ساختمان ها یکی از بزرگ ترین مصرف کنندگان انرژی و منابع انتشار کربن در جهان هستند، اما ظرفیت عظیم آن ها برای کاهش انتشار تاکنون کمتر دیده شده است. در این گزارش با شاخص «درخت مجازی» هر واحد صرفه جویی انرژی به تعداد درخت معادل تبدیل می شود تا اثر عایق کاری حرارتی ملموس شود. سپس نتایج این مدل در سه اقلیم تبریز، یزد و رشت بررسی می شود و پیش بینی ها تا سال ۲۰۵۰ می آید. در ادامه، اثر صرفه جویی گاز بر مصرف آب پالایشگاه ها و نیروگاه های برق ایران، با عنوان «آب مجازی»، محاسبه می شود.
برای تبدیل صرفه جویی انرژی به تعداد درخت معادل، از یک مدل تقریبی رشد درخت استفاده شده است. فرض مدل این است که یک درخت بالغ متوسط در سی سال نخست عمر خود، سالانه حدود ۱۰ کیلوگرم دی اکسید کربن جذب می کند. بر این اساس هر یک تن کاهش انتشار در ساختمان، معادل اثر کربن زدایی حدود ۱۰۰ درخت در سی سال است. بهینه سازی مصرف انرژی افزون بر کاهش کربن، پیک گرمایش زمستان و فشار بر شبکه گاز را کم می کند و امنیت انرژی ملی را تقویت می کند.
برای تحلیل اقتصادی از دو شاخص استاندارد استفاده شده است: بازگشت سرمایه (ROI) و هزینه نهایی کاهش کربن (MAC). شاخص MAC هزینه کاهش هر تن دی اکسید کربن را نشان می دهد و با راهکارهایی مانند پنل خورشیدی و درخت کاری مقایسه شده است.
تحلیل کمی روی نه سناریو انجام شد، یعنی سه نوع ساختمان در سه اقلیم. در اقلیم سرد (تبریز) یک ساختمان قدیمی در سی سال حدود ۲۲۰ تن دی اکسید کربن منتشر می کند. این رقم پس از نوسازی به ۷۰ تن و در ساختمان نوساز به ۲۷ تن می رسد، یعنی کاهشی حدود ۸۷ درصد. در اقلیم گرم (یزد) نوسازی انتشار را از ۴۴۰ تن به ۱۴۳ تن می رساند که کاهش ۶۷ درصدی است. در اقلیم معتدل (رشت) انتشار از ۲۶۰ تن به ۸۴ تن می رسد و کاهش آن ۶۸ درصد است.
در مقیاس کلان، اگر فقط یک میلیون خانه مشابه سناریوی تبریز نوسازی شوند، مجموع کاهش انتشار در سی سال به حدود ۱۵۰ میلیون تن دی اکسید کربن می رسد. این رقم معادل جنگلی مجازی با میلیاردها درخت است. تحلیل ساعتی شبکه برق نشان می دهد عایق کاری پیک مصرف را کاهش می دهد؛ هم پیک صبحگاهی زمستان و هم پیک بعدازظهر تابستان. این کار نیاز به نیروگاه جدید را کم می کند و پایداری شبکه را بالا می برد. مقایسه با شاخص MAC نیز نشان می دهد هزینه کاهش هر تن دی اکسید کربن از راه عایق کاری، در بیشتر موارد به صرفه تر از انرژی خورشیدی یا درخت کاری است.
بر پایه گزارش IPCC سه سناریو بررسی شده است. در سناریوی وضع موجود، بدون سیاست جدید انتشار ساختمان ها ثابت می ماند یا افزایش می یابد و رسیدن به اهداف توافق پاریس ناممکن می شود. در سناریوی سیاست گذاری متوسط، با اجرای سیاست های فعلی انتشار تا ۲۰۵۰ حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد کم می شود، اما این مقدار برای نگه داشتن گرمایش جهانی زیر دو درجه کافی نیست. در سناریوی اقدام سخت گیرانه با هدف ۱٫۵ درجه، که بر نقشه راه انتشار خالص صفر آژانس بین المللی انرژی استوار است، فروش سیستم های گرمایشی فسیلی از ۲۰۲۵ ممنوع می شود و نیمی از ساختمان های موجود تا سطح «آماده برای کربن صفر» نوسازی می شوند. این سناریو جهان را در مسیر اهداف پاریس قرار می دهد و جنگلی مجازی با تریلیون ها درخت می سازد.
راهکار درخت مجازی، یعنی عایق کاری، گام اولیه ای حیاتی در کاهش سریع انتشار است. با این حال درخت کاری حقیقی سرمایه گذاری بی جایگزین برای سلامت بلندمدت زمین است و طرح مزایای آن را نادیده نمی گیرد.
گزارش سه بعد از منافع درخت کاری را برمی شمارد. در بعد اکولوژیک، ریشه ها جلوی فرسایش خاک را می گیرند، زیست بوم تازه تنوع زیستی را گسترش می دهد و نفوذ آب سفره های زیرزمینی را تقویت می کند. در بعد اجتماعی و شهری، کمربند سبز کیفیت هوا را بهتر می کند، جزیره حرارتی را کاهش می دهد و به سازگاری شهر با تغییرات اقلیمی کمک می کند. در بعد اقلیمی، درختان کربن را در تنه و ریشه ذخیره می کنند و از بازگشت آن به جو جلوگیری می کنند.
در همین راستا گروه صنعتی سازه پایدار الهیه در چارچوب مسئولیت اجتماعی شرکت ها گامی در پیوند نوآوری فناورانه با احیای طبیعت برداشته است. این رویکرد نمونه ای از تأمین مالی پایدار مبتنی بر بهره وری است که دستاورد کوتاه مدت یعنی درخت مجازی را به اهرم سرمایه گذاری در راهکار بنیادین یعنی درخت حقیقی تبدیل می کند. جمع بندی گزارش این است که مبارزه با تغییرات اقلیمی هم به اقدام سریع مانند بهینه سازی انرژی نیاز دارد و هم به تعهد بلندمدت مانند درخت کاری و حفاظت از طبیعت.
پالایشگاه های گاز از صنایع پرمصرف آب اند. این آب برای خنک سازی، شیرین سازی گاز، نم زدایی با گلایکول و تولید بخار لازم است. مصرف به نوع آمین و سیستم احیای آن، نوع برج خنک کننده (برج تبخیری آب می برد ولی سیستم هوایی مصرف را به صفر نزدیک می کند)، بخار ریبویلرها و آب دیگ بخار بستگی دارد. در مناطق خشک مانند پارس جنوبی آب دریای شیرین شده یا پساب تصفیه شده به کار می رود.
ردپای آب بر حسب مترمکعب بر گیگاژول انرژی بیان می شود و بین حامل های انرژی تفاوت زیادی دارد. در سوخت های فسیلی و هسته ای، این مقدار برای اورانیوم ۰٫۰۹، گاز طبیعی ۰٫۱۱، زغال سنگ ۰٫۱۶ و نفت خام ۱٫۰۶ است. در تجدیدپذیرها انرژی بادی ردپای ناچیز دارد، خورشید حرارتی حدود ۰٫۳ و برق آبی حدود ۲۲٫۳ مترمکعب بر گیگاژول است. در زنجیره گاز طبیعی نیز فرآورش، انتقال با خط لوله و عملیات پالایشگاهی به ترتیب ۰٫۰۰۶، ۰٫۰۰۳ و ۰٫۱ مترمکعب بر گیگاژول مصرف می کنند.
برای محاسبه شاخص در ایران، به کل آب مصرفی تولید گاز نیاز است. طبق گزارشی در نشریه پیاده سازی ردپای آب، ایران در بخش تولید انرژی حدود ۷٫۴ میلیارد مترمکعب آب مصرف می کند و ۶۹ درصد آن به تولید گاز طبیعی می رسد. بر اساس گزارش آمار و اطلاعات وزارت نفت در شهریور ۱۴۰۴، ظرفیت روزانه پالایشگاه ها در مجموع حدود ۹۲۸٫۸ میلیون مترمکعب است که با سند تراز گاز شورای عالی انرژی هم خوانی دارد. طبق ترازنامه انرژی ۱۴۰۱ نیز حدود ۲۴۵٫۳ میلیارد مترمکعب گاز از پالایشگاه ها به خطوط انتقال رسیده است. با این داده ها ردپای آب سالانه تولید گاز محاسبه شده و آب ذخیره شده به کمک عایق الاستومری لینکران، برای حجم یک مترمکعب و برای عایق های فروخته شده در ۱۴۰۳، به صورت افزایشی زیاد شده است.
پالایشگاه ها عمدتاً در جنوب، جنوب غرب و غرب کشورند و از دریا، رودخانه و سفره های زیرزمینی آب می گیرند. گزارش سه دسته آب را تعریف می کند: آب آبی (رودخانه، دریا و زیرزمینی)، آب سبز (رطوبت خاک در مناطق غیراشباع) و آب خاکستری (آبی که بر اثر فعالیت شهری، صنعتی یا کشاورزی آلوده شده و پایین تر از حد استاندارد است). مصرف آب پالایشگاه ها به تالاب ها و آب های زیرزمینی تنش آبی وارد می کند و زیستگاه جانداران را تخریب می کند.
روش های اصلی تولید برق عبارت اند از نیروگاه حرارتی فسیلی که با سوختن سوخت، بخار و چرخش توربین را به دنبال دارد؛ سیکل ترکیبی که گاز داغ توربین گازی را به بویلر بخار می فرستد و بازده بالاتری دارد؛ نیروگاه هسته ای؛ برق آبی؛ و تجدیدپذیرهای بدون بخار مانند بادی و فتوولتائیک.
طبق ترازنامه انرژی ۱۴۰۱، ظرفیت اسمی نیروگاه های کشور ۹۰۸۰۵ مگاوات است. سهم سیکل ترکیبی ۳۹٫۲ درصد، گازی ۲۷٫۴ درصد، بخاری ۱۷٫۴ درصد، برق آبی ۱۳٫۴ درصد، هسته ای ۱٫۱ درصد و سایر انواع شامل بادی، خورشیدی، بیوگاز و بازیافت حرارتی ۱٫۵ درصد است. سوخت اصلی بیشتر نیروگاه ها گاز طبیعی است و مصرف آن در ۱۴۰۱ حدود ۷۲٫۴ میلیارد مترمکعب بود.
مصرف آب نیروگاه ها به چهار عامل بستگی دارد: منطقه جغرافیایی، نوع نیروگاه، نوع سیستم خنک کننده و بازده نیروگاه. بیشتر آب در نیروگاه های حرارتی برقی صرف خنک سازی می شود و سه فناوری اصلی وجود دارد. در سیستم یک بار گذر، آب از منبعی مثل رودخانه گرفته می شود، بخار توربین را میعان می کند و به منبع بازمی گردد. در سیستم مدار بسته یا خنک سازی مرطوب، آب پس از کندانسور به برج خنک کن می رود و دوباره به کندانسور برمی گردد. در خنک سازی خشک، برج تبخیری جای خود را به برج هوایی می دهد و مصرف آب عملاً به صفر می رسد. برخی نیروگاه ها هم از سیستم هیبریدی، ترکیب مدار بسته و خشک، بهره می برند.
در یک پژوهش ۵۰ نیروگاه بخاری، گازی و سیکل ترکیبی در استان های مختلف را بررسی کرده و آب مصرفی به ازای هر کیلووات ساعت را با رابطه ای محاسبه کرده است. در این رابطه نرخ حرارتی نیروگاه، گرمای دفع شده به آب خنک کننده و آب لازم برای دفع هر کیلوژول حرارت، به همراه آب مصرفی فرعی بخش های دیگر نیروگاه در نظر گرفته می شود. با توجه به اینکه آب مجازی سالانه نیروگاه های برق ۶۴۱۷۷۰ مترمکعب و گاز مصرفی آن ها ۷۲٫۴ میلیارد مترمکعب است، شاخص ردپای آب برای نیروگاه های ایران نیز محاسبه می شود.
وب اپلیکیشن لینکا دستاورد تازه گروه صنعتی لینکران است. این ابزار برای تحلیل و بهینه سازی سیستم های حرارتی و خطوط لوله ساخته شده است. نام آن از مخفف Linkran Calculator گرفته شده و با کاربرد اصلی آن هماهنگ است. لینکا با محاسبات تئوری پیشرفته و مدل سازی دقیق سیالاتی و حرارتی، امکان بررسی و ارزیابی اثر عایق کاری با انواع عایق الاستومری گروه صنعتی لینکران را فراهم می کند. خروجی های آن با ترکیب داده های تجربی و مدل های تئوری صحت سنجی شده اند تا بیشترین تطابق را با شرایط واقعی و عملیاتی داشته باشند.
نتایج نشان می دهد عایق کاری در هر سه اقلیم انتشار کربن ساختمان را بین ۶۷ تا ۸۷ درصد کاهش می دهد. نوسازی یک میلیون خانه مشابه تبریز در سی سال حدود ۱۵۰ میلیون تن دی اکسید کربن کم می کند. هزینه کاهش هر تن کربن با عایق کاری در بیشتر موارد کمتر از انرژی خورشیدی و درخت کاری است و پیک مصرف شبکه برق نیز کاهش می یابد. صرفه جویی گاز در پالایشگاه ها و نیروگاه ها همچنین آب مصرفی را کم می کند و به این ترتیب عایق کاری هم کربن و هم آب را صرفه جویی می کند. درخت مجازی راهکار سریع و کوتاه مدت است و جایگزین درخت کاری حقیقی نیست؛ بهترین نتیجه از ترکیب بهینه سازی انرژی و درخت کاری به دست می آید. وب اپلیکیشن لینکا نیز با مدل سازی دقیق، ارزیابی این اثرات را برای عایق الاستومری لینکران ممکن می کند.
.jpg "چرا تولید ملی؟ چرا لینکران؟")
.png "درخت مجازی؛ تحولی در روایتگری بهره وری انرژی ساختمان")