به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، شتاب شهرنشینی و تمرکز فعالیتها در کلانشهرها موجب شده است که شهرها به کانون مصرف انرژی، تولید زباله و انتشار گازهای گلخانهای تبدیل شوند و نقش کلیدی در بحران اقلیمی و همچنین در راهحلهای آن داشته باشند. با این حال، همان فشردگی فضایی و تراکم کاربریها زمینهای فراهم میکند تا جریانهای به ظاهر دورریز همچون حرارت اتلافی صنایع و نیروگاهها، انرژی موجود در زبالههای جامد و فاضلاب و نیز گازهای دفنگاههای زباله در فاصلههای کوتاه جمعآوری و به چرخه انرژی شهری بازگردانده شود.
بازیافت انرژی در شهرها به استفاده مجدد از انرژیهایی گفته میشود که در حالت عادی به صورت حرارت، گازهای خروجی، زباله یا پساب در محیط رها میشوند و از طریق فناوریهای مختلف دوباره به سامانه انرژی شهری بازگردانده میشوند. این فرایند میتواند شامل تولید برق و حرارت از زبالههای جامد شهری، استفاده از گرمای اتلافی صنایع و نیروگاهها برای گرمایش شهری، تولید بیوگاز از پسماندهای آلی و بهرهگیری از گازهای محل دفن زباله باشد. بازیافت انرژی مکمل افزایش بهرهوری و توسعه انرژیهای تجدیدپذیر است و بهعنوان بخشی از گذار به شهرهای کمکربن و اقتصاد چرخشی شناخته میشود، اما همزمان پرسشهایی درباره کیفیت هوا، انتخاب فناوری و نحوه یکپارچهسازی با بافت شهری و سیاستهای زیستمحیطی نیز مطرح میکند.
مفهوم بازیافت انرژی در چارچوب اقتصاد چرخشی معنا مییابد؛ جایی که زباله و حرارت تلفشده نه بهعنوان بار محیطی، بلکه بهعنوان منبع در نظر گرفته میشوند و ساماندهی فضایی و زیرساختی شهر به نحوی صورت میگیرد که این منابع بتوانند بهصورت کارآمد جذب و استفاده شوند. برنامهریزی شهری، طراحی معماری و مدیریت زیرساختها باید به سمت ادغام شبکههای انرژی، شبکههای مدیریت پسماند و الگوهای توسعه فضایی حرکت کنند تا امکان استفاده حداکثری از این پتانسیل بهویژه در بافتهای متراکم و نواحی صنعتیشهری فراهم شود.
رهیافتها و فناوریهای بازیافت انرژی در شهرها
چند خانواده فناوری ستون فقرات راهبردهای بازیافت انرژی در شهرها را تشکیل میدهند و انتخاب ترکیب مناسب آنها به زمینه اقلیمی، اقتصادی و کالبدی هر شهر بستگی دارد. رایجترین فناوری واحدهای حرارتی تبدیل زباله به انرژی (سوزاندن با بازیافت انرژی) است که در آن کورههای پیشرفته، همراه با سامانههای مدرن تصفیه گازهای خروجی و بازیافت حرارت، امکان تولید همزمان برق و حرارت را فراهم میکنند و این حرارت از طریق شبکههای گرمایش منطقهای به ساختمانها و کاربریها منتقل میشود. در کنار آن، فرایندهای حرارتی پیشرفته همچون گازیسازی و پیرولیز، زبالههای کربنی را به گاز سنتزی یا روغن پیرولیزی تبدیل میکنند که میتواند در تولید برق، حرارت و حتی بهعنوان خوراک صنایع شیمیایی و سوختهای پیشرفته به کار رود.
مسیر دیگر، فرایندهای زیستی و شیمیایی همچون هضم بیهوازی پسماندهای آلی است که بیوگاز تولید میکند. این بیوگاز پس از تصفیه و ارتقا میتواند به بیومتان تبدیل و به شبکه گاز تزریق شود یا برای تأمین سوخت ناوگان حملونقل عمومی مورد استفاده قرار گیرد. در سالهای اخیر، دیجیتالی شدن زیرساختها و استفاده از حسگرها، اینترنت اشیا و هوش مصنوعی، مدیریت این تأسیسات را هوشمندتر کرده است؛ به گونهای که میتوان شرایط احتراق، بار خروجی، هماهنگی با تقاضای شبکههای گرمایش و برق و برنامههای نگهداری را در زمان واقعی بهینه کرد.
پژوهشهای نوین و پروژههای پایلوت به استفاده خلاقانه از گرمای بازیافتی در عملکردهای خاص شهری میپردازند؛ برای مثال، در بعضی شهرهای سردسیر، استفاده از حرارت اتلافی نیروگاهها برای ذوب یخ معابر در زمستان بررسی شده است که نمونهای از پیوند مدیریت انرژی، ایمنی ترافیک و کیفیت هوا در مقیاس شهری است.
وین؛ بازیافت انرژی برای گرمایش منطقهای
شهر وین یکی از نمونههای پیشرو در ادغام بازیافت انرژی با سامانه گسترده گرمایش منطقهای شهری است و در آن، تبدیل زباله به انرژی بهعنوان بخشی قابلمشاهده و پذیرفتهشده از زیرساخت شهری عمل میکند. نیروگاه زبالهسوز اشپیتلائو که پس از بازطراحی با نمای شاخص فریدنزریش هوندرتواسر به یک نشانه شهری تبدیل شده است، سالانه صدها هزار تن زباله را پردازش میکند و صدها گیگاواتساعت حرارت و دهها گیگاواتساعت برق تولید میکند که مستقیم به شبکه گرمایش منطقهای وین تزریق میشود.
این شبکه بخش قابلتوجهی از واحدهای مسکونی و خدماتی شهر را از نظر گرمایش فضا و تأمین آب گرم پوشش میدهد و به این ترتیب وابستگی به سوختهای فسیلی را کاهش میدهد و همزمان بهرهوری استفاده از انرژی موجود در زباله را افزایش میبخشد. ویژگی مهم تجربه وین این است که تأسیسات بازیافت انرژی نه در حاشیه دورافتاده، بلکه در ارتباط تنگاتنگ با بافت متراکم شهری قرار دارد و از طریق طراحی معماری متمایز، بهعنوان یک نشانه فرهنگی و بخشی از هویت بصری شهر شناخته میشود. این رویکرد نشان میدهد که چگونه میتوان زیرساختهای سنگین انرژیپسماند را با حساسیت نسبت به منظر شهری و درک اجتماعی از زیباییشناسی، به عناصر پذیرفتهشده و حتی محبوب در محیط شهری تبدیل کرد.
برای برنامهریزان و معماران، تجربه وین اهمیت اتصال بهینه کارخانههای تبدیل زباله به انرژی با بافتهای متراکم و مختلط کاربری بهمنظور حداکثرسازی استفاده از حرارت بازیافتی و نیز نقش طراحی و ارتباطات عمومی در افزایش پذیرش اجتماعی چنین پروژههایی را برجسته میکند.
اسلو؛ بیطرفی کربن و ذخیرهسازی انرژی
اسلو نمونهای موفق از شهری است که تلاش میکند بازیافت انرژی را با اهداف بلندپروازانه بیطرفی کربن گره بزند و برای این منظور، به سمت ترکیب فناوری تبدیل زباله به انرژی با سامانههای جذب و ذخیرهسازی کربن حرکت کرده است. نیروگاههای زبالهسوز این شهر علاوه بر تأمین بخش مهمی از گرمایش و برق، در حال تجهیز و برنامهریزی برای نصب سامانههایی هستند که قادرند بخش عمده دیاکسیدکربن حاصل از احتراق زباله را جذب و برای ذخیرهسازی ژرف در زیرزمین یا استفاده در صنایع دیگر آماده کنند.
این راهبرد با نصب سامانههای جذب و ذخیرهسازی کربن (CCS) بر پایه فناوری جذب فیزیکی، بخش عمده دیاکسیدکربن حاصل از احتراق زباله را که از بخش زیستتودهای آن ناشی میشود، جداسازی و فشردهسازی میکند تا برای تزریق به مخازن ژرف زیرزمینی یا استفاده صنعتی آماده شود. از منظر ارزیابی چرخه عمر وقتی سهم کربن زیستتودهای در زباله غالب باشد، این تأسیسات میتواند به انتشار خالص نزدیک به صفر یا حتی منفی دست پیدا کند، زیرا دیاکسیدکربن جذبشده پیشتر از جو گرفته میشود و در صورت ذخیرهسازی دائمی، تعادل کربنی چرخه به سمت منفی میل میکند.
اسلو همچنین با استفاده از ابزارهای پیشرفته برنامهریزی شهری همچون نقشهبرداری دقیق تقاضای حرارتی مبتنی بر دادههای GIS و مدلسازی دینامیکی، عملکرد انرژی ساختمانها را با استانداردهای نزدیک به صفر انرژی همتراز کرده و شبکههای گرمایش منطقهای را بهصورت هدفمند در مناطق با چگالی تقاضای بالا گسترش داده است. این رویکرد با کاهش دمای آب برگشتی شبکه و بهینهسازی هیدرولیک لولهها، تلفات حرارتی را به حداقل میرساند و راندمان کلی سیستم بازیافت انرژی را به شکل قابلتوجهی افزایش میدهد.
تجربه این شهر نشان میدهد که بازیافت انرژی در مقیاس شهری تنها یک مسئله فناورانه نیست، بلکه نیازمند هماهنگی نزدیک میان سیاستهای اقلیمی، مدیریت پسماند، طراحی شبکههای انرژی و توسعه کالبدی شهر است. اسلو این نکته را برجسته میکند که ارتقای تأسیسات موجود از طریق افزودن فناوریهای جدید همچون جذب کربن میتواند مسیرهای تدریجی اما مؤثر برای همسو کردن زیرساختهای بازیافت انرژی با اهداف بلندمدت کاهش انتشار فراهم کند.
اوساکا؛ تقویت برند شهر با بازیافت انرژی
تأسیسات بازیافت انرژی در شهر اوساکای ژاپن علاوه بر نقش فنی، نقش نمادین و آموزشی نیز ایفا میکنند و به بخشی از تصویر شهری تبدیل شدهاند. نیروگاه زبالهسوز مایشیما در جزیره مصنوعی مایشیمای اوساکا، یکی از نمونههای پیشرفته تبدیل زباله به انرژی است که با ظرفیت تولید حدود ۶۰ مگاوات برق، زبالههای شهری را از طریق کورههای احتراق با دمای بالای ۸۵۰ درجه سانتیگراد میسوزاند و همزمان گرمای حاصل را برای تولید بخار و بهکارگیری در توربینهای بخار به برق تبدیل میکند.
این تأسیسات مجهز به سیستمهای پیشرفته کنترل آلایندهها شامل فیلترهای کیسهای، اسکرابرهای اسیدی و کاتالیستهای کاهش اکسیدهای نیتروژن است تا انتشار گازهای گلخانهای و آلایندههای محلی را به حداقل برساند. علاوه بر این، بخشی از حرارت مازاد از طریق شبکه گرمایش منطقهای به ساختمانهای مجاور منتقل میشود. طراحی معماری این نیروگاه که با رنگهای زنده و فرمهای هندسی غیرمتعارف توسط معمار هیدکی موهه طراحی شده، آن را از یک تأسیسات صنعتی صرف به یک جاذبه گردشگری و آموزشی تبدیل کرده است، بهگونهای که بازدیدکنندگان میتوانند از طریق راهروهای شیشهای و پلتفرمهای مشاهده، فرایند بازیافت انرژی را از نزدیک ببینند.
ژاپن از پیشگامان جهانی در استفاده از فناوری تبدیل زباله به انرژی محسوب میشود و بخش بزرگی از زبالههای شهری در این کشور از طریق چنین سامانههایی مورد پردازش قرار میگیرد، در حالی که سهم قابلتوجهی از بقیه زبالهها نیز به بازیافت مواد یا کمپوست اختصاص دارد. این ترکیب از نرخ بالای بازیافت مواد و بهرهگیری گسترده از بازیافت انرژی، به شهرهایی همچون اوساکا امکان میدهد تا اتکای خود به دفنگاهها را به حداقل برسانند و همزمان از انرژی نهفته در جریانهای غیرقابل بازیافت بهرهبرداری کنند.
تجربه اوساکا نشان میدهد که چگونه میتوان تأسیسات سنگین و پیچیده را از طریق طراحی معماری و برنامهریزی فضایی، به فضاهایی با کارکرد دوگانه فنی و آموزشی تبدیل کرد که در آن شهروندان با موضوعات مرتبط با پسماند، انرژی و محیط زیست آشنا میشوند. این ترکیب کارکردی علاوه بر افزایش پذیرش اجتماعی، زمینه را برای تقویت فرهنگ کاهش زباله، تفکیک در مبدأ و مشارکت عمومی در برنامههای زیستمحیطی فراهم میسازد.
نظر شما