بررسی فنی و اقتصادی تولید انرژی تجدیدپذیر از بیوگاز تولید شده در تصفیه خانه های فاضلاب (مطالعه موردی: شرکت آبفا مشهد)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه پژوهشی اقتصاد، سازمان جهاددانشگاهی خراسان رضوی، مشهد، ایران.

2 دانشجوی دکتری اقتصاد، گروه پژوهشی اقتصاد، سازمان جهاددانشگاهی خراسان رضوی، مشهد، ایران

3 کارشناس ارشد عمران، مدیر دفتر انرژی شرکت آب و فاضلاب مشهد، مشهد، ایران.

4 کارشناس ارشد عمران، مدیرعامل شرکت فرآیند زیست پویا، مشهد، ایران.

5 کارشناس ارشد اقتصاد، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

6 دکتری اقتصاد، کارشناس شرکت آب و فاضلاب مشهد، مشهد، ایران

چکیده
تولید انرژی یکی از مهمترین نیازهای کنونی جهان است، کاهش منبع سوختهای فسیلی و ناترازی انرژی، نیاز به تولید انرژیهای تجدیدپذیر را دو چندان نموده است. یکی از منابع تجدیدپذیر، تولید انرژی حاصل از بیوگاز پسماندها می‌باشد. در این تحقیق بیوگاز حاصل از لجن فاضلاب شهری، برآورد شده و میزان برق تولیدی آن محاسبه و با توجه به قیمت برق تجدیدپذیر و هزینه‌ها و درآمدهای اجرای چنین پروژه‌ای، محاسبات آن در اکسل پیاده‌سازی شد. برای آنکه نتایج، قابل‌تعمیم به هر شرایطی و هر موقعیتِ مکانی و زمانی باشد، اکسل «کاربردوست» بوده و بر اساس اصول مندرج در مراجع علمی، مشخصات موردنیاز برای تولید انرژی، در آن پیاده‌سازی شد. کاربر (یا تصمیم‌گیرنده و یا سرمایه‌گذار)، با واردکردن مشخصات لازم، در خروجی، میزان برق تولیدی و میزان درآمد حاصل از آن را مشاهده می‌نماید و سپس با محاسبه میزان هزینه ثابت و هزینه متغیر سالانه و وارد نمودن آن در اکسل، در خروجی، شاخص‌های اقتصادی مانند قیمت تولیدشده هر کیلووات، نرخ بازده داخلی (IRR)، دوره بازگشت سرمایه، ارزش حال خالص پروژه (NPV)، مشاهده می‌نماید. نمونه این تحقیق یکی از تصفیه خانه‌های فاضلاب شهر مشهد است، نتایج نشان داد که قیمت تمام شده برق به این روش، برابر 36318 ریال برای هر کیلووات بوده که در مقایسه با متوسط نرخ خرید برق تجدیدپذیر در سال 1402 که برابر 21800 ریال است؛ توجیه پذیری اقتصادی اجرای چنین پروژه‌ای را برای سرمایه‌گذار از بین خواهد برد، لذا پیشنهاداتی در این زمینه در تحقیق ارائه گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


منابع
[1] Pokhrel, S., Amiri, L., Poncet, S., Sasmito, A. P., & Ghoreishi-Madiseh, S. A, Renewable heating solutions for buildings; a techno-economic comparative study of sewage heat recovery and Solar Borehole Thermal Energy Storage System, Energy and Buildings, Vol. 259, Article 111892, 2022.
[2] Eurostat, Percentage population connected to the sewage system, www.europa.eu/eurostat/databrowser/view/ten00020/default/table?lang=en. Accessed, 2022.
[3] Farouk, H., Lang, A., Tahir, F., & Al-Ghamdi, S. G, Sewage wastewater: A potential energy source for boosting power generation in the Khartoum state of Sudan, Energy Reports, Vol 8,  pp. 384-389, 2022.
[4] MLIT (Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism), Water and waste water, 2020.
[5] Israel Bernardo S. PobleteOfélia de Queiroz F. AraújoJosé Luiz de Medeiros, Sewage-water treatment with bio-energy production and carbon capture and storage, Chemosphere, Vol. 286, Part 2 Article 131763, 2022.
[6] Liu, H., Qiao, H., Liu, S., Wei, G., Zhao, H., Li, K., & Weng, F, Energy, environment and economy assessment of sewage sludge incineration technologies in China, Energy, Vol. 264, Article 126294, 2022.
[7] Wang, K., & Nakakubo, T, Strategy for introducing sewage sludge energy utilization systems at sewage treatment plants in large cities in Japan: A comparative assessment, Journal of Cleaner Production, Vol. 316, Article 128282, 2021.
[8] arotenuto, A., Di Fraia, S., Massarotti, N., Sobek, S., Uddin, M. R., Vanoli, L., & Werle, S., Predictive modeling for energy recovery from sewage sludge gasification, Energy, Vol. 263, Part B, Article 125838, 2022.
[9] Hameledar, M., Yousefi, H., Nooralhi, Y., and Fahimi H., R., Taking advantage of the potentials of the water and sewage industry for distributed production. clean energy, Journal of Ecohydrology; Vol. 5, No. 4, pp. 1147-1160, 2017. (In Persian)
 [10] Ghanbari, R., Rezazadeh, S., Dadovand, A., and Kamrani, M., Investigating the necessity of using renewable energy with the approach of measuring the potential of energy extraction from urban sewage biomass. Conference of power plants of the country Hormozgan, 2013. (In Persian)
[11] Yavari, Z., Shi'i, H.; Nadafi, K.; Izanlou, H.; Khazaei, M., and Mahmoudian, M. H., Investigating the production of electricity from synthetic wastewater treatment in microbial fuel cells. Journal of Qom University of Medical Sciences; Vol. 6, No. 4, pp. 96-103.2011. (In Persian)
 [12] Mozhari, E.; Mozafari, M., H., and Esfandiari, R., Use of sewage treatment plant sludge in electricity production. Scientific-expert quarterly journal of renewable and new energies; No. 2, pp. 45-49.2013. (In Persian)
 [13] Salmani, F., Amiri-Rad, E., and Salimi, M., Feasibility of building two units of simultaneous production of heat and electricity with 
biogas in Kashan urban wastewater treatment plant. Journal of mechanical engineering, Vol. 47, No. 3, pp. 325-331,2016. (In Persian)
 [14]Sadeghi, Z., Mehdizadeh, S., Hari, H., Economic and environmental evaluation of energy production from sewage in Kerman, Journal: Research of Agricultural Economy, Vol. 8, No. 2, pp. 113-131.2015. (In Persian)
 [15] Faridizad, Gh.; Abdulzadeh Sh., Elham and Bankdarpour, B., High rate activated sludge process: new insights for energy recovery from urban wastewater, Journal of Iranian Chemical Engineering, Vol.19, No.113, pp. 28-46. 2019. (In Persian)
 [16] Gilani, H., and Sahibi, H., Sewage sludge supply chain with water and energy interrelationship under disturbance conditions: A stable scenario-based model, Journal: Supply Chain Management, Vol. 23, No. 72, pp. 55-70.2023. (In Persian)
[17] Badlians Gh., Gakig and Kashi Tarash Isfahani, Z., Investigation and evaluation of sewage sludge as a source of living biomass for energy production. The first national conference on environmental protection and planning, 2013. (In Persian)
[18[ Porzaki, A., Investigation Of The Possibility Of Energy Extraction In The Sewage Network, research project, consultant: Sepehr Arian Negin Pjohan Innovation Company, employer: Mashhad Water and Wastewater Company, 2023. (In Persian)
[19] Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering; Treatment And Reuse: McGraw-Hill, pp.80-90, 2003.
[20] Chahartaghi, M., Technical and economic feasibility of changing sludge aerobic system to anaerobic system in Khin Arab and Altimur treatment plants, Shahrood University of Technology, pp. 9-13, 2018. (In Persian)
[21] Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), Guidelines for National Greenhouse Gas, pp.1–20, 2006.
[22] Skoonjad M. M., Engineering Economics, Economic Evaluation of Industrial Projects, Amirkabir University of Technology Publications, pp. 8-60, 2013. (In Persian)
[23] A C. Shen, Pilot-scale Study on Anaerobic Digestion Applied to a Saline Industrial Waste Activated Sludge, pp. 18-40, 2008.

  • تاریخ دریافت 03 شهریور 1403
  • تاریخ بازنگری 18 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش 21 اسفند 1403