امکان کاهش 61 درصدی آب مصرفی نیروگاه‌های حرارتی
گروه انرژی| مهدی نیکوئی|
افت 50 درصدی بارش‌های کشور، مشکلات آبی فراوانی به بار آورده و بر تمام بخش‌های مصرف‌کننده آب کشور اثر گذاشته است: کشاورزی در بسیاری از مناطق کشور و در راس آنها در حوزه زاینده‌رود به طور کامل غیرممکن شده و کشت برنج نیز تقریبا در تمام استان‌های غیرشمالی کشور ممنوع شده است؛ بسیاری از صنایع مجبور شده‌اند تا به دنبال صرفه‌جویی 20درصدی از آب مصرفی خود باشند و حتی همین آب را هم از پساب‌ها تامین کنند؛ در نهایت نیز تامین آب شرب در تابستان برای شهروندان بسیاری از شهرها با چالش مواجه شده و احتمال قطعی و حتی جیره‌بندی آب شرب مصرفی گاهی به گوش می‌رسد. اما کمبود آب و تحلیل رفتن منابع آبی امکان تامین پایدار انرژی را نیز در هاله ابهام فرو برده است. علاوه بر آنکه 14درصد از برق تولیدی کشور در نیروگاه‌های برقابی تولید می‌شود، سایر نیروگاه‌ها(جز نیروگاه‌های بادی) نیز کم و بیش برای فعالیت‌های خود نیاز به آب دارند و بدون صرفه‌جویی خطر تعطیلی آنها و تجربه خاموشی نیز کشور را تهدید می‌کند. در چنین شرایطی نگاه به تجربه کشورهای دیگر و اقدامات آنها می‌تواند راهگشای صنعت آب و برق باشد. در سال 2012 هند وضعیت مشابهی با امروز ایران را تجربه می‌کرد. در آن زمان اقدامات مختلفی انجام شد که علاوه بر کاهش مصرف آب در نیروگاه‌های حرارتی این کشور صرفه‌جویی‌های مالی بسیاری هم تحقق یافت و هند از خاموشی گریخت. گزارش اسکاپ، کمیسیون اقتصادی و اجتماعی سازمان ملل متحد در امور آسیا و اقیانوسیه را در این باره می‌خوانید:
ظرفیت تولید برق هند از سال 1947تا 2012 رشدی باور نکردنی داشت. ظرفیت تولید برق این کشور در سال 1947 اندکی بیش از یک هزار مگاوات در ساعت بود که این رقم به حدود 200هزار مگاوات در ساعت در سال 2012 رسید. علاوه بر این میزان براساس برنامه‌ریزی‌ها قرار بود که به سرعت بر ظرفیت کنونی تولید برق این کشور هم افزوده شود و طرح‌های جدیدی در راه بود. با این حال کاهش میزان سرانه آب در دسترس، کمبود آب، افزایش روزافزون رقابت‌ها بر سر آب و در نهایت ارتباط آب و انرژی امکان تامین برق این کشور را با خطر مواجه کرد. در چنین شرایطی نیاز بود تا سیاست‌ها، فناوری‌ها و اقدامات مدیریتی خاصی برای بهره‌وری آب در حوزه نیرو در پیش گرفته شود تا نیازهای توسعه هند تامین شوند.
در سال 2012 نیروگاه‌های حرارتی هند، تامین‌کننده 66 درصد از برق این کشور بودند و تقریبا 88 درصد از مصرف آب صنایع این کشور را به خود اختصاص می‌دادند. با این حال درحالی که تقاضا رشد می‌کرد، بهره‌وری آب در صنعت این کشور همچنان پایین بود. در چنین شرایطی دولت هند، برنامه‌یی جدید با عنوان «ماموریت ملی آب» شروع کرد که هدف آن افزایش 20درصدی کارایی مصرف آب بود.
کارایی مصرف آب در بخش نیرو، اهمیت زیادی داشت. 79درصد از نیروگاه‌های جدید حرارتی و برقابی قرار بود که در مناطق کم‌آب هند ساخته شوند و کمبود منابع آبی، ریسک تامین نیرو را افزایش داده بود. به عنوان مثال در پی کمبود آب در سال‌های 2010و 2011 میزان تولید برق نیروگاه‌های حرارتی هند حدود 4.4تریلیون وات ساعت کاهش یافت که برابر با تامین برق مورد نیاز 1.3میلیون خانوار بود. در سال 2007 نیز یکی از بزرگ‌ترین نیروگاه‌های واقع در ایالت ماراشترا مجبور شد تا فعالیت‌های خود را در پی کاهش بارش‌ها و آب ناکافی به حالت تعلیق درآورد. با توجه به آنکه انتظار می‌رفت، میزان رشد مصرف و تولید انرژی در هند حدود 4.2درصد در سال باشد، فشار بر منابع آبی بیش از این نیز افزایش می‌یافت. در همین زمان گرمایش جهانی و تغییر اقلیم شرایط را حادتر کرده و بر میزان آب‌های سطحی و زیرزمینی در دسترس اثرات قابل توجهی گذاشته بود.
شناسایی مشکل و اقدامات مورد نیاز
برای شناسایی مشکلاتی که در نیروگاه‌های حرارتی هند وجود داشت و اقداماتی که باید برای رفع آنها صورت می‌گرفت، هیات‌های مختلفی از ارزیابان برخی از بزرگ‌ترین نیروگاه‌های حرارتی هند به کار گرفته شدند. ارزیاب‌ها میزان تامین آب و شبکه‌های توزیع، تراز آب، مصرف کلی و جزئی آب، کیفیت و وی‍ژگی‌های آب و در نهایت نقاط دارای نشت از بین برنده آب را بررسی کردند. نتایج این بررسی‌ها شناسایی فرصت‌هایی برای حفاظت از آب و راهکارهایی برای بازیابی و بازچرخانی آب بود تا بتوان با استفاده چند باره از منابع، کارایی آب را در نیروگاه‌ها افزایش داد.
25درصد از نیروگاه‌های حرارتی هند همچنان به رویه‌های پیشین خود ادامه می‌دادند و از منابع آبی تنها یک بار در برج‌های خنک‌کننده خود بهره می‌بردند. سیستم‌های خنک‌کننده آنها نیازمند جریان دایمی آب بود و مصرف آب در آن 30تا 50 برابر میزان مصرف آب در آن دسته از برج‌های خنک‌کننده بود که دارای «چرخه بسته» بودند و بارها و بارها از آب در دسترس استفاده می‌کردند. در این نوع از برج‌های خنک‌کننده حالتی شبیه رادیاتور خودرو وجود دارد که آب به چرخش درمی‌آید و تنها برای جبران تبخیر است که گاهی اندکی آب تصفیه شده به سیستم اضافه می‌شود. استفاده چند باره در سیستم‌های چرخه بسته و گردش بسیار آن به همراه افزایش چرخه‌های تمرکز آب
(cycles of concentration) باعث می‌شود تا علاوه بر میزان مصرف آب هزینه‌های آن نیز به طور چشمگیری کاهش یابد.
40درصد از کل آب شیرین مصرفی در نیروگاه‌های حرارتی هند به فرآیند مدیریت خاکستر‌تر اختصاص می‌یافت؛ فرآیندی که در آن آب گل‌آلود دوغاب مانندی از ترکیب خاکستر و آب به دست می‌آمد و به حوضچه‌ها و سدهای ضایعات انتقال داده می‌شد. میزان هدررفت آب در این فرآیند بسیار بالا بود و به 50 تا 80 درصد می‌رسید. در این فرآیند لازم بود کار بازیافت و از بین بردن نشتی‌ها انجام شود تا نرخ مصرف آب کاهش یابد. تنها با کاهش یک درصدی نرخ خاکستر، آب می‌شد در هر ساعت 60 مترمکعب در مصرف آب صرفه‌جویی کرد. علاوه بر آن نیروگاه‌ها می‌توانستند از سیستم خاکستر خشک استفاده کنند که به طور کامل نیاز به مصرف آب را برای مدیریت خاکسترها از بین می‌برد.
بازیافت موثر پساب‌ها نیز می‌توانست مصرف آب شیرین را بین 18تا 26درصد کاهش دهد؛ چراکه با کاهش املاح و سطح جامدات محلول می‌توان آن را در بسیاری از فرآیندها مانند مدیریت خاکستر، مدیریت زغال‌سنگ و بازچرخانی استفاده کرد. علاوه بر آن ارزیاب‌های آب از این موضوع پرده برداشتند که نیروگاه‌های 3هزار مگاواتی می‌توانند با بازیافت پساب‌های خود سالانه 17.9میلیون مترمکعب در آب و 72میلیون روپیه(1.1میلیون دلار) در منابع مالی خود صرفه‌جویی کنند. به عنوان مثال هزینه اجرای یک سیستم بازیافت و بازاستفاده آب که میزان املاح و ذرات جامدات را تا 60 واحد در میلیون کاهش دهد حدود 130میلیون روپیه(2میلیون دلار) است. این سیستم همچنین حدود 17میلیون روپیه(170هزار دلار) هزینه عملیاتی و نگهداری دارد. اما راه‌اندازی چنین سیستمی به حدی هزینه‌ها را کاهش می‌داد که کمتر از 3سال سرمایه‌گذاری‌های آن به ثمربخشی می‌رسید.
با اجرای اقدامات بیان شده در بالا، صرفه‌جویی بالقوه در منابع آبی روزانه 81 هزار مترمکعب بود که مجموع سالانه آن به 65.2 میلیون مترمکعب می‌رسید. این ارقام به معنای آن است که 61 درصد صرفه‌جویی در آب مصرفی نیروگاه‌های حرارتی هند هدف‌گذاری شد. منفعت مالی ناشی از این میزان کاهش مصرف آب نیز برابر با 261میلیون روپیه(حدود 4.2میلیون دلار) در سال بود.
نیاز به یک رویکرد یکپارچه
برای کاهش ردپای آب در تولید برق، نیاز است تا بر کل زنجیره ارزش تمرکز شود و سیاست‌ها، فناوری‌ها و اقدامات مدیریتی هم بهبود یابند. نهادهای سیاست‌گذار هند، معیارها و اهدافی برای کارایی آب در نیروگاه‌های این کشور تعیین کردند. برای آنکه معیارهای تعیین شده از نظر فنی عملی باشند، نیاز است تا بررسی‌های بیشتری انجام شده و جزئیات ترازهای آب و نقاط هدررفت آن شناسایی شوند. به طور کلی فناوری هر نیروگاه تعیین‌کننده میزان مصرف آب آن است. از این رو به این موضوع اشاره شد که افزایش کارایی و بهبود عملکرد عملیاتی از طریق اتوماسیون به‌کارگیری سیستم‌های اطلاعات مدیریت و سیستم‌های کنترل متمرکز یکی از بهترین استراتژی‌هایی است که می‌توان در پیش گرفت. هر چند چنین اقدامات و استراتژی‌هایی هنوز تبدیل به رویه‌های متداول در نیروگاه‌های هند نشده‌اند، حضور مستمر ارزیاب‌ها و فعالیت‌های آنها در چارچوب سیاست‌های هر نیروگاه می‌تواند باعث افزایش دانش و آگاهی کارکنان آن نیروگاه شده و در نهایت به افزایش کارایی آب بینجامد.
