راهکارهای کاهش چشمگیر مصرف آب در نیروگاه‌های حرارتی

به گزارش اقتصاد معاصر؛ نیروگاه‌های حرارتی از مهم‌ترین تأمین‌کنندگان برق هستند، اما در کنار این نقش حیاتی، به آب فراوانی هم به‌ویژه برای خنک‌سازی نیاز دارند. همین وابستگی باعث شده است که این نیروگاه‌ها در بسیاری از کشورها، از جمله ایران، به یکی از بخش‌های مهم مصرف‌کننده آب تبدیل شوند. موضوع زمانی جدی‌تر می‌شود که بدانیم ایران در بسیاری از مناطق با محدودیت منابع آب، خشکسالی و فشار فزاینده بر سفره‌های آبی روبه‌رو است. در چنین شرایطی، هر بخشی که بتواند مصرف آب خود را کاهش دهد، در عمل به پایداری بیشتر منابع آبی کمک کرده است. از سوی دیگر، تداوم فعالیت نیروگاه‌ها نیز به دسترسی مطمئن به آب وابسته است و اگر این منبع کاهش یابد، عملکرد این تأسیسات هم ممکن است با مشکل روبه‌رو شود.

اهمیت این موضوع فقط به مقدار آب مصرفی محدود نمی‌شود. بخشی از آب مصرف‌شده در نیروگاه‌ها به‌صورت تبخیر از دست می‌رود، بخشی تخلیه می‌شود و بخشی نیز ممکن است به‌دلیل نشت یا سرریز هدر برود. علاوه بر این، اگر پساب‌های نیروگاهی به‌درستی مدیریت نشوند، می‌توانند به منابع آبی و محیط‌زیست آسیب بزنند. به همین دلیل، پژوهش درباره روش‌های کاهش مصرف آب در نیروگاه‌ها فقط یک مسئله فنی نیست، بلکه به مدیریت منابع، اقتصاد و حفاظت از محیط‌زیست هم مربوط می‌شود. در سال‌های اخیر، استفاده از روش‌هایی مانند بهبود مدیریت مصرف، تصفیه آب و بازچرخانی آن و کاهش هدررفت، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است، زیرا این راهکارها می‌توانند بدون توقف تولید برق، فشار بر منابع آب را کمتر کنند.

در همین زمینه، حسین ساسانی، استادیار گروه مهندسی محیط‌زیست دانشکده مهندسی عمران و معماری دانشگاه شهید چمران اهواز، به همراه یک همکار هم‌دانشگاهی، پژوهشی درباره امکان کاهش مصرف آب در نیروگاه حرارتی شهید مدحج اهواز انجام داده‌اند. این پژوهش به‌صورت متمرکز بررسی کرده است که آیا با چند اقدام فنی و مدیریتی می‌توان مصرف آب این نیروگاه را به سطحی مناسب‌تر رساند یا نه.

محققان با استفاده از داده‌های عملیاتی نیروگاه، ابتدا میزان مصرف آب را در بخش بخار بررسی کردند و سپس مسیرهای اصلی اتلاف آب را شناسایی کردند. در مرحله بعد، سه راهکار اصلی برای کاهش مصرف آب مورد ارزیابی قرار گرفت: افزایش چرخه غلظت یا COC، تصفیه آب تخلیه با روش اسمز معکوس یا R۰O و تعویض لوورهای ضدپاشش.

چرخه غلظت به زبان ساده به این معنا است که از آب در گردش، پیش از تخلیه، استفاده بیشتری شود تا میزان آب دورریز کاهش یابد. اسمز معکوس هم روشی شناخته‌شده برای تصفیه آب است که می‌تواند بخشی از آب تخلیه‌شده را دوباره قابل استفاده کند. لوورهای ضدپاشش نیز قطعاتی هستند که به کاهش پاشش و پرت آب در سیستم خنک‌کننده کمک می‌کنند.

نتایج این بررسی نشان دادند که مصرف آب نیروگاه شهید مدحج حدود ۳ مترمکعب به‌ازای هر مگاوات ساعت تولید برق است؛ رقمی که از میانگین نیروگاه‌های حرارتی ایران، یعنی ۲/۲ مترمکعب به‌ازای هر مگاوات ساعت، بیشتر است. این یافته نشان می‌دهد که این نیروگاه از نظر مصرف آب، ظرفیت بهبود قابل توجهی دارد. همچنین تحلیل جزئی‌تر مشخص کرد که بیشترین سهم اتلاف آب مربوط به تبخیر است که ۵۴ درصد از کل هدررفت را شامل می‌شود. پس از آن، تخلیه با ۳۰ درصد، نشت و سرریز با ۱۵ درصد و پرتاب آب با یک درصد قرار دارند. این توزیع نشان می‌دهد که بخش زیادی از اتلاف آب در فرآیندهای مشخص و قابل شناسایی رخ می‌دهد.

محققان همچنین نشان دادند که اجرای ترکیبی سه راهکار پیشنهادی می‌تواند مصرف آب نیروگاه را تا ۳۵ درصد کاهش دهد. بر اساس محاسبات این مطالعه، این کاهش معادل رسیدن به حدود ۲ مترمکعب آب به‌ازای هر مگاوات ساعت است؛ عددی که به هدف‌گذاری‌های بهینه نزدیک‌تر است. افزون بر این، چنین کاهشی می‌تواند سالانه بیش از دو میلیون و چهارصد هزار مترمکعب در تامین آب صرفه‌جویی کند. از نظر اقتصادی نیز برآورد شده است که این میزان کاهش مصرف، سالانه حدود ۲۲ میلیارد تومان صرفه‌جویی در هزینه تأمین آب به همراه دارد. پژوهشگران تأکید کرده‌اند که این یافته‌ها می‌تواند مبنایی برای بررسی وضعیت در نیروگاه‌های مشابه هم باشد.

اهمیت این نتایج که در «فصلنامه علوم و مهندسی آب و فاضلاب» وابسته به انجمن آب و فاضلاب ایران انتشار یافته‌اند، فقط در عددهای فنی خلاصه نمی‌شود. طبق اطلاعات تکمیلی این پژوهش، میزان آب صرفه‌جویی‌شده می‌تواند آب مورد نیاز روزانه ۴۴ هزار نفر را تأمین کند. این مقایسه کمک می‌کند تا ابعاد واقعی موضوع برای عموم روشن‌تر شود. وقتی یک نیروگاه بتواند با چند اقدام مشخص، چنین حجمی از مصرف آب را کاهش دهد، در عمل هم به مدیریت بهتر منابع آب کمک می‌کند و هم بخشی از هزینه‌های خود را پایین می‌آورد. به همین دلیل، این دست پژوهش‌ها می‌توانند برای برنامه‌ریزان صنعت آب و برق اهمیت عملی داشته باشند.

البته در پژوهش به برخی محدودیت‌ها نیز اشاره شده است. داده‌های بررسی‌شده فقط مربوط به نیروگاه شهید مدحج اهواز بوده و بنابراین تعمیم مستقیم نتایج به همه نیروگاه‌ها نیازمند مطالعات بیشتر است. همچنین سناریوهای پیشنهادی در قالب محاسبات و تحلیل‌های مقایسه‌ای ارزیابی شده‌اند و اجرای آزمایش‌های پایلوت یا میدانی می‌تواند در آینده دقت و اعتبار نتایج را بیشتر کند. پژوهشگران پیشنهاد کرده‌اند که در آینده، ارزیابی اقتصادی دقیق‌تر، بررسی دوره بازگشت سرمایه، هزینه‌های بلندمدت و نیز اثرات محیط‌زیستی این راهکارها با جزئیات بیشتری مطالعه شود. همچنین مدیریت پساب حاصل از واحد اسمز معکوس نیز می‌تواند موضوع مهمی برای تحقیقات بعدی باشد./ایسنا