study has been estimated 3.5 (three and a half year). The decline level of fluid temperature passing through the transferor pipes and the output of the aforementioned system (considering reinjection into the earth and the heating loss of the fluid transferor pipes) have been estimated 3 centigrade and 46 percent, respectively.    

منابع و مأخذ:

1. نوراللهی، یونس و فتوحی، منوچهر، «اصول و مبانی انرژی زمین گرمایی»، چاپ اول، انتشارات میعاد، 1381، ص142.


2. شفقی­اصل، سیدکریم و جلایر، منصور، بررسی انرژی زمین­گرمایی مشکین­شهر اردبیل در تولید برق، چهارمین همایش بهینه­سازی مصرف سوخت در ساختمان، (1384)


3. علیزاده، مجید و خلجی، مجید،. استفاده از منابع ژئوترمال جنوب سبلان (بوشلی) برای بهینه­سازی سیستم گرمایش خانه­ها در شهر اردبیل-شمالغرب ایران، سومین همایش بهینه­سازی مصرف سوخت در ساختمان. (1382)


4. پرخیال، سهیل، عبدالمحمدی، علی و کهربائیان، احمد، «انرژی زمین گرمایی»، چاپ اول، انتشارات وزارت نیرو، 1382، ص 167.


5. رضوی، سید اسماعیل، حسین­پورآزاد، حسین،. طراحی سیستم گرمایش ساختمان­ها با استفاده از انرژی زمین­گرمایی، چهارمین همایش بهینه­سازی مصرف سوخت در ساختمان (1384).


6. محمدی، راضیه و ناصری، مریم، انرژی ژئوترمال با تاکید بر وضعیت پترولوژیکی و ژئوترمال منطقه خوی-ماکو در ایران، دومین همایش زمین­شناسی کاربردی و محیط­زیست، (1385).


7. John W. Lund, Derek H. Freeston, Tonya L. Boyd., Direct Utilization of Geothermal Energy 2010 Worldwide Review, Proceedings World Geothermal Congress 2010.


8. Yosefi, H. Sachio, E. Noorollahi, Y., Geothermal potential site selection using GIS in IRAN’, Thirty-Second Workshop on Geothermal Reservoir Engineering Stanford University, Stanford, California, January 22-24, 2007


9. فرجی، محمد علی، طراحی و محاسبات فنی، اقتصادی و زیست­محیطی جهت جایگزینی سیستم گرمایش یک منطقه مسکونی از گاز شهری به انرژی زمین­گرمایی، پایان­نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات (1391).


10. نوراللهی، یونس و فرجی، محمدعلی،  پتانسیل­سنجی جایگزینی گرمایش شهری متعارف با منابع انرژی زمین­گرمایی در ایران، اولین کنفرانس بین­المللی انرژی پاک. (1389)،


11. سایت شرکت ملی گاز ایران  www.nigc.irتاریخ دسترسی07/1389.


12. دفتر برنامه­ریزی کلان برق و انرژی وزارت نیرو، ترازنامه انرژی سال 1389


13. Einar Gunnlaugsson, Hreinn Frimannson, Gunnar A. Sverrisson, District Heating In Reykjavik – 70 Years Experience, Proceedings World Geothermal Congress 2000,  Kyushu - Tohoku, Japan. (2000).


14. Leyla Ozgenera, Arif Hepbaslib, Ibrahim Dincerc, Energy and exergy analysis of geothermal district heating systems: an application, Building and Environment 40, (2005), 1309–1322.


15. Haiyan Lei and Pall Valdimarsson., Simulation of District Heating System in Tianjin, China, Geothermal Training  Programme, Orkustofnun, Grensásvegur 9, IS-108 Reykjavík, Iceland. (2010).


16. Leyla Ozgener, Arif Hepbasli, Ibrahim Dincer, Energy and exergy analysis of the Gonen geothermal district heating system, Turkey, Geothermics 34, (2005), pp: 632–645.