زنجیره زیست توده- انرژی و بهینه سازی هزینه های شبکه حمل و نقل

زیست توده لیگنوسلولزی به عنوان یکی از آلترناتیوهای نوید بخش برای تولید سوخت های زیستی و مقابله با تغییرات اقلیمی مطرح است. بخش عمده زیست توده حاصل از فعالیت های کشاورزی در عرصه یا رهاشده و یا سوزانده می شود. نتیجه این عمل، برجای گذاشتن تاثیرات نامطلوب بر روی محیط زیست است، اما جمع آوری هدفمند آن می تواند هم اثرات نامطلوب محیطی را کاهش داده و هم بخشی از نیاز کشور به استفاده از انرژی های فسیلی را مرتفع سازد. هدف تحقیق حاضر، پتانسیل یابی منابع زیست توده حاصل از فعالیت های کشاورزی به عنوان یک منبع پایدار جهت تولید انرژی های تجدیدپذیر و محاسبه هزینه حمل ونقل آن در قالب یک طرح پایلوت در استان گلستان است.

بدین منظور، ابتدا نقشه کاربری اراضی و توزیع پراکنش مکانی منابع عرضه زیست توده از 4 کشت عمده (گندم، سویا، برنج و کلزا) با استفاده از پردازش تصاویر ماهواره ای (سنتینل-2 و لندست 8) تهیه شد. حجم زیست توده قابل عرضه از هر یک از کشت ها به واحد انرژی (کیلووات ساعت) برآورد گردید. در مرحله بعد، یک مدل بهینه سازی جهت طراحی شبکه زنجیره تامین زیست توده-انرژی در سطح منطقه مورد مطالعه توسعه داده شد.

نتایج حاصل از پردازش تصاویر ماهواره ای، صحت کلی و ضریب کاپا طبقه بندی برای محصول گندم و کلزا با استفاده از تصاویر سنتینل معادل 82% و 74/0 به ترتیب و برای محصول سویا و برنج با استفاده از تصاویر لندست معادل 76% و 63/0به ترتیب بوده است. نتایج برآورد مساحت تعداد 84104 مزرعه (بالای 2 هکتار) با مساحت 468 هزار هکتار را شناسایی نمود که با آمار ارائه شده توسط جهاد کشاورزی اریبی 11% را نشان می دهد. مقدار زیست توده قابل برداشت از این مزارع معادل 8/3 میلیون کیلووات انرژی در سناریو خوشبینانه بوده است. نتایج مدل بهینه سازی در محل تلاقی هزینه ثابت و هزینه متغیر حمل ونقل احداث 3 پالایشگاه زیستی برای فرآوری زیست توده و تبدیل به انرژی الکتریسیته کافی است. در این محل، هزینه حمل ونقل معادل 222 میلیون دلار، هزینه متغیر 1599 میلیون دلار و مجموع هزینه ها معادل 1821 میلیون دلار بوده است. در سناریو بهینه، حداکثر فاصله حمل ونقل به ازای هر سایت 81 کیلومتر و متوسط آن 27 کیلومتر است که به اندازه 74% نسبت به سناریو 1 (یک سایت در کل عرصه) و 34% نسبت به سناریو 2 (دو سایت در کل عرصه) کاهش یافته بود.

انجام چنین تحقیقاتی به منظور تنوع بخشی به منابع انرژی، کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی در کشور ضروری بوده و در این راه استفاده از تصاویر ماهواره ای سنتینل-2 به عنوان ابزاری ارزان و مناسب در پتانسیل سنجی منابع لیگنوسلولزی ضروری حائز اهمیت است.