منشأ آلودگی هوا و ناترازی (۲۳۱۶۱)

در این بخش به مشکل ناترازی بنزین، برق و گاز و ربط آنها به الودگی هوا میپردازیم و نشان میدهیم پاسخ تمامی این سوالات در خانه ها و پارکینگ های خانه هایمان نهفته است!

آلودگی هوا

در نگاه اول مشکل الودگی هوا را شاید به ماشین های پرتعداد در سطح شهر نسبت داد و به نوعی از زندگی مدرن شکایت کرد. اما با کمی گذر زمان این پرسش برای من مطرح شد مگر در شهرهایی مثل تبریز یا اراک مثل تهران ما اینقدر ماشین داریم که به آلودگی هوا منجر شود؟ در نگاه بعدی به نظرم آمد که صنعتی بودن شهرها عامل آلودگی هوا هست. بعد این پرسش برایم مطرح شد که بالاخره آلودگی هوا به خاطر صنایع است یا ماشین ها؟ یا هیچ کدام؟ کدام یک سهم بیشتری دارند؟ برای پاسخ به این پرسش ها میتوان کمی به داده های موجود نگاه کرد و ریشه ی آلودگی هوا را دید.

ابتدا از منبع الودگی هوا شروع میکنیم. الودگی هوا یعنی ذرات PM2.5 ، PM10 ،SO2، CO  در هوای اطراف ما به اندازه زیادی (بیشتر از مجاز) وجود دارد. بیایید به چند نمودار از آلودگی هوای تهران نگاه کنیم.

در این نمودار میبینید که درصد آلودگی ذرات مختلف همبستگی شدیدی با یکدیگر دارند. این یعنی منبع این آلودگی ها همگی یک چیز است. یا منابع ثابت یا منابع متحرک. این نمودار کمابیش در روزهای دیگر هم دیده میشود. حال چگونه میتوانیم بفهمیم که این الودگی ها برای منابع متحرک مانند خودرو ها هستند و یا منابع ثابت مثل نیروگاه ها؟  یک نمونه راه این است که میزان درصد SO2 را با ذرات PM2.5 مقایسه کنیم. ذرات SO2  عمدتا از نیروگاه ها و صنایع مازوت و گازوئیل سوز ناشی میشوند. از آنجایی که اکثر صنایع در جنوب تهران (مخصوصا نیروگاه گازی شهر ری) هست ما این داده ها را برای منطقه ۲۰ شهر ری نگاه میکنیم.

حد مجاز گاز SO2 حدود ۷۰ است. تمام این اعداد در جنوب تهران کنار نیروگاه های گازی تولید برق کشور همگی زیر این عدد است. توجه کنید در همین روز آلایندگی ذرات PM2.5 به شدت بالاست. در روزهای دیگر هم همین نتیجه برقرار است. پس مشکل اصلی نیروگاه های درون تهران نیست. این داده ها برای نیروگاه دماوند هم صدق میکند. با این اوصاف و نقشه های ماهواره ای میتوان دید که صنایع بین جاده تهران کرج هم تاثیر چندانی ندارند.

پس تا اینجا فهمیدم مشکل اصلی الودگی هوا منابع متحرک هستند. حالا سهم موتورسیکلت ها بیشتر است یا ماشین ها؟ اصلا آیا تفاوتی میکند؟

خب بگذارید با این پرسش شروع کنیم. به نظر شما تهران با جمعیت حدود ۹ میلیونی چند ماشین دارد؟ جواب:‌۴.۵ میلیون! چند موتورسیکلت دارد؟ جواب: ۴.۵ میلیون! (اعداد حدودی هستند.) پس نتیجه میگیرم هر دو نفر در تهران دست کم یک ماشین و یک موتور دارند! حالا آیا الایندگی این دو یکی است؟ کافی است استاندارد های آلایندگی در ماشین ها را با موتور ها قیاس کنیم.

استاندارد آلایندگی خودرو ها یورو هستش و تقریبا از سال  ۱۳۸۹  با یورو ۲ در ایران شروع شده و اکنون از سال ۱۳۹۹ تمام خودرو های تولیدی و وارداتی باید یورو ۵ را داشته باشند. از سال دیگر هم یورو ۶ اجباری میشود. نمودار زیر درصد تولید ذرات PM2.5 را با وجود استاندارد های آلایندگی میگوید.

حال فرض کنید ۵ میلیون ماشین در ایران روزانه مسافت ۱۰ کیلومتر را طی میکنند و همگی استاندارد یورو ۲ دارند یعنی فرض شده تمامی ماشین ها مدل ۸۹ به قبل هستند! حال با ضرب جرم ذرات تولید شده توسط هر ماشین، آلایندگی کل در روز به دست می آید. حالا فرض کنید کل این آلایندگی در مساحت تهران با ارتفاع برج میلاد محبوس میشود.  با انجام محاسبات میتوان دید که غلظت ذرات در هوای تهران۰.۰۱  میلی گرم برمتر مکعب  میشود که عدد بسیار پایینی برای آلودگی هست. پس خودرو ها حتی با وجود یورو ۲ هم تاثیر زیادی در الودگی هوا ندارند. هم اکنون بیش از نصف خودروهای تهران یورو ۵ را دارا هستند.

حال بیاید به سهم موتورسیکلت ها نگاه کنیم.به محض اینکه اسم موتورسیکلت در آلودگی هوا  را جستجو کنید نتایج ضد و نقیض و عدم وجود داده را متوجه میشوید. هنگامی که همچین چیزی شفاف نباشد، مشخص است که گیر اصلی مسئله همینجاست! اکثر موتورسیکلت های ایرانی را میتوان با مدل هوندا CG125  تقریب زد. این یک مدل معروف بین موتورسواران است. حالا این موتور چهارزمانه است و به نظر می آید از نظر آلایندگی خوب است!اما نکته مهم در تولید هیدروکربن های موتورسیکلت و ماشین بنزینی است و نه خود انتشار الاینده های PM2.5 SO2 , …. هیدروکربن ها با آزاد شدن در جو و واکنش با آن و نور خورشید به راحتی به PM2.5 تبدیل میشوند. برای خودرهای یورو ۵ سهم هیدروکربن های موتورسیکلت ۱۰ تا ۳۰  برابر خودرو است! [۳] این عدد یعنی اینکه تقریبا میتوان از سهم ماشین ها در آلودگی هوا در قبال موتورسیکلت ها چشم پوشی کرد.

اگر تا الان در نزدیکی مرکز و جنوب تهران (از حدود میدان امام خمینی به پایین) قدمی زده باشید احتمالا تعداد بالای موتورسیکلت های بازاریان و بقیه افراد جامعه را در خیابان ها مشاهده میکنید. تصویر زیر که تراکم ذرات PM2.5 در  بلند مدت را  نشان میدهد، به خوبی نمایانگر تاثیر موتورسواران در آلودگی هوای تهران هست.

حال مابقی شهرهای کشور چطور؟ کافی است به تعداد موتور سیکلت و ماشین در هر شهر نگاه بکنیم. جدول زیر به خوبی نشان میدهد که چرا در شهری مثل اراک همانند تهران ما آلودگی خواهیم داشت.

اما راهکار چیست؟ چطور باید از این بحران خارج شد؟

بیش از ۸۰ درصد موتورسیکلت های تهران غیر انژکتوری و قدیمی هستند. تنها راه حل این بحران دادن سوبسید به مردم جهت تعویض موتور سیکلت هایشان با نسخه های برقی یا نسخه های انژکتوری میباشد. در کل کشور ما حدود ۲۰ میلیون خودرو و حدود ۱۰ میلیون موتورسیکلت هست. موتورسیکلتها روزانه در تهران حدود ۲-۵ لیتر و ماشین ها حدود ۵-۷ لیتر بنزین مصرف میکنند. فقط برقی کردن موتورسیکلت ها بین ۲۰ تا ۵۰ میلیون لیتر بنزین روزانه صرفه جویی میکند و همین برای حل ناترازی بنزین کافی است. البته ترکیب برقی کردن خودرو و موتورسیکلت بهتراست. ۲۰ درصد موتورسیکلت ها و ۲۰ درصد ماشین ها اگر برقی شوند نزدیک به ۳۰ میلیون لیتر بنزین در کشور روزانه  صرفه جویی میشود و باز هم مشکل ناترازی حل میشود. اما پرسشی مطرح میشود اینکه ما برق از کجا بیاوریم؟

ناترازی برق و گاز

تابستان ها اخیرا اعلامیه قطعی برق را دیده اید و حتی ممکن است در محل کارتان علاوه بر خانه هم برق قطع شده باشد. با این ناترازی برق چگونه ما مشکل الودگی هوا را حل کنیم؟ بالاخره خودرو و موتورسیکلت های برقی در تابستان برق میخواهند تا شارژ شوند!

تولید برق در ایران را به دو بخش زمستان و تابستان تقسیم میکنیم. قبل از شروع بحث باید بدانیم که برق ما از کجا تامین میشود. عمده برق در ایران از نیروگاه های گازی تامین میشود. در تصویر زیر نحوه تولید برق در کشور های مختلف را میبینید. هر کشور بسته به منابع موجود یک روش خاص را درپیش میگیرد.

۷ درصد تولید برق از سد های کشور است که به علت خشکسالی این سهم تقریبا از بین رفته. در تحلیل پیش رو فرض میکنیم تنها گاز منبع اصلی تولید برق کشور است. کشور در انرژی های تجدید پذیر در حال ثبت پروژه های متعددی است و امیدواریم علاوه بر آن علی رغم تحریم ها و تهدید های ظالمانه بتوانیم سهم نیروگاه های هسته ای را همانند آمریکا و روسیه به ۲۰ درصد برسانیم. خوشبختانه شرکت های داخلی برای پیشبرد برق هسته ای در کشور پیشگام شده اند.)

حال آیا در زمینه تولیدگاز اهمال کاری شده است؟ بیشترین گاز کشور از پارس جنوبی، که منبع مشترک گازی ما و قطر است استخراج میشود. حال عکس زیر استخراج گاز از این منبع را در مقایسه با کشور قطر نشان میدهد.

انصافا جمهوری اسلامی ایران با وجود تمام تحریم ها در زمینه افزایش تولید پر قدرت حرکت کرده است. به همین جهت نمیتوان نقد زیادی به افزایش ظرفیت گاز وارد کرد.

پس تا اینجا فهمیدیم به نظر تولید گاز در کشور خوب است. پس باید برق خوبی هم داشته باشیم. عموما در صنعت برق ما چیزی به اسم ذخیره برق نداریم چرا که هرچه برق تولید میشود همان قدر هم مصرف میشود. ذخیره برق را به منابع تولیدی برق میگویند که دولت کنار میگذارد تا در زمان های اضطراری مثل تغییرات آب و هوایی، تعمیرات نیروگاه ها و تغییر پیک ها از آنها استفاده کند. این سهم استاندارد مشخصی دارد و برای کشورهای پیشرفته چیزی بین ۵  تا ۲۰ درصد برق تولیدی کل را باید شامل شود.

حال بیاید تولید برق در زمستان ایران را بررسی کنیم و ببینیم مشکل زمستان ما چیست.

اصولا در زمستان ما کمبود تولید برق نداریم. در حقیقت نرخ ذخیره برق در زمستان ما چیزی حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد میباشد که رقم بسیار بالایی است. اما مشکل این است که این ذخیره برق در نیروگاه ها سوخت شان گازی هستند و وقتی هوا سرد میشو، مصرف گاز خانگی بسیار بالا میرود و همین باعث میشود که نیروگاه ها سوخت کافی برای تولید برق نداشته باشند. امروزه سعی شده با افزایش سوخت گازوییل این موضوع را حل کنند اما ما اینجا میخواهیم نشان دهیم که میتوان از خود گاز شیرین که به مراتب پاک تر و ارزان تر از گازوییل هست برای تامین انرژی گرمایی و برق زمستان مردم همچنان استفاده کرد.حالا راهکار چیست و چطور میشود همزمان هم خانه هارا گرم کرد و هم برق خانه هارا درزمستان  تامین کرد؟

در روز ۲۸ شهریور همین امسال،‌ مصرف گاز روزانه به شرح زیر است. (شرایط نرمال)

ظرفیت کل تولید گاز امروزه چیزی حدود ۸۵۰ میلیون متر مکعب در روز است.

اما امروز در ۱۱ دی ماه که هوا در اکثر نقاط کشور سرد شده است مصرف گاز خانگی، تجاری و صنایع جزء  به چیزی حدود ۷۰۰ میلیون متر مکعب رسیده است! چیزی حدود ۸۰  درصد از مصرف کل گاز کشور! این یعنی صنایع و نیروگا ه های تولید برق با مشکلات جدی روبرو میشوند.

حال سوالی که به وجود می آید این است که چرا اینقدر مصرف خانگی زیاد است؟ ایا ما بقی کشورها هم در روزها ی سرد همینقدر مصرف میکنند؟ روسیه در سردترین روز زمستان که دما تا  ۲۵- درجه میرود، نهایتا ۴۰۰ میلیون متر مکعب در روز گاز مصرف میکند (بخش خانگی). با تقسیم برجمعیت کشور، مصرف ایران نسبت به روسیه چیزی حدود ۲.۵ تا ۴ برابر روسیه ای است که دمای بسیار پایین تر از ما دارد! مشکل کجاست؟

عموما مصرف گازی در زمستان جهت گرم کردن خانه است. (پخت و پز سهم ناچیزی دارد.) اما مگر خانه های ایرانی اینقدر بد هستند که مجبوریم اینقدر گاز برای گرم کردنشان هزینه کنیم؟  مبحث ۱۹ مقررات ملی ساختمان تقریبا از سال ۸۴ برای تمامی خانه های تهران اجباری شده و در این سند ذکر شده که تمامی خانه های ساخته شده باید از استاندارد های عایق حرارتی پیروی کنند. تقریبا میتوان گفت از سال ۸۶ به بعد اکثر خانه های ساخته شده در تهران این استاندارد های حرارتی را رعایت میکنند. اما نکته اینجاست که چند خانه بعد از اواسط دهه ۸۰ ساخته شده است؟ در سرشماری عمومی نفوس مسکن در سال ۱۳۹۰، خانه های ساخته شده را به تفکیک سال بنا تقسیم بندی کرده اند. برای مثال برای استان اصفهان ما اعداد زیر را داریم:

این یعنی سهم زیادی از خانه های شهر های پرجمعیت همگی در دهه ۶۰  و۷۰  (که انفجار جمعیتی بعد از جنگ رخ داده بود) ساخته شده اند که اکثرا احتمالا استاندارد های عایق حرارتی را با خود یدک نمیکشند. پنجره های دو جداره و همچین کف و سقف طبقه اول و آخر باید عایق باشد و دیواره ها نیز از عایق حرارتی خوبی برخوردار باشند.این نمودار کمابیش در تهران و مابقی شهر ها هم صدق میکند. پس میتوان عایق نبودن خانه های کشور را دلیل اول مصرف گاز بی رویه و کمبود در زمستان دانست.

حال به سراغ تحلیل برق در تابستان میرویم. در تابستان اما شرایط با زمستان به کلی متفاوت است. ذخیره برق در تابستان چیزی حدود ۲۰- درصد است! این یعنی تمام نیروگا ه های کشور توان تامین برق تابستان را ندارند. واضح است که دلیل اصلی آن روشن شدن کولر ها در تابستان است. اصولا در تابستان برق هم هست، حتی به اندازه کافی، اما روشن شدن همه ی وسایل سرمایش الکتریکی در یک زمان خاص (مخصوصا ظهر و بعد از ظهر) باعث میشود ظرفیت برق کشور توان سرویس دهی به این حجم از مصرف کننده را از دست بدهد. به همین جهت است که مثلا در ساعات شب یا صبح ها ما قطعی برق نداریم و صرفا در ساعات پیک این اتفاق رخ میدهد.

حال بیایید کمی دقیقتر به مسئله نگاه کنیم. در تابستان امسال ظرفتی برق کشور حدود ۷۰ هزارمگاوات بوده است. (ظرفیت عملیاتی.) پیک مصرف در تابستان چیزی حدود ۸۰  هزار مگاوات بود یعنی نزدیک به ۱۰ هزار مگاوات کسری برق داشتیم. از این ۸۰ هزار تا نزدیک به ۳۵ هزار مگاوات برای مصارف سرمایشی خانگی هست.

 کل کشور حدود ۲۰ میلیون کولر آبی و ۱۰ میلیون کولر گازی دارد. اکثر کولرهای آبی در ایران از نوع معمولی و نه BLDC کم مصرف هست. این نوع کولرهای جدید مصرف برقشان ۵۰ درصد کمتر است. همچنین عمدتا جنوب کشور از کولرهای گازی استفاده میشود که مصارف برق بالایی دارد. اکثر این مدل ها هم قدیمی هستند. مدل های جدید کولرگازی اینورتر دار با برچسب ++A چیزی نزدیک به ۵۰ درصد مصرف برق کمتری دارند.

هم اکنون کولرهای ابی تقریبا ۱۰ هزار مگاوات و کولر های گازی حدودا ۲۰ هزار مگاوات برق مصرف میکنند. اگر تمام آنها با مدلهای جدید جایگذاری شوند ۵۰ درصد کل مصرف آنها کم میشود  واین یعنی نزدیک به ۱۵ هزار مگاوات در پیک تابستان صرفه جویی میشود. همین ۱۵ هزار کافی است تا ناترازی برق در تابستان را متوقف کند تا وزارت نیرو طی چند سال با توسعه میادین تولید برق دیگر به ظرفیت ذخیره کشور اضافه کند.

نتیجه گیری

دیدیم که با حذف موتورسیکلت های قدیمی میتوان بنزین و آلودگی هوا را کنترل کرد. در بخش انرژی برق نیز، دیدیم با عایق بندی خانه ها در زمستان برق کنترل، و در تابستان هم با عوض کردن کولرهای ابی و گازی با مدلهای جدید، میتوان ناترازی را درتمام فصول سال برطرف کرد. نویسنده روند زیر را پیشنهاد میکند:

۱- دادن سوبسید به موتورسواران جهت تغییر موتورسیکلت شان به برقی یا انژکتوری

۲- دادن سوبسید جهت عایق بندی خانه های فرسوده کشور (پنجره های دوجداره و…) برای رفع مشکل برق زمستان

۳- ارائه تسهیلات برای تعویض کولرهای آبی و گازی با مدل های جدید کم مصرف جهت رفع مشکل برق تابستان

۴- همزمان سرمایه گذاری برای پروژه های کوتاه مدت برق (خورشیدی، حرارتی) و بلند مدت (هسته ای) جهت افزایش ظرفیت ذخیره برق کشور

خوشبختانه مورد های ۳ و۴ تا حد خوبی در حال پیگیری هستند ولی امیدواریم که مورد های ۱ و۲ هم به تدریج به اولویت های وزارت خانه های دولت اضافه شود.

جالب است که بخش زیادی از این  مشکلات ناترازی و الودگی هوا درون خانه ها و پارکینگ های خانه هایمان نشسته اند. کافی است برخیزیم، نگاهی به دور و بر خود بکنیم،‌ و اندکی تلاش در راستای بهبود وضعیت موجود کنیم. یقینا مردم شجاع با ایمان و دلسوز ایران با همین همتی که دارند طولی نمیکشد تا چندین سال آینده تمام این چالش هارا پشت سر میگذرانند.

منابع

۱- گزارش تحلیلی کیفیت هوای کلانشهر تهران و دلایل آلودگی هوا- سازمان حفاظت از محیط زیست- آذر ۱۴۰۴

۲- آرشیو داده شرکت کنترل کیفیت هوا

۳- مقاله زیر:

 A. Hassani, V. Hosseini, An assessment of gasoline motorcycle emissions performance and understanding their contribution to Tehran air pollution,Transportation Research Part D: Transport and Environment, Volume 47, 2016, Pages 1-12,

۴-  خبرگزاری گروه بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر اوراسیا

۵- شبکه اطلاع رسانی نفت و انرژی شانا