اشاره:
درحدود ۴۰۰ سال است كه بشر به صورت حساب شده، از زغال  سنگ به عنوان يك منبع مهم انرژي استفاده مي كند، به خصوص پس از اختراع ماشين بخار در سال ۱۷۶۹ استفاده از اين ماده معدني روندي جدي يافت. به طوري كه امروزه هنوز با كشف منابع انرژي ديگر، زغال  سنگ نقش اول را در توليد انرژي الكتريكي دارا است. حتي در كشورهايي نظير لهستان سهم زغال  در توليد برق حدود ۹۵ درصد است.استفاده از فناوريهاي نوين براي سوزاندن زغال سنگ و كاهش مواد آلاينده محيطي باعث شده تا آينده درخشان ديگري در پيش روي صنعت زغال به نام فناوري زغال تميز باز شود و نگراني از كثيف بودن اين منبع مهم انرژي نيز به طور محسوسي كاهش يابد. به خصوص در حال حاضر وضعيت غيرقابل پيش بيني بازار نفت و افزايش قيمت آن توجه جهان را دوباره به استفاده بيشتر از منابع زغال سنگ معطوف داشته است. براساس پيش بيني آژانس بين المللي انرژي، مصرف زغال سنگ تا سال ۲۰۳۰ باز هم افزايش خواهد يافت. در همه نقاط جهان زغال سنگ اغلب براي توليد انرژي مصرف خواهد شد، به طوري كه زغال سنگ به عنوان سوخت برتر باقي خواهد ماند. به نظر مي رسد در چنين زماني دوسوم تقاضاي جهاني به دو كشور هند و چين اختصاص يابد و بازار زغال سنگ از اروپا و آمريكاي شمالي به آسيا منتقل شود و اين در حاليست كه كشور ما با داشتن منابع شناخته شده احتمالي ۱۲ ميليارد تن زغال سنگ، هنوز از اين منبع انرژي استفاده نمي كند. مقاله حاضر سعي دارد تا اهميت زغال سنگ در سبد انرژي جهان را تبيين كند به اميد آن كه دست اندركاران انرژي كشور استفاده از اين ثروت فراموش شده را در دستور كار قرار دهند.

سهم زغال سنگ در توليد انرژي دنيا
معمولاً ارتباط مستقيمي بين تقاضا براي انرژي با رشد اقتصادي (GDP) در دنيا وجود دارد. براساس پيش بيني مركز مطالعات بين المللي انرژي متوسط رشد اقتصادي سالانه دنيا تا سال ۲۰۲۰ ميلادي حدود ۳ درصد افزايش خواهد يافت و اين بدان معني است كه تقاضا براي انرژي نيز سالانه حدود دو تا سه درصد افزايش خواهد يافت. فقط پيش بيني مي شود كه كشور چين تا اين زمان، سالانه از رشدي معادل ۵/۵ درصد برخوردار شود كه نياز انرژي آن كشور نيز ۴ تا ۶ درصد افزايش خواهد يافت. چنين افزايشي مشمول افزايش تقاضا براي زغال سنگ نيز خواهد بود.
در حال حاضر ۷۰ درصد ذخائر فسيلي دنيا را زغال سنگ، ۱۴ درصد را نفت و ۵/۱۳ درصد را گاز تشكيل مي دهد. علي رغم گستردگي منابع زغال  سنگ، در حال حاضر ۲۵ درصد كل انرژي جهاني از زغال سنگ و ۳۹ درصد برق توليدي سراسر جهان از زغال سنگ تأمين مي شود (علي اكبر پور، ۱۳۸۲ ).
در سال ۱۹۹۶ حدود ۵۸ درصد نيروگاه هاي حرارتي دنيا با سوخت زغال سنگ فعاليت مي كرده اند و پيش بيني مي شود در سال ۲۰۱۰ حدود ۵۰ درصد برق جهان از زغال سنگ تأمين شود. آژانس بين المللي انرژي پيش بيني مي كند كه سهم زغال سنگ در حامل هاي انرژي كشورهاي در حال توسعه جهان از ۳۰ درصد فعلي، در سال ۲۰۳۰ به حدود ۴۳ درصد خواهد رسيد (علي اكبر پور، ۱۳۸۲).
در سال ۲۰۰۳ حدود ۸۵ درصد انرژي برق و ۴۰ درصد كل احتياجات انرژي استراليا از زغال سنگ تأمين مي شده كه اين مقدار در ايالت نيوسات ولز اين كشور به ۹۰ درصد مي رسد. آمريكا بعد از چين دومين كشور توليد كننده زغال سنگ دنيا است كه حدود ۹۰ درصد آن را براي توليد انرژي مصرف مي كند. در سال ۲۰۰۰ زغال سنگ ۵۲ درصد انرژي برق اين كشور را توليد مي كرد و اين مسأله اهميت نيروگاه هاي زغال سوز در اقتصاد اين كشور را نشان مي دهد. سهم زغال سنگ در توليد برق برخي از كشورها نظير لهستان بيش از اين مقادير است و حتي به ۹۵ درصد نيز مي رسد. در سال ۲۰۰۲ حدود ۳۹ درصد برق جهان از نيروگاه هاي زغال سوز تأمين شده و سهم زغال سنگ در كل حامل هاي انرژي جهان ۵/۲۳ درصد بوده است. در اين سال سهم زغال سنگ در توليد برق در كشور لهستان ۷/۹۴ درصد برق و در آمريكا ۵۲ درصد بوده است.
سهم زغال سنگ در توليد انرژي ايران
حدود ۳۳ درصد ذخاير فسيلي كشور ما از نفت، ۵۳ درصد از گاز و ۱۴ درصد از زغال سنگ تشكيل شده است. اين توزيع از نسبت جهاني تبعيت نمي كند و ميزان ذخائر زغال  سنگ كشور ما به طور نسبي كمتر از ساير كشورها است. ذخائر تخميني زغال سنگ كشور در حدود ۱۲ ميليارد تن است كه در حدود ۱۱۰ انديس معدني كشور شناسايي شده است. از اين مقدار حدود هفت تا هشت ميليارد تن از نوع حرارتي برآورد مي شود. معمولاً هر ۲۰۴ كيلوگرم زغال سنگ معادل ۱ بشكه نفت محاسبه مي شود. بنابراين ارزش انرژي منابع زغال سنگ حرارتي كشور معادل ۲۳/۳۸ ميليارد بشكه نفت برآورد مي شود.
سهم حامل هاي انرژي كشور در سال ۱۳۸۱ حدود ۸/۷۰ درصد وابسته به نفت، ۱/۲۸ درصد وابسته به گاز، ۷/۰ درصد وابسته به انرژي آبي و ۴/۰ درصد وابسته به سوخت هاي غيرتجاري ديگر است كه در اين ميان سهم زغال سنگ صفر است.
قدرت توليدي نيروگاه هاي نصب شده كشور در سال ۱۳۸۱ حدود ۳۱۵۰۰ مگاوات بوده كه سهم نيروگاه هاي حرارتي معادل ۲۸۵۰۰ مگاوات است. مصرف سوخت اين نيروگاه ها معادل ۵۴۵۹۱۸ ميليارد كيلوكالري، معادل حدود ۹۰ ميليون تن زغال سنگ (ميانگين ۵۵۰۰ كيلوكالري بر كيلو گرم) تخمين زده مي شود. بنابراين، اگر حدود ۵۰ درصد منابع زغال سنگ كشور براي توليد برق بكار رود، مي تواند به تنهايي جوابگوي ۱۰۰ سال نياز كشور باشد. با عنايت به اين اهميت استراتژيك، سازمان توسعه برق ايران، در حال حاضر اولين نيروگاه زغال سوز كشور با توان ۶۵۰ مگاوات در منطقه طبس را براي بهره برداري از معدن زغال سنگ مزينو در دست مطالعه و طراحي دارد كه ذخيره تخميني اين معدن حدود ۶۲۷ ميليون تن است. براساس مطالعات انجام شده تا اين مرحله، ذخيره قابل استحصال معدن حدود ۲۰۰ ميليون تن برآورد مي شود. از آن جا كه نياز اين نيروگاه سالانه ۲ ميليون تن است، اين مقدار مي تواند خوراك ۱۰۰ سال نيروگاه را با اين ظرفيت تأمين كند.
فناوري زغال تميز و محيط زيست
عمده مشكل مصرف زغال سنگ در سال هاي اخير، مسائل زيست محيطي آن است. در ابتدا انتشار دود كه بر اثر احتراق ناقص زغال سنگ ايجاد مي شود، مطرح بود. اما اين مشكل با پيشرفت فناوري تا حد زيادي برطرف شد. در دهه ۱۹۷۰ بحث ورود اجزاي اسيد شامل گاز هاي دي اكسيد گوگرد و نيتروژن، توسط نيروگاه هاي زغال سوز به محيط زيست مطرح شد كه اين مشكل نيز با توسعه فناوري سوزاندن زغال سنگ ها برطرف شده است.
كاربرد روش هاي نوين در زغال شويي و فرآوري زغال سنگ قبل از انتقال آن به نيروگاه و كاهش حداكثري مواد مضر و كاربرد فناوري هاي جديد در سوزاندن زغال سنگ باعث شده تا مواد مضر كمتري در دود آن ايجاد شود و از طرفي ميزان بازدهي نيروگاه هاي زغال سوز افزايش يابد. همچنين بكارگيري فناوري هاي نوين جهت كاربرد خاكستر زغال ، ساخت فيلترهاي مؤثر براي جلوگيري از توليد غبار و گازهاي مضر همگي آينده اميدوار كننده اي را براي نيروگاه هاي زغال سوز ايجاد كرده است، به طوري كه امروزه از آن به عنوان صنعت زغال تميز (Clean Coal Technology) ياد مي شود. مثلاً يك مطالعه در سال ۲۰۰۲ در انتاريو كانادا نشان داد كه مقدار دود و گاز و غبار يك نيروگاه زغال تميز به مراتب كمتر از يك نيروگاه سيكل تركيب گازي است. اگر چه مقدار مواد ريز دانه، گاز دي اكسيد  گوگرد، جيوه، كلر، سلنيم، آرسنيك و كادميوم بيشتر از نيروگاه  گازي است. براي كاهش اين مواد انواع فيلتر هاي جديد در حال ساخت و آزمايش است.
مشكل گاز دي  اكسيد گوگرد از سال ۱۹۷۰ با ابداع روش هاي مختلف گوگرد زدايي نيز در مسير حل شدن قرار گرفت، به طوري كه امروزه با توليد گچ از مخلوط دي اكسيد گوگرد با آهك يك محصول فرعي اقتصادي در حاشيه نيروگاه هاي زغال سوز توليد مي شود. يكي ديگر از عوامل مهم مضر در سوخت نيروگاه هاي زغال سوز، ميزان گوگرد آلي موجود در زغال سنگ است.
امروزه با بكارگيري فناوري بيوتكنولوژي علاوه بر حذف گوگرد معدني به هنگام زغال شويي، گوگرد آلي را نيز مي توان از تركيب زغال سنگ حذف كرد. اين مسأله باعث كاهش حداكثر ميزان گاز دي اكسيد گوگرد در نيروگاه هاي زغال سوز مي شود و مقدار آن حتي به زير حد استاندارد هاي زيست محيطي خواهد رسيد. اين چيزي فراتر از شرايطي است كه در پيمان زيست محيطي كيوتو، در سال ،۱۹۹۹ در مورد كاهش گازهاي گلخانه اي براي نيروگا ههاي زغال  سوز كشورهاي مختلف در سال ۲۰۱۰ پيش بيني شده است . از سال ۲۰۰۳ روش جديدي در آمريكا به صورت آزمايشي بكار گرفته شده كه در آن دود نيروگاه  را به جاي آن كه به هوا بفرستند، در زمين مدفون كرده و با تغيير فشار و دما آن را به صورت مايع در مي آورند. اگر اين فناوري اقتصادي شده و به شكل متداول تري به كار گرفته شود، انقلابي از نظر زيست محيطي ايجاد خواهد كرد.
فناوري زغال تميز كه از آن صحبت مي شود بر مبناي فناوري هاي جديد سوزاندن زغال سنگ است كه گفته مي شود تا سال ۲۰۱۰ اين فناوري جاي سيستم مرسوم فعلي را در كل جهان خواهد گرفت. براساس اين فناوري پودر زغال سنگ در سيستم (CFB, Circulating Fludized Bed) سوزانده مي شود. مثلا نيروگاه ۴۱۰ مگاواتي جاتلند دانمارك با چنين فناوري ساخته شده است. در چنين شرايطي بازدهي نيروگاه از ۴۷ درصد قبلي به ۵۵ درصد افزايش يافته و توليد گاز دي اكسيد كربن ۱۵ درصد كاهش يافته است.
اهميت اقتصادي زغال سنگ در توليد انرژي
نياز روزافزون بشر به برق، مسائل زيست محيطي و شرايط اقتصادي مهم ترين عوامل تعيين كننده كاربرد زغال سنگ هاي حرارتي در آينده هستند. به خصوص بعد از ايجاد نيروگاه هاي گازسوز و قيمت پايين گاز، آينده نيروگاه هاي زغال سوز با سئوال مواجه شده است. اما چرا هنوز در دنيا نيروگاه هاي زغال سوز بيشترين نقش را در توليد برق دارا مي باشند و كشور ما از اين نعمت بي بهره است. امروزه با به كارگيري فناوري نوين زغال تميز و با قيمت مناسب زغال سنگ، روند رو به گسترش جديدي در به كارگيري نيروگاه هاي زغال سوز آغاز شده است. به طوري كه پيش بيني مي شود در سال ۲۰۱۰ حدود ۵۰ درصد كل انرژي دنيا توسط زغال سنگ تأمين شده و تخمين زده مي شود بازار زغال تميز در همين سال به حدود ۸۰۰ ميليارد دلار برسد. به همين دليل است كه در استراتژي معدني كه توسط دولت آمريكا تا سال ۲۰۲۰ پيش بيني شده، مهم ترين منبع ماده معدني آن كشور براي تأمين انرژي، زغال سنگ فرض شده است. در حال حاضر هنوز هم قيمت توليد برق در نيروگاه هاي زغال سوز در كشورهايي مثل آمريكا و چين از ساير سوخت ها كمتر است .به خصوص در حال حاضر وضعيت غيرقابل پيش بيني بازار نفت و افزايش قيمت آن توجه جهان را دوباره به استفاده بيشتر از منابع زغال سنگ معطوف داشته و همين امر سبب شده در يك سال گذشته، قيمت زغال سنگ حرارتي تا ۵۰ درصد و قيمت زغال سنگ كك شو تا حدود ۱۰۰ درصد افزايش يابد.
پيش بيني مي شود در نيمه اول قرن ۲۱ مصرف نفت و گاز به بيش از دو برابر فعلي خواهد رسيد و عمده آن صرف سوخت در خودروها و توليد مواد پتروشيميايي خواهد شد و قيمت نفت و گاز باز هم افزايش خواهد يافت. بنابراين، زغال سنگ همچنان نقش اول در تأمين سوخت نيروگاه ها را خواهد داشت.
يكي ديگر از عوامل مؤثر در ميزان اقتصادي بودن نيروگاه ها توجه به مقدار راندمان نيروگاه است. راندمان نيروگاه هاي زغال سوز در آمريكا ۵۰ درصد و ساير كشورها حدود ۴۰ درصد است، درحالي كه اين راندمان در نيروگاه هاي گازي حدود ۳۵ درصد مي باشد. بنابراين از اين جهت نيز نيروگاه هاي زغال سوز داراي برتري نسبي هستند.
كشور ما با داشتن منابع شناخته شده احتمالي ۸/۷ ميليارد تن زغال سنگ حرارتي هنوز از اين منبع انرژي استفاده نمي كند. اگر فقط قيمت هر تن از اين زغال سنگ را ۴۰ دلار فرض كنيم، حدود ۳۱۲ ميليارد دلار از سرمايه كشور بي مصرف مانده و فراموش شده است. درحالي كه ارزش واقعي زغال سنگ حرارتي فرآوري شده در حال حاضر حدود ۶۰-۵۰ دلار به ازاي هر تن است. اگر توجه داشته باشيم ارزش حرارتي اين مقدار زغال سنگ معادل ۲۳/۳۸ ميليارد بشكه نفت برآورد مي شود. اگر اين نفت را به ازاي هر بشكه حدود ۳۰ دلار صادر كنيم، حدود ۱۱۴۷ ميليارد دلار ارزش انرژي نفت صرفه جويي آن خواهد بود. براي نشان دادن اهميت موضوع كافي است توجه كنيم كه مثلا نيروگاه ۶۳۰ مگاواتي مزينو طبس در سال حدود ۳۸۰۰ ميليون كيلووات ساعت برق توليد خواهدكرد. اين نيروگاه سالانه حدود ۹۵۰ ميليون مترمكعب گاز و ۸/۹ ميليون بشكه نفت (معادل ۲ ميليون تن زغال سنگ) نياز خواهد داشت. درحالي كه نرخ گاز به ازاي هر مترمكعب ۱۰ سنت در نظر گرفته شود، ارزش گاز مصرفي معادل ۹۵ ميليون دلار خواهد بود كه با استفاده از منابع زغال سنگ اين مبلغ گاز را مي توان صادر كرد. اگر اين نفت را به ازاي هر بشكه حدود ۳۰ دلار صادر كنيم، حدود ۲۹۴ ميليون دلار ارزش آن خواهد بود.
نتيجه گيري
در حال حاضر نرخ رشد مصرف سالانه انرژي كشور حدود ۹-۱۰ درصد است. بنابراين در دهه هاي آينده مي بايست بخش اعظم منابع نفت و گاز كشور را صرف توليد انرژي كنيم. اين مسئله اهميت توجه به ساير منابع انرژي كشور نظير زغال سنگ را دوچندان مي كند. ارزش منابع زغال سنگ كشور حدود ۲۳/۳۸ ميليارد بشكه نفت برآورد مي شود. اگر هر بشكه نفت را معادل ۳۰ دلار فرض كنيم ارزش منابع زغال سنگ كشور حدود ۱۱۴۷ ميليارد دلار خواهد بود. اين مقدار ارزش اين ثروت فراموش شده كشور را نمايان مي سازد.
از آن جا كه زغال سنگ از منابع اصلي توليد انرژي برق و فولاد در جهان است، اين نقش نيز با رشد اقتصادي جهان گسترش خواهد يافت. به طوري كه با افزايش قيمت نفت در سال هاي ۲۰۰۳-۲۰۰۴ قيمت زغال سنگ نيز به دو برابر افزايش يافته است. برخي از كارشناسان پيش بيني مي كنند درصورت ادامه روند فوق، زغال سنگ ارزشي چون طلا پيدا خواهد كرد. پيش بيني مي شود در سال ۲۰۱۰ حدود ۵۰ درصد برق جهان از زغال سنگ تأمين شود كه ارزش تجاري زغال سنگ مصرفي آنها حدود ۸۰۰ ميليارد دلار خواهد بود. بنابراين مسئولان كشور بايستي به صورت دلسوزانه سعي نمايند كه از اين منبع ارزشمند كشور يعني زغال سنگ نيز استفاده نمايند تا در اين بازار بزرگ سهمي داشته باشند. در سال ۲۰۰۳ مصرف كل زغال سنگ مصرفي دنيا حدود ۴۰۵۸ ميليون تن بوده است كه فقط حدود ۵۱۲ ميليون تن زغال سنگ حرارتي در بازار تجارت شده است. در اين سال استراليا با ۱۰۰ ميليون تن بزرگترين صادركننده و ژاپن با ۸۰ ميليون تن بزرگترين واردكننده زغال سنگ بوده است.تاكنون در كشور ما از زغال سنگ فقط در مصارف صنعتي به خصوص صنايع ذوب آهن استفاده شده اميد است با همت مسئولان وزارت نيرو و ساير دست اندركاران فصل جديدي در منابع انرژي كشور گشوده شود.
* منابع و مآخذ وجداول ونمودارهادر دفتر روزنامه موجود است .