توليد الطاقة الكهربية من الغاز الحيوي

د/صلاح الدين عبد الرحمن الصفتي

أمكن باستخدام الغاز الحيوي المُنتج توليد الطاقة الكهربية باستخدام مولدات تعمل بالبيوجاز حيث يمكن للمتر المكعب منه توليد طاقة كهربائية تتراوح من 1.3 إلى 1.5 كيلو وات في الساعة، وبالفعل فقد تم تشغيل أول مُنشأة للطاقة في بلدة باسدورف بولاية براندنبورج في شرق ألمانيا لتوليد الغاز الحيوي من فضلات الدجاج وخليط من الذرة والعُشب وتحويله إلى تيار كهربي وحرارة للتدفئة، حيث بلغت تكلفة تلك المُنشاة حوالي عشرة ملايين يورو. تعتمد هذه المُنشأة للطاقة على فضلات الدجاج بنسبة  70% في توليد الطاقة، حيث تقوم بتحويل زرق الدجاج وخليط من الذرة والعُشب إلى تيار كهربائي وحرارة للتدفئة وسماد. وساهمت الوزارة الاتحادية للبيئة بمبلغ 930 ألف يورو في هذا المشروع، والذي يُعد الأول من نوعه في ألمانيا. تجدر الإشارة إلى أن مُنشآت الغاز الحيوي المعروفة حتى الآن لا تستخدم أكثر من 30% من زرق الطيور في توليد الطاقة لأن ارتفاع نسبة النتروجين الناتجة عن استخدام كميات كبيرة من فضلات الطيور يتطلب بالتبعية استخدام كميات كبيرة من الماء، وهذا يُعد شيئاً غير مرغوباً. وقد تم تطوير مُنشأة خاصة لصالح شركة جوت الزراعية الألمانية، تقوم بفصل النيتروجين والرمال والعناصر الغذائية من زرق الدجاج، ليتم استخدامها كسماد، وبالتالي تقنين استخدام المياه وإنتاج الغاز الحيوي والسماد كل على حدا بكفاءة. تعتزم شركة جوت الألمانية تحويل نحو ما يقرب من 25 ألف طن من فضلات الدجاج المُضاف إليها خليط من الذرة والعُشب سنوياً إلى طاقة، عن طريق تشغيل مزرعتين من الدجاج بطاقة 35 ألف طائر بكل مزرعة.

 الأهمية الاقتصادية للغاز الحيوي (البيوجاز)

1-     يُمكن استخراج كميات هائلة من الغاز الحيوي خلال 15 يوماً.

2-     مصدر جديد للطاقة لا يُصاحبه تلوث للبيئة مع استخدامه.

3-  يُستخدم الغاز في توفير طاقة كهربية أو حرارية، حيث تتراوح الطاقة الحرارية الناتجة منه ما بين 3170 إلى 6625 كيلو كالوري للمتر المُكعب، تبعاً لمُحتواه من غاز الميثان، والذي تختلف نسبته بالمخلوط الغازي تبعاً لنوع المواد المُتخمرة وكفاءة تشغيل وحدة البيوجاز . تكفي الطاقة الناتجة عن احتراق المتر المُكعب من الغاز الحيوي على سبيل المثال تشغيل جرار زراعي زنة 3 طن لمسافة قدرها 2.8 كم، أو تشغيل دفاية مزارع دواجن طولها 60 سم لمدة ساعتين.

4-     يتخلف عن عملية إنتاجه سماد عالي الجودة (سائل وجاف) يعمل على تحسين خصائص التربة الزراعية.

5-  يتخلف عن عملية إنتاجه علف عضوي عالي القيمة الغذائية، خصوصاً عند استخدام أحشاء الطيور أو الدم أو بقايا الذبح أو الطيور النافقة.

6-     لا تحتاج عملية إنتاجه عمالة أو مهارات خاصة.

7-     نادراً ما يحتاج جهاز إنتاج الغاز إلى صيانة.

8-  الغاز الحيوي الناتج غير سام وعديم اللون وله رائحة الغاز الطبيعي، وسرعة اللهب عند اشتعاله 35 سم في الثانية أي أبطأ من الغاز الطبيعي، مما يجعله بديلاً أكثر أمناً.

9-  يُنتج المتر المُكعب الواحد من روث الحيوان حوالي 3 م3 بيوجاز، بينما يُنتج المتر المُكعب الواحد من زرق الدواجن حوالي 5 م3 بيوجاز، لذا يبدو زيادة كفاءة إنتاج الغاز الحيوي من زرق الطيور مُقارنة بروث الحيوانات الكبيرة.

10-الطاقة اللازمة لتشغيل الجهاز عبارة عن موتور صغير قوته ربع حصان فقط.

في تقرير صدر حديثاً للباحث Karellas وأخرون (مايو 2010م) يهدُف إلى تقدير الجدوى الاقتصادية لإنتاج الغاز الحيوي (بيوجاز) من ثلاثة مصادر مُختلفة: الفضلات الطازجة للخنازير وتبن القمح والجليسرول (الذي تخلف كمُنتج ثانوي عند تصنيع الديزل الحيوي)، بلغت كمية الطاقة الصافية الناتجة عن تلك المصادر الثلاثة سنوياً حوالي 31.6 مليون كيلووات/ساعة، وقد بلغ الدخل السنوي الناتج عن بيع الغاز الحيوي ما يقرب من 3 مليون يورو، حيث يشمل هذا الدخل العائد الناتج عن بيع الكهرباء المُتولدة عن الغاز الحيوي وعائد بيع الكومبوست (السماد) الناتج عن عملية إنتاج الغاز الحيوي. ومن هذا التقرير يتضح تعدد مصادر إنتاج الغاز الحيوي، فقد يتم إنتاجه من أصل عضوي (فضلات الخنازير) أو من المُخلفات الثانوية الناتجة عن عمليات التصنيع (الحليسرول) أو من مُخلفات المحاصيل الزراعية (التبن)، كما تُظهر النتائج تحول ما يُمكن وصفه بالمُخلفات المُهملة إلى طاقة ثم إلى نقود تجلب المزيد من الدخل على صاحب المُنشأة، علاوة على الحصول على مصدر أخر من مصادر الطاقة البديلة في ظل الحديث دوماً عن الخوف من نضوب مصادر الطاقة الحالية مع مرور الزمن والتي من أهمها النفط.       

<!--<!--<!--