شبکه آب و فاضلاب
شبکه آب و فاضلاب
 سهم انرژی های نو در سبد مصرف انرژی کشور در حال حاضر کمتر از 1 درصد است در صورتی که متوسط انرژی های نو در دنیا به 20 درصد رسیده است و ایران دارای رتبه 52 در بین 60 کشور است. از سوی دیگر تعهدات بین المللی کشورمان به کاهش تولید گازهای گلخانه ای و همچنین معضلات زیست محیطی کشور، اهمیت توسعه کاربرد انرژی های تجدید پذیر را دو چندان می نماید. یکی از مهمترین شاخه های انرژی های تجدیدپذیر انرژی های آبی است. یکی از مهمترین نکاتی که تاکنون نسبت به آن توجه لازم صورت نگرفته است، انرژی قابل بازیابی از شبکه ها و سیستم های آبرسانی است. این نوع انرژی همواره و در همه شرایط در دسترس خواهد بود و مانند انرژی های خورشیدی، بادی، موجی و ... تابعی از عوامل و شرایط فیزیکی، آب و هوایی و ... نیست و میتواند منبعی پایدار از انرژی پاک فراهم آورد. بنابراین ارائه روشی نوین برای استفاده از این پتانسیل نهفته در شبکه‌های آبرسانی به عنوان منبعی جدید از انرژی پاک و تجدیدپذیر، مهم‌ترین هدف این طرح بوده است. 
مهمترین فاکتور در تأمین آب مورد نیاز مشترکین سیستم های آبرسانی و شبکه های توزیع آب، تضمین هد انرژی و هد فشار است. در بسیاری از موارد در این سیستم ها، هد فشار بیش از حد می تواند منجر به شکست تجیهزات شبکه مانند پمپ، لوله ها، شیرها و ... گردد. رایج ترین شیوه برخورد با هد فشار مازاد در شبکه، تعبیه شیرهای فشار شکن در شبکه است تا به صورت موضعی این هد کاهش یابد، و انرژی مازاد مستهلک گردد. از سوی دیگر شبکه های آبرسانی ممکن است با افت فشار و انرژی مواجه باشند که در این صورت وجود پمپ به منظور تامین دیماندهای شبکه ضرورت پیدا خواهد کرد. این امر علاوه بر هزینه خرید و نگهداری از پمپ، نیاز به تامین انرژی الکتریسته پمپ را نیز در بر دارد. طرح حاضر با هدف بازیابی انرژی مازاد موجود در شبکه های توزیع آب و مصرف آن در نقاط مواجه با افت فشار ارائه شده است. این طرح علاوه بر آنکه می تواند بستری برای تولید انرژی تجدیدپذیر آبی تهیه نماید می تواند کاهش قابل ملاحظه ای در میزان انرژی مورد نیاز شبکه ایجاد نماید. در این طرح انرژی هیدرولیکی مازاد موجود در جریان آب از طریق میکروتوربین های آبی به انرژی مکانیکی تبدیل و سپس به صورت انرژی الکتریکی (هیدروالکتریسیته) بازیابی می گردد. دستاورد دیگر این طرح ایجاد امکان تصمیم سازی در مورد موقعیت بهینه قرارگیری این سیستم پیشنهادی و نیز مقدار پتانسیل انرژی تخمینی قابل بازیابی است که با اضافه شدن جعبه ابزار (اپلیکیشن) آنلاین مدیریت سیستم پیشنهادی، اطلاعات از هر جز سیستم به صورت آنلاین دریافت، پردازش و ارائه می گردد. این سیستم قادر است تا با اضافه شدن در مسیر خط لوله موجود جریان، در محدوده های مختلف آبی به بازیابی انرژی از سیستم آبرسانی بپردازد. تکنولوژی سیستم پیشنهادی شامل دو جزء اصلی توربین و ژنراتور است. هرگاه که توربین در اثر عبور جریان آب در لوله ها به چرخش درآید، انرژی مکانیکی توسط ژنراتور موجود در مسیر آب به انرژی الکتریکی تبدیل می گردد. با کاربرد تجهیزات بسیار ساده و مرسوم در شبکه های آبرسانی همچون تبدیل های انقباضی و انبساطی، زانویی و ... میتوان میزان استحصال انرژی را به چندین برابر مقدار اولیه افزایش داد. لازم به ذکر است اگر به هر دلیلی مسیر جریان تعبیه شده برای بازیابی و دریافت انرژی دچار اختلال شود به گونه ای که تامین انرژی دیگر ممکن نباشد، مسیر دیگری در سیستم توربین پیشنهادی تعبیه خواهد شد که عبور جریان آب مختل نشود. این عمل از طریق اضافه نمودن یک جریان بایپس (By-pass) صورت خواهد گرفت.   
 
 
 لازم به ذکر است کاربرد محصول ارائه شده در این طرح محدود به شبکه های آبرسانی نخواهد بود و می توان با اندک تغییراتی در سیستم محصول پیشنهادی، به بازیابی انرژی از سایر سیستم های سیالاتی، همچون شبکه های انتقال نفت و گاز پرداخت. معمولا به علت فشار هیدرولیکی بسیار بالا در شبکه های انتقال نفت و گاز، انتظارمی رود میزان انرژی بیشتری قابل بازیابی باشد. لازم به ذکر است مستندات مربوط به طرح پیشنهادی (تصاویر و جداول طراحی) و کسب رتبه اول ملی در جشنواره ملی انرژی های تجدیدپذیر و فایل های ارائه آن به پیوست الصاق شده است. 
 نتایج حاصل از مدل‌های شبیه‌سازی شده و نیز مطالعات امکان‌سنجی نشان می‌دهد که این سیستم قادر است تا با اضافه شدن در مسیر خطوط لوله آب موجود در شبکه آبرسانی شهر تهران، به بازیابی 10 تا 400 کیلووات برای محدوده‌های پایین و 300 تا 2000 کیلووات توان برای محدوده‌های بالا از جریان بپردازد. مطالعات امکان‌سنجی استحصال انرژی هیدرولیکی از 43 عدد شیر فشارشکن موجود در شرکت آب و فاضلاب منطقه 1 شهر تهران، نشان‌دهنده قابلیت بازیابی توان هیدرولیکی مینیممKw 706 از شبکه است. بر اساس مدل سازی ها و مطالعات انجام شده می توان میزان تخمینی MW 1000توان انرژی پاک از شبکه آبرسانی شهر تهران بازیابی نمود. با احتساب روزانه 5 ساعت مفید استحصال انرژی، می‌توان سالانه برق 1800 مشترک خانگی را تامین نمود. این درحالی است که تاکنون شبکه های توزیع آب فقط به عنوان یکی از بخش های مصرف کننده انرژی قملداد می شده اند. به عنوان مثال مصرف برق شبکه‌های آب 5 درصد کل مصرف انرژی در کشورهای انگلستان و امریکاست که معادل با مصرف سالانه 75 میلیارد کیلووات ساعت در امریکاست که ارزشی حدود 4 میلیارد دلار دارد. در کشور انگلستان نیز سالانه 4/4 میلیارد کیلووات ساعت انرژی برق در شبکه‌های توزیع آب استفاده می شود که معادل با 200 میلیون پوند در سال 2007 بوده است. روش پیشنهادی که قابلیت استحصال چشمگیر انرژی از ظرفیت مازاد شبکه را دارد نه تنها می تواند سهم این میزان مصرف انرژی و هزینه متناظر آن را کاهش دهد بلکه باعث می شود تا شکست های مکانیکی اجزای شبکه آبرسانی در اثر فشار هیدرولیکی مازاد نیز به حداقل برسد. از سوی دیگر نیاز به سرمایه گذاری بیشتر برای خرید تجهیزات و انرژی پمپ ها به حداقل میرسد. 
 
 نمونه ای از نتایج میدان فشار در مدل شبیه سازی شده :
 
 نتایج میزان توان هیدرولیکی قابل استحصال از طرح پیشنهادی :
 
 
تاریخ به روز رسانی:
1400/03/03
تعداد بازدید:
430
كليه حقوق اين وب سايت متعلق به دانشگاه خواجه نصير الدين طوسي ميباشد.