بسته های عملیاتی صرفه جویی انرژی در صنایع
در تعریف بخش صنعت باید گفته شود که کلیه فعالیت های اقتصادی که محصول آن کالای فیزیکی بوده و عموماً با روش های مدرن و بکارگیری فناوری و ترکیبی از نهاده های سرمایه، نیروی کار، مواد اولیه و انرژی صورت می گیرد، بخش صنعت را تشکیل می شوند. همچنین طبقه بندی بین المللی ISIC در دسته بندی فعالیت های صنعتی، مدل سازی و ساختار بندی این بخش کمک خواهد نمود. بخش صنعت در سال 1392 با سهم 27.4 درصد از کل مصارف نهایی انرژی کشور، به نظر می رسد دارای همان وزن از انتشار دی اکسید کربن در سمت تقاضا را بر عهده داشته باشد. تحلیل های عمیق تر و دقیق تر بعد از مدل سازی مشخص خواهد شد. از طرف دیگر، بخش صنعت مقدار زیادی خوراک جهت اکسیداسیون در فرآیندهای تولید فولاد و خوراک جهت پتروشیمی مصرف می کند. بخش صنعت به دليل مولد بودن و اشتغالزايي بالاو همچنين گسترش صنايع انرژي بر در سال هاي اخير يکي از مقاصد اصلي جريان انرژ در سمت تقاضا بوده است. از طرف ديگر سياست کلان انرژي کشور در اين بخش همانند سایر بخش ها، بر مبناي جايگزيني فرآورده هاي نفتي با گاز طبيعي بوده است که به دليل افزايش فزاينده تقاضاي گاز طبيعي در بخش خانگي و تجاري و ساير، همچنين افزايش ارزش ذاتي گاز طبيعي و همگرا شدن آن به نفت، احتمالاً اين سياست در آينده با احتياط بيشتري اجرا خواهد شد. صنایع کشور به دو دسته صنایع انرژی بر و صنایع کمتر انرژی بر در کنار طبقه بندی ISIC تقسیم بندی می شود. در جدول زیر طبقه بندی بخش صنعتی نمایش داده شده است که مدل سازی کلیه دسته های آن برای فرآیند برآورد انتشار گازهای گلخانه ای بسیار زمانبر و پرهزینه بوده و در هنگام مدل سازی اغماض های منطقی صورت خواهد گرفت.
ردیف | شرح سیستم ها/بسته های یکپارچه صرفه جویی انرژی در صنایع | صنعت هدف | نوع فعالیت |
1 | بسته عملیاتی ایجاد صرفه جویی انرژی در مجتمع های پتروشیمی کشور | صنایع پتروشیمی |
1- ممیزی انرژی 2- تحلیل و شبیه سازی و ارزیابی جامع فنی با پلتفرم MEASUR 3- ارزیابی جامع فنی- مالی با RETSCREEN 4- تهیه طرح EPC آماده سرمایه گذاری و اجرا (از راهکارها و راه حل منتخب شناسای شده و تایید شده) 5- ثبت و اخذ تاییدیه طرح در بازار بهینه سازی انرژی- در صورت موافقت کارفرما |
2 | بسته عملیاتی ایجاد صرفه جویی انرژی در پالایشگاه های گاز کشور | پالایشگاه های گاز، شیرین سازی ها , NGLها | |
3 | بسته عملیاتی ایجاد صرفه جویی انرژی در پالایشگاه های نفت | پالایشگاه های نفت | |
4 | بسته عملیاتی ایجاد صرفه جویی انرژی در صنایع آهن و فولاد | صنایع آهن و فولاد |
جدول1- رسته بندی زیربخش های صنعتی بر مبنای ISIC
ردیف |
کد آیسیک |
رشته فعالیت |
گروه |
1 |
1520 |
توليد فراوردههاي لبني |
1 |
2 |
1542 |
توليد قند و شكر |
1 |
3 |
1545 |
نان و غلات |
1 |
4 |
1711 |
آمادهسازي و ريسندگي الياف منسوج ـ بافت منسوجات |
1 |
5 |
1712 |
تكميل منسوجات |
1 |
6 |
1810 |
توليد پوشاك به استثناي پوشاك از پوست خزدار |
1 |
7 |
2101 |
توليد خمير كاغذ و كاغذ و مقوا |
1 |
8 |
2698 |
توليد آجر - فشاری |
1 |
9 |
2710 |
توليد محصولات اوليه آهن و فولاد |
1 |
10 |
2722 |
توليد محصولات اساسي آلومينيومي |
1 |
11 |
2731 |
ريختهگري آهن و فولاد |
1 |
12 |
2732 |
ريختهگري فلزات غيرآهني |
1 |
13 |
1514 |
توليد روغن و چربي حيواني و نباتي خوراكي |
2 |
14 |
2411 |
توليد مواد شيميايي اساسي بجز كود و تركيبات ازت |
2 |
15 |
2412 |
توليد كود شيميايي و تركيبات ازت |
2 |
16 |
2519 |
توليد ساير محصولات لاستيكي |
2 |
17 |
2611 |
توليد شيشه جام |
2 |
18 |
2612 |
توليد محصولات شيشهاي بجز شيشه جام |
2 |
19 |
2692 |
توليد محصولات سراميكي نسوز ـ عايق حرارت |
2 |
20 |
2694 |
توليد سيمان و آهك و گچ |
2 |
21 |
2696 |
بريدن و شكلدادن و تكميل سنگ |
2 |
22 |
2697 |
توليد آجر - ماشینی |
2 |
23 |
2698 |
توليد ساير محصولات گلي و سراميكي غير نسوز ساختماني |
2 |
همانطور که گفته شد، این بخش یکی از مقاصد اصلی مصارف نهایی حامل های انرژی در کشور می باشد که بدلیل مولد بودن، اهمیت بسیار قابل توجهی دارد. بررسی تمام بخش های صنعتی نه مفید بوده و بدلیل داشتن سهم اندک اغلب قابل اغماض است بنابراین لازم است بر اساس مراجع معتبر صنایع انرژی از سایر صنایع جدا شده و اولویت بندی در انتخاب صنایع هدف صورت پذیرد. بر اساس پژوهش منتشر شده توسط شرکت بهینه سازی مصرف سوخت، سهم بخش های مختلف صنعتی از مصارف حامل های انرژی همانند جدول زیر می باشد:
جدول2- سهم بخش های مختلف صنایع انرژی بر کشور از مصرف حامل های مختلف سوختی
گروه صنعتی |
درصد |
|
شیمیایی و نفت |
حفاری، پالایشگاه و تلمبه خانه ها |
11.55 |
پتروشیمی |
7.86 |
|
صنایع شیمیایی |
3.97 |
|
کانی غیرفلزی |
آجر، کاشی، سرامیک و چینی |
17.01 |
سیمان |
19.54 |
|
شیشه |
2.05 |
|
گچ، آهک، شن و ماسه |
2.95 |
|
آسفالت |
0.37 |
|
فلزات اساسی |
آلومنیم |
0.41 |
مس |
1.57 |
|
سرب و روی |
0.36 |
|
آهن و فولاد |
10.19 |
|
نساجی، پوشاک و چرم |
1.48 |
|
مواد غذایی |
7.95 |
|
چوب و کاغذ |
1.28 |
|
ماشین آلات و تجهیزات |
1.62 |
|
معدن |
0.36 |
|
کشاورزی |
3.37 |
|
فعالیت های عمرانی و خدماتی |
6.11 |
|
جمع کل |
100 |
شکل1- سهم رسته های مختلف صنعتی از تقاضای انرژی در بخش صنعت ايران
بنابراین در ادامه راهکارهای کاهش مصرف سوخت و به تبع آن کاهش انتشار گازهای گلخانه ای صنایع به تفکیک صنایع انرژی بر مرور خواهد شد. در مورد هرکدام از صنایع در ابتدا بررسی اندکی در باره ماهیت و ساختار مصرف و فرآیندها شده و در ادامه راهکارهای شناسایی شده در کنار پتانسیل کاهش انتشار و هزینه سرمایه گذاری اولیه مرور خواهند شد تا بتوان خوراک مراحل بعدی را تهیه نمود. بنابراین در ادامه ابتدا صنایع اصلی موجود در دسته صنایع کانی غیرفلزی بررسی شده و سپس سایر صنایع نیز تحلیل خواهند شد. همانطورکه قبلاً نیز گفته شد، تمرکز بر تحلیل صنایع انرژی بر اصلی بوده و از صنایع کمتر انرژی بر و کم اهمیت عبور خواهیم کرد. همانطور که قبلاً نیز گفته شده است هزینه کاهش مصرف انرژی از طریق راهکارهای مختلف متفاوت بوده و برخی از راهکارها فاقد هزینه های قابل توجهی بوده، برخی دیگر میان هزینه بوده و مابقی نیاز به هزینه سرمایه گذاری یا عملیات نگهداری بالایی خواهند داشت. برای نمونه، تغییرات هزینه های سرمایه گذاری کاهش مصرف انرژی در صنعت سیمان ایالات متحده را نمایش می دهد که افزایش میزان صرفه جویی هزینه های نیز افزایش می یابد.
شکل2- منحنی های هزینه سرمایه گذاری صرفه جویی های انرژی نهایی برای صنعت سیمان
عمده ترین صنایع موجود در دسته صنایع فلزات اساسی شامل آهن و فولاد، آلومنیم، مس و سرب و روی می باشند. از کل مصارف انرژی صنایع کانی غیر فلزی، سهم آهن و فولاد 75 درصد، آلومنیم 17 درصد، مس 4 درصد و سرب و روی نیز جمعاً 4 درصد بوده است. عمده ترین صنایع مصرف کننده انرژی در رسته صنایع غذایی، صنایع تولید روغن نباتی و قندوشکر می باشند و سایر صنایع موجود در این رسته به دلیل اهمیت کمتر، همانند صنایع مذکور در نظر گرفته خواهد شد. به طور کلی صنایع غذایی حدود 9.35 درصد از مصارف انرژی بخش صنعت را به خود اختصاص داده است که در این میان سهم صنایع قند و شکر از کل مصارف انرژی این بخش 71.46 درصد، سهم صنایع روغن نباتی 12.95 درصد و سهم سایر صنایع نیز از نظر مقدار و ارزش سوخت همانند شکل زیر هستند:
شکل3- سهم مقداری و ارزشی انواع صنایع در مصرف سوخت رسته صنایع غذایی و نوشیدنی
در تعریف بخش صنعت باید گفته شود که کلیه فعالیت های اقتصادی که محصول آن کالای فیزیکی بوده و عموماً با روش های مدرن و بکارگیری فناوری و ترکیبی از نهاده های سرمایه، نیروی کار، مواد اولیه و انرژی صورت می گیرد، بخش صنعت را تشکیل می شوند. همچنین طبقه بندی بین المللی ISICدر دسته بندی فعالیت های صنعتی، مدل سازی و ساختار بندی این بخش کمک خواهد نمود. بخش صنعت در سال 1392 با سهم 27.4 درصد از کل مصارف نهایی انرژی کشور، به نظر می رسد دارای همان وزن از انتشار دی اکسید کربن در سمت تقاضا را بر عهده داشته باشد. تحلیل های عمیق تر و دقیق تر بعد از مدل سازی مشخص خواهد شد. از طرف دیگر، بخش صنعت مقدار زیادی خوراک جهت اکسیداسیون در فرآیندهای تولید فولاد و خوراک جهت پتروشیمی مصرف می کند.
با بررسی مراجع مختلف نتایج برخی از مطالعات مفید جهت کاهش مصرف انرژی در صنایع شناسایی شده است که چکیده این راهکارها در جداول زیر ارائه شده است. در صورت نیاز، از این داده ها هنگام مدل سازی استفاده خواهد شد. در برخی موارد تناقضاتی بین داده ها وجود دارد که در هنگام بهره گیری از این داده ها، محک ها و ارزیابی های متناظر انجام خواهد شد.
جدول3- ویژگی های فنی- اقتصادی راهکارهای پرهزینه و بلندمدت کاهش مصرف انرژی در صنایع انرژی
بخش ها/زیربخش ها |
پتانسیل صرفه جویی مصرف انرژی |
هزینه سرمایه گذاری صرفه جویی |
هزینه عملیاتی سالانه صرفه جویی |
قابلیت اجرایی تا سال 1409 |
(درصد) |
(دلار بر گیگاژول) |
(دلار بر گیگاژول) |
(درصد) |
|
کل بخش صنعت |
11 |
- |
- |
100 |
صنایع نفت |
6.6 |
- |
- |
100 |
صنعت آهن و فولاد |
13.02 میلیون بشکه معادل نفت خام |
49.56 |
12.233 |
100 |
صنعت سیمان |
2.68 میلیون بشکه معادل نفت خام |
66.674 |
0.296 |
100 |
صنعت آجر |
3.24 میلیون بشکه معادل نفت خام |
34.396 |
- |
100 |
پالایشگاه های گاز طبیعی |
20 |
58.677 |
- |
100 |
پتروشیمی ها |
10 |
34.459 |
- |
100 |
پالایشگاه های نفت |
30 |
34.446 |
- |
100 |
ایستگاه های تقویت فشار گاز |
30 |
33.866 |
- |
100 |
تلمبه خانه های خطوط لوله |
30 |
33.618 |
- |
100 |
جدول 4- ویژگی های فنی- اقتصادی راهکارهای عمومی کاهش مصرف انرژی در صنایع
راهکارها |
پتانسیل صرفه جویی مصرف انرژی |
هزینه سرمایه گذاری صرفه جویی |
مدت زمان و قابلیت اجرای طرح |
|
(درصد) |
(دلار بر گیگاژول) |
سال |
حجم |
|
افزایش راندمان سیستم های احتراق در بویلرهای نیروگاهی به روش ارزیابی سوخت |
5 میلیون بشکه |
0.448 |
3 سال |
40 نیروگاه |
افزایش راندمان نیروگاه ها با استفاده از روش های اگزرژی و پینچ |
2 میلیون بشکه |
10.249 |
5 سال |
10 نیروگاه |
افزایش قدرت خروجی توربین های گازی با استفاده از سرمایش هوای ورودی |
افزایش ظرفیت 59 مگاووات |
0.474 میلیون دلار بر مگاووات |
- |
تمام نیروگاه |
توسعه استفاده از توربین های انبساطی در دستگاه های تقلیل فشار ورودی شهرها و نیروگاه ها |
800 مگاووات |
0.953 میلیون دلار بر مگاووات |
- |
800 مگاووات |
ترویج بکارگیری محرکه های دور (VSD) برای موتورهای الکتریکی |
20 درصد |
7.84 |
|
|
جایگزینی CHP بجای دیگ های بخار در صنایع غذایی، نساجی و کاغذ |
بسته به انواع سیستم ها |
8.54 |
10 |
کلیه صنایع دارای بار الکتریکی نسبتاً پایدار |
توسعه سیستم های تنظیم کننده شدت نور |
20 درصد |
37.246 میلیون دلار |
2 سال |
200 ساختمان دولتی |
توسعه و ترویج سیستم های مدیریت مصرف انرژی (BMS) در مجتمع های مسکونی و ساختمان های اداری- مشکونی |
25 درصد |
9.312 |
3 سال |
1000 ساختمان |
تدوین و اجرای استاندارد مصرف انرژی در صنایع |
25 درصد |
0.129 |
5 سال |
تمامی صنایع و خودروها |
اصلاح فناوری تولید یخچال فریزرها، کولرهای آبی و گازی در کشور به منظور افزایش بازدهی انرژی |
25 درصد |
3.104 |
2 سال |
کلیه صنایع |
ترویج عایقکاری جداره های ساختمان ها و بهره گیری از پنجره های دو و سه جداره |
35 |
1400 دلار |
1 ماه |
75 مترمربع |
بخش صنعت به دليل مولد بودن و اشتغالزايي بالا و همچنين گسترش صنايع انرژي بر در سال هاي اخير يکي از مقاصد اصلي جريان انرژي در سمت تقاضا بوده است. از طرف ديگر سياست کلان انرژي کشور در اين بخش همانند سایر بخش ها، بر مبناي جايگزيني فرآورده هاي نفتي با گاز طبيعي بوده است که به دليل افزايش فزاينده تقاضاي گاز طبيعي در بخش خانگي و تجاري و ساير، همچنين افزايش ارزش ذاتي گاز طبيعي و همگرا شدن آن به نفت، احتمالاً اين سياست در آينده با احتياط بيشتري اجرا خواهد شد. صنایع کشور به دو دسته صنایع انرژی بر و صنایع کمتر انرژی بر در کنار طبقه بندی ISIC تقسیم بندی می شود. در جدول زیر طبقه بندی بخش صنعتی نمایش داده شده است که مدل سازی کلیه دسته های آن برای فرآیند برآورد انتشار گازهای گلخانه ای بسیار زمانبر و پرهزینه بوده و در هنگام مدل سازی اغماض های منطقی صورت خواهد گرفت.
جدول1- رسته بندی زیربخش های صنعتی بر مبنای ISIC
ردیف |
کد آیسیک |
رشته فعالیت |
گروه |
1 |
1520 |
توليد فراوردههاي لبني |
1 |
2 |
1542 |
توليد قند و شكر |
1 |
3 |
1545 |
نان و غلات |
1 |
4 |
1711 |
آمادهسازي و ريسندگي الياف منسوج ـ بافت منسوجات |
1 |
5 |
1712 |
تكميل منسوجات |
1 |
6 |
1810 |
توليد پوشاك به استثناي پوشاك از پوست خزدار |
1 |
7 |
2101 |
توليد خمير كاغذ و كاغذ و مقوا |
1 |
8 |
2698 |
توليد آجر - فشاری |
1 |
9 |
2710 |
توليد محصولات اوليه آهن و فولاد |
1 |
10 |
2722 |
توليد محصولات اساسي آلومينيومي |
1 |
11 |
2731 |
ريختهگري آهن و فولاد |
1 |
12 |
2732 |
ريختهگري فلزات غيرآهني |
1 |
13 |
1514 |
توليد روغن و چربي حيواني و نباتي خوراكي |
2 |
14 |
2411 |
توليد مواد شيميايي اساسي بجز كود و تركيبات ازت |
2 |
15 |
2412 |
توليد كود شيميايي و تركيبات ازت |
2 |
16 |
2519 |
توليد ساير محصولات لاستيكي |
2 |
17 |
2611 |
توليد شيشه جام |
2 |
18 |
2612 |
توليد محصولات شيشهاي بجز شيشه جام |
2 |
19 |
2692 |
توليد محصولات سراميكي نسوز ـ عايق حرارت |
2 |
20 |
2694 |
توليد سيمان و آهك و گچ |
2 |
21 |
2696 |
بريدن و شكلدادن و تكميل سنگ |
2 |
22 |
2697 |
توليد آجر - ماشینی |
2 |
23 |
2698 |
توليد ساير محصولات گلي و سراميكي غير نسوز ساختماني |
2 |
همانطور که گفته شد، این بخش یکی از مقاصد اصلی مصارف نهایی حامل های انرژی در کشور می باشد که بدلیل مولد بودن، اهمیت بسیار قابل توجهی دارد. بررسی تمام بخش های صنعتی نه مفید بوده و بدلیل داشتن سهم اندک اغلب قابل اغماض است بنابراین لازم است بر اساس مراجع معتبر صنایع انرژی از سایر صنایع جدا شده و اولویت بندی در انتخاب صنایع هدف صورت پذیرد. بر اساس پژوهش منتشر شده توسط شرکت بهینه سازی مصرف سوخت، سهم بخش های مختلف صنعتی از مصارف حامل های انرژی همانند جدول زیر می باشد:
جدول2- سهم بخش های مختلف صنایع انرژی بر کشور از مصرف حامل های مختلف سوختی
گروه صنعتی |
درصد |
|
شیمیایی و نفت |
حفاری، پالایشگاه و تلمبه خانه ها |
11.55 |
پتروشیمی |
7.86 |
|
صنایع شیمیایی |
3.97 |
|
کانی غیرفلزی |
آجر، کاشی، سرامیک و چینی |
17.01 |
سیمان |
19.54 |
|
شیشه |
2.05 |
|
گچ، آهک، شن و ماسه |
2.95 |
|
آسفالت |
0.37 |
|
فلزات اساسی |
آلومنیم |
0.41 |
مس |
1.57 |
|
سرب و روی |
0.36 |
|
آهن و فولاد |
10.19 |
|
نساجی، پوشاک و چرم |
1.48 |
|
مواد غذایی |
7.95 |
|
چوب و کاغذ |
1.28 |
|
ماشین آلات و تجهیزات |
1.62 |
|
معدن |
0.36 |
|
کشاورزی |
3.37 |
|
فعالیت های عمرانی و خدماتی |
6.11 |
|
جمع کل |
100 |
شکل1- سهم رسته های مختلف صنعتی از تقاضای انرژی در بخش صنعت ايرا
بنابراین در ادامه راهکارهای کاهش مصرف سوخت و به تبع آن کاهش انتشار گازهای گلخانه ای صنایع به تفکیک صنایع انرژی بر مرور خواهد شد. در مورد هرکدام از صنایع در ابتدا بررسی اندکی در باره ماهیت و ساختار مصرف و فرآیندها شده و در ادامه راهکارهای شناسایی شده در کنار پتانسیل کاهش انتشار و هزینه سرمایه گذاری اولیه مرور خواهند شد تا بتوان خوراک مراحل بعدی را تهیه نمود. بنابراین در ادامه ابتدا صنایع اصلی موجود در دسته صنایع کانی غیرفلزی بررسی شده و سپس سایر صنایع نیز تحلیل خواهند شد. همانطورکه قبلاً نیز گفته شد، تمرکز بر تحلیل صنایع انرژی بر اصلی بوده و از صنایع کمتر انرژی بر و کم اهمیت عبور خواهیم کرد. همانطور که قبلاً نیز گفته شده است هزینه کاهش مصرف انرژی از طریق راهکارهای مختلف متفاوت بوده و برخی از راهکارها فاقد هزینه های قابل توجهی بوده، برخی دیگر میان هزینه بوده و مابقی نیاز به هزینه سرمایه گذاری یا عملیات نگهداری بالایی خواهند داشت. برای نمونه، تغییرات هزینه های سرمایه گذاری کاهش مصرف انرژی در صنعت سیمان ایالات متحده را نمایش می دهد که افزایش میزان صرفه جویی هزینه های نیز افزایش می یابد. بدلیل عدم دسترسی به اطلاعات جزئی تر،
شکل2- منحنی های هزینه سرمایه گذاری صرفه جویی های انرژی نهایی برای صنعت سیمان
در این طرح از داده های میانگین هزینه سرمایه گذاری جهت فرآیند مدل سازی و محاسبات بهره برداری خواهد شد.
عمده ترین صنایع موجود در دسته صنایع فلزات اساسی شامل آهن و فولاد، آلومنیم، مس و سرب و روی می باشند. از کل مصارف انرژی صنایع کانی غیر فلزی، سهم آهن و فولاد 75 درصد، آلومنیم 17 درصد، مس 4 درصد و سرب و روی نیز جمعاً 4 درصد بوده است.
عمده ترین صنایع مصرف کننده انرژی در این رسته، صنایع تولید روغن نباتی و قندوشکر می باشند و سایر صنایع موجود در این رسته به دلیل اهمیت کمتر، همانند صنایع مذکور در نظر گرفته خواهد شد. به طور کلی صنایع غذایی حدود 9.35 درصد از مصارف انرژی بخش صنعت را به خود اختصاص داده است که در این میان سهم صنایع قند و شکر از کل مصارف انرژی این بخش 71.46 درصد، سهم صنایع روغن نباتی 12.95 درصد و سهم سایر صنایع نیز از نظر مقدار و ارزش سوخت همانند شکل زیر هستند:
شکل3- سهم مقداری و ارزشی انواع صنایع در مصرف سوخت رسته صنایع غذایی و نوشیدنی[31]