English 

   
 

خبر

راهكارهاي اقتصادي و مديريتي بهينه سازي مصرف انرژي بخش كشاورزي

راهكارهاي اقتصادي و مديريتي بهينه سازي مصرف انرژي بخش كشاورزي

باتوجه به مواردي كه در طراحي سيستم هاي آبياري تحت فشار باراني وموضعي در سطح استان كردستان مشاهده مي گردد مي توان راهكارهاي مربوطه جهت كاهش يا بهينه سازي مصرف انرژي در بخش كشاورزي را در دودسته كلي زير طبقه بندي نمود:

1-       تجديد نظر در سياست هاي دولتي در توسعه سيستم هاي آبياري تحت فشار

2-       تجديد نظر در روش طراحي سيستم هاي آبياري تحت فشار در شركت هاي مشاور وطراح

هركدام از اين موارد را مي توان به موارد مختلفي بصورت جزئي تري تفكيك نمود.

 

سياست هاي بخش دولتي در بهينه سازي مصرف انرژي بخش كشاورزي

مديران ارشد آب ، برق و كشاورزي بخش دولتي به عنوان يك سياستگذار كلان مي توانند با اتخاذ سياست هاي هوشمندانه و جامع تر به كاهش رشد شتابان و بي رويه مصرف انرژي در كشور كمك شاياني نمايند. در اين زمينه موارد زير قابل ذكر است:

1-       مديريت به هم پيوسته در بخش آب ، انرژي وكشاورزي : سياست گذاري جامع نگر در بخش هاي مختلف دولتي مرتبط با مسائل مديريتي آب ، انرژي و كشاورزي مي تواند راهكار موثري در بهينه سازي پروژه ها و اجراي پروژه هايي با راندمان بالاي مصرف انرژي باشد ( اميني, ع., & قادري بايه, م. 1391) به عنوان مثال سازمان جهادكشاورزي و يا شركت هاي آب منطقه اي در طرح هاي توسعه شبكه هاي آبياري تحت فشار مي بايست اولويت ها و سياست هاي خود را باتوجه به رويكرد كاهش مصرف انرژي برق تغيير دهند و در طرح هاي توسعه مديريت آب رويكرد يكپارچه و مشتركي اتخاذ نمايند. به عنوان مثال در حالي كه شبكه ثقلي اراضي پاياب يك سد توسط شركت آب منطقه اي در دست مطالعه يا اجراست نبايد سازمان جهادكشاورزي به دنبال تخصيص آب از درياچه اين سد براي توسعه باغات در اراضي ملي بالادست به روش پمپاژ نمايد چراكه در حالي كه اراضي ديم در پاياب سد به روش ثقلي وجود دارد حذف وعدم النفع اين اراضي و توسعه باغات در اراضي بالادست و تحميل هزينه ساليانه برق پمپاژ از لحاظ اقتصادي در مقابل گزينه آبرساني ثقلي توجيه پذير نيست.

2-       حمايت بخش دولتي از توسعه منابع انرژي مدرن در سطح مزرعه: سياست ديگري كه بخش دولتي براي بهينه سازي مصرف انرژي مي تواند دنبال نمايد حمايت از كشاورزان در بهره گيري از منابع انرژي مدرن و تجديد پذير است به نحوي كه بخشي از تسهيلات سامانه هاي نوين آبياري تحت فشار به اين حوضه اختصاص يابد. منابعي همچون صفحات خورشيدي ، بيوفول ها ، ميكروتوربين هاي آبي و توربين هاي بادي،...بايد مورد حمايت وترويج بخش دولتي چه از لحاظ فني و چه اقتصادي قرار گيرد.

3-       لزوم بررسي توجيه پذيري اقتصادي پروژه از لحاظ ميزان مصرف انرژي در طول عمر مفيد پروژه: در اين راستا بايد تحليل اقتصادي پروژ هاي آبياري تحت فشار به بخشي از دفترچه طراحي افزوده شود و اهميت اين بررسي پررنگ تر گردد تا از اجراي سيستم هاي غيراقتصادي جلوگيري شود. در واقع بايد سياستي اقتصادي در ارتباط با ميزان سقف حداكثر ارتفاع پمپاژ و سطح اراضي تحت پوشش شبكه آبياري تحت فشار اتخاذ گردد به بيان ديگر بايد تعيين گردد براي يك هكتار از اراضي حداكثر تا چه ارتفاع پمپاژ آبي اقتصادي وپذيرفتني است.

 

سياست هاي بخش خصوصي در بهينه سازي مصرف انرژي بخش كشاورزي

طراحان ومهندسان بخش خصوصي نيز مي توانند ديدگاه ميزان مصرف انرژي را نيز در طراحي هاي خود مدنظر قرار داده و همراستا با افزايش تعرفه برق و هدفمند سازي يارانه ها در بخش كشاورزي با طراحي صحيح وروش هاي نوين به بهينه سازي مصرف انرژي در بخش كشاورزي كمك نمايند. از جمله مواردي كه مهندسان طراح سيستم هاي آبياري تحت فشار مي توانند مدنظر قرار دهند عبارتند از:

1-       تهيه برنامه زمان بندي صحيح آبياري[1]: طراحي سيستم هاي آبياري تحت فشار براساس ماه پيك مصرف صورت مي گيرد ولي بايد در نظر داشت كه كاركرد سيستم در مراحل اوليه يا انتهايي رشد گياه هميشه حداكثر نبوده ونيازي به كار سيستم پمپاژ وآبياري با حداكثر توان در تمام فصل رشد نمي باشد. معمولا كشاورزان در تمام فصل رشد از حداكثر توان سيستم بهره مي گيرند كه اين كار هم باعث هدررفت آب و هم هدررفت انرژي مي گردد. راه حل چنين مشكلي ارائه يك برنامه زمانبندي براي تمام فصل رشد و نه تنها براي ماه پيك مصرف مي باشد تابراساس آن كشاورزان به آبياري بپردازند.

2-       كارهاي ترويجي و آموزش حين بهره برداري سيستم هاي آبياري تحت فشار: تعرفه هاي برق براساس نوع فعاليت يا كاربري آن به تعرفه هاي خانگي، عمومي، صنعتي، كشاورزي و ساير مصارف تقسيم مي شوند. تعرفه ها متناسب با تفاوت هاي فصلي و منطقه اي تغيير مي كنند (به عنوان مثال در فصل تابستان وافزايش تقاضا براي بار مصرفي، بهاي برق مشتركين عمومي، كشاورزي، صنعتي و ساير مصارف افزايش مي يابد). طي شبانه روز ، تقاضاي مصرف برق متفاوت است به گونه اي كه از حوالي غروب خورشيد به مدت چند ساعت، اكثريت مصرف كنندگان در مدار هستند و تقاضاي برق به حداكثر خود مي رسد. در واقع در اين ساعات كه ساعات اوج مصرف ناميده مي شود، مصارف عمده خانگي و نيز روشنايي معابر و محوطه ها به كليه مصارفي كه از ساعات قبل وجود داشت،افزوده شده و باعث افزايش چشمگير تقاضاي برق ميگردد. برهمين اساس تعرفه مصرف برق در ساعات مختلف شبانه روز نيز تفاوت دارد.معمولا كشاورزان از چنين امري مطلع نيستندبه عنوان مثال از جمله اقدامات به منظور بهينه سازي مصرف برق در بخش كشاورزي ميتوان به ابلاغيه صادره از سوي معاونت امور برق و انرژي به كليه شركتهاي توزيع در سال 1389 اشاره كرد كه به موجب آن چنانچه مشتركان كشاورزي در چهار ساعت اوج بار از برق استفاده ننمايند، برق مصرفي ايشان در بيست ساعت ديگر شبانه روز رايگان منظور ميشود. فلذا بايك كار ترويجي مي توان به عنوان مثال ساعات استراحت سيستم آبياري را به ساعات اوج پيك مصرف برق در شبانه روز موكول نمود تا در هزينه برق مصرفي كشاورز وفشار به شبكه برق سراسري كشور جلوگيري شود.

3-       تجديد نظر در انتخاب پمپ ها: معمولا طراحان سيستم هاي آبياري تحت فشار در سطح استان كردستان اطلاعي از ارتفاع ديناميكي چاه هاي آب نداشته و تنها براساس كل ارتفاع ديناميك[2]ي شبكه آبياري به انتخاب پمپ ها مي پردازند. كه اين كار در عمل موجب انتخاب پمپ نامناسبي مي گردد كه در نقطه اوج راندمان منحني پمپ كار نمي كند كه اين مسئله خود باعث هدررفت انرژي در بخش پمپاژ مي گردد. راه حل اين مسئله الزام به انجام آزمايش تست پمپاژ چاه و تعيين ارتفاع ديناميكي چاه و در اختيار گذاشتن اين اطلاعات براي مهندس طراح مي باشد. حدود 20 درصد برق توليدي دنيا و حدود 25 تا 50 درصد برق مصرفي بسياري از واحدهاي صنعتي توسط پمپ ها مصرف مي شود. پس تغييرات و بهينه سازي كاركرد و بهره برداري پمپ ها بر ميزان كاهش مصرف انرژي بخش پمپاژ ميتواند بسيار موثرباشد.  (شايسته, 4 اسفند 1389)

4-       پمپاژ چند مرحله اي و مخازن ميانراهي: در توسعه سيستم هاي آبياري تحت فشار در سطح وسيع(بيشتر از 100 هكتار) خصوصا در اراضي شيب دار بايد به اين مسئله توجه نمود كه اغلب پمپاژ كل آب به يك استخر در بالادست تمام اراضي خصوصا با در نظر گرفتن هزينه هاي انرژي ساليانه پمپاژ به صرفه نيست. استفاده از پمپاژ هاي كوچك واستخرهاي ميانراهي علاوه بر كاهش مصرف انرژي ساليانه پمپاژ باعث كاهش نياز به استهلاك انرژي آب در شبكه آبياري تحت فشار با فشارشكن و.. مي گردد.به عنوان مثال اغلب در بلندمدت هزينه هاي اوليه احداث دو ايستگاه پمپاژ كوچك ميانراهي و دو استخر ميانراهي  اقتصادي تر از هزينه هاي ساليانه انرژي مصرفي پمپاژ آب در يك ايستگاه پمپاژ بزرگ مي باشد.

5-       استفاده از آب پاش هاي با فشار كاركرد كمتر: اغلب در استان كردستان در طراحي سيستم هاي آبياري باراني خصوصا در روش كلاسيك ثابت يا آبپاش متحرك از آبپاش هايي با فشار كاركرد 40 متر تا 60 متر ارتفاع معادل آب استفاده مي گردد. طراحي سيستم براساس تامين فشار 4 تا 6 اتمسفر براي چنين آبپاش هايي موجب بالارفتن فشار در كل شبكه و ايجاد ارتفاع پمپاژ بالاتري مي گردد. مي توان با نزديك كردن فواصل لوله هاي فرعي از آبپاش هايي با فشار كاركرد ودبي كمتري استفاده كرد وهزينه ساليانه انرژي پمپاژ را كاهش داد.علاوه براين افزايش هزينه اوليه تعداد لوله هاي فرعي را مي توان با كاهش قطر لوله ها باتوجه به كاهش فشار كل شبكه (بدليل استفاده از آبپاش هاي با فشار كاركرد كمتر )جبران نمود.

6-       توسعه ميكروتوربين هاي آبي: انرژي برق آبي به عنوان سومين منبع توليدكننده برق و همچنين مهمترين انرژي تجديدپذير مولد برق در جهان محسوب مي شود. بيشترين مزيت استفاده از نيروگاههاي برق آبي عدم نياز به استفاده از سوختهاي فسيلي، طول عمر بيشتر و هزينه ساخت كمتر اين نيروگاهها نسبت به ساير نيروگاهها ميباشد. استفاده از انرژي جرياني رودخانه اي جهت توليد برق در ايران متداول تر مي باشد، بدين ترتيب كه با ساخت سدهاي مخزني ضمن توليد برق، ميتوان از آب ذخيره شده در پشت آن نيز براي مصارف كشاورزي و شهري استفاده نمود. البته اين نيروگاهها معايبي از جمله تغيير در اكوسيستم منطقه احداث سد، جابه جايي جمعيت و غيره را هم در پي دارد. همچنين هزينه بالاي ساخت سدهاي مخزني و تأسيسات برق آبي و همچنين خسارات زيست محيطي ناشي از اجراي طر حهاي برق آبي بزرگ، از جمله عواملي هستند كه مانع از پيشرفت آنها به ويژه در كشورهاي در حال توسعه مي گردند. از اين رو، توجه به طر حهاي كوچك برق آبي به ويژه در كشورهاي در حال توسعه با در نظر گرفتن مزاياي اين طرح ها (عمر طولاني، كاركرد قوي، اقتصادي بودن، ماهيت تجديدپذير انرژي توليد شده، چند منظوره بودن، توسعه مناطق روستايي، كاهش تلفات انرژي شبكه هاي سراسري، توجيهات زيست محيطي و غيره) امكان استفاده از آنها را با رعايت معيارهاي اقتصادي براي اين كشورها، امكان پذيرتر مي نمايد.يكي از راهكارهاي ديگر توليد انرژي در سطح مزرعه و بازيابي انرژي مستهلك شده در شبكه وخودكفايي سيستم آبياري تحت فشار با كاربرد ميكروتوربين ها در شبكه مي باشد. در واقع اين پتانسيل هاي آبي از اختلاف ارتفاع 1 تا 200 متر و مقدار آبدهي چند ليتر در ثانيه تا چند متر مكعب در ثانيه و در نتيجه از ظرفيت چند كيلووات تا چند مگاوات وجود دارند. لازم به توضيح است كه نيروگاههاي با ظرفيت بزرگتر از 100 مگاوات را نيروگاه آبي بزرگ، نيروگاههاي با ظرفيت بزرگتر از 10 تا 100 مگاوات را نيروگاه آبي متوسط، نيروگاههاي با ظرفيت بزرگتر از 1 تا 10 مگاوات را نيروگاه آبي كوچك، نيروگاههاي با ظرفيت بزرگتر از 100 تا 1000 كيلووات را نيروگاه آبي ميني، نيروگاههاي با ظرفيت بزرگتر از 10 تا 100 كيلووات را نيروگاه آبي ميكرو و كمتر از آن را نيروگاه آبي پيكو گويند.

 توسعه استفاده از اين سيستم ها در كشور هاي مختلف نتايج مثبتي به همراه داشته است. به عنوان مثال در آفريقاي جنوبي طبق جدول شماره 1 شاهد روند توسعه نيروگاه هاي آبي با حمايت بخش دولتي مي باشيم. ( Klunne, 2012)

 در اراضي شيب دار وخصوصا در باغات و در سطح اراضي بزرگ كه نياز به فشار شكن به عنوان مستهلك كننده انرژي مي باشد مي توان با استفاده از ميكروتوربين ها به جاي استهلاك انرژي به بازتوليد انرژي پرداخت. در واقع با اين كار ضمن حذف هرينه فشارشكن ها مي توان قسمتي از انرژي مصرف شده جهت پمپاژ را در نقاطي از شبكه بازيابي نمود.

 

جدول شماره 1: خلاصه پروژه هاي نيروگاه هاي آبي در كشور آفريقاي جنوبي

 

 

نتيجه‌گيري

در تحقيق حاضر به ارائه راهكارهايي عملي وموثر در تغيير سياست انرژي بخش كشاورزي در دو سطح دولتي و خصوصي با تكيه بر تجارب موجود در طراحي سيستم هاي آبياري و ايستگاه هاي پمپاژ در سطح استان كردستان خواهيم پرداخت. بطور خلاصه راهكارهاي ارائه شده در سطح عمومي ودولتي شامل:      مديريت به هم پيوسته در بخش آب ، انرژي وكشاورزي، حمايت بخش دولتي از توسعه منابع انرژي مدرن در سطح مزرعه و راهكارهاي ارائه شده در بخش خصوصي و جامعه مهندسان طراح سيستم هاي آبياري و پمپاژ شامل: تهيه برنامه زمان بندي صحيح آبياري، كارهاي ترويجي و آموزش حين بهره برداري سيستم هاي آبياري تحت فشار، تجديد نظر در انتخاب پمپ ها، پمپاژ چند مرحله اي و مخازن ميانراهي، استفاده از آب پاش هاي با فشار كاركرد كمتر، توسعه ميكروتوربين هاي آبي مي باشد.



[1] Irrigation Scheduling

[2] Total Dynamic Head(T.D.H)

 
 
 
 
 

مهندسين مشاور سپيتاطرح
ايران، سنندج، فاز دوم شهرك سعدي، خيابان شهيد طهماسبي
تلفكس: 33665676-33668200 (087) كدپستي: 54785-66179

Powered By JiroCMS