طاقة مهدرة في العراق كيف يمكن جعل هذه الطاقة مفيدة وكم ستكلف!

طاقة مهدرة في العراق! كيف يمكن جعل هذه الطاقة مفيدة، وكم ستكلف!

يمتلك العراق بعض أكبر احتياطيات النفط المؤكدة في العالم، ومع ذلك فإنه يواجه عجزًا مزمنًا في الكهرباء. أحد المحركات الرئيسية لهذه المفارقة هو الحرق الروتيني للغاز البترولي المصاحب، حيث يتم حرق الغاز الطبيعي الذي يظهر إلى جانب إنتاج النفط الخام بسبب نقص البنية التحتية للمعالجة وشبكات تجميع الغاز.

يمثل التقاط هذا الغاز المحترق وتحويله إلى نقود لتوليد الطاقة المحلية فرصة اقتصادية وصناعية وبيئية تحويلية للعراق.

1. حجم الغاز المحترق في العراق: الإجمالي والإمكانات الضائعة

إجمالي كميات الغاز المحترق

يحتل العراق المركز الثالث عالميًا في كميات الغاز المحترق، خلف روسيا وإيران فقط.

• الحجم السنوي للغاز المحترق: يحرق العراق ما يقرب من 17.5 إلى 18.0 مليار متر مكعب (BCM) من الغاز المصاحب سنويًا (حوالي 1.7 إلى 1.8 مليار قدم مكعب قياسي يوميًا [BSCFD]).
• فقدان الميثان والتنفيس: بالإضافة إلى الكميات المحترقة، تساهم تسربات الميثان غير المحترق والتنفيس الروتيني بما يقدر بـ 3.0 إلى 3.3 مليار متر مكعب سنويًا.
• القيمة الاقتصادية المفقودة: يؤدي حرق هذه الموارد إلى خسارة مباشرة تتراوح بين 2.5 مليار دولار و 3.5 مليار دولار سنويًا في قيمة الطاقة الأولية.

إمكانات توليد الطاقة

ينتج الغاز الطبيعي حوالي 170 ميجاوات ساعة (MWh) لكل مليون قدم مكعب قياسي (MMSCF) عند حرقه في محطات توليد الطاقة ذات الدورة المزدوجة عالية الكفاءة، أو حوالي 120 ميجاوات ساعة في تكوينات الدورة المفتوحة/المحركات.

• القدرة النظرية الإجمالية: ينتج 1.7 مليار قدم مكعب قياسي يوميًا من الغاز المصاحب الخام ما يقدر بـ 8,000 ميجاوات إلى 9,500 ميجاوات من إنتاج الكهرباء الأساسي المستمر.
• سياق الشبكة: يصل إجمالي الطلب على الشبكة الوطنية في العراق إلى 32,000 إلى 35,000 ميجاوات خلال أشهر الصيف القصوى، مقابل إمداد شبكة متاح يبلغ فقط 22,000 إلى 24,000 ميجاوات. إن التقاط وحرق الغاز المحترق بالكامل سيغطي 80% إلى 90% من عجز توليد الطاقة في العراق، مما يقضي تقريبًا على الاعتماد على الغاز المستورد والوقود السائل.

2. توزيع الغاز المحترق على مستوى المواقع في العراق

يتركز توليد الغاز المحترق في العراق جغرافيًا في حقول النفط الجنوبية، مع تجمعات ثانوية في المناطق الشمالية والوسطى.

توزيع الغاز المحترق في العراق

الحوض الشمالي	الحقول الوسطى	الحوض الجنوبي
~10-15% من الإجمالي	~5-10% من الإجمالي	~75-80% من الإجمالي
كركوك (بابا، عوينة)	الأحدب والبدعة	البصرة (الرميلة، غرب القرنة 1/2 مجنون، رطاوي)
بي حسن والخباز	المنصورية (غير مصاحب)	ميسان (الحلفاية، بزركان)
جمبور	شرق بغداد	ذي قار (الناصرية، الغراف)

أ. الحوض الجنوبي (البصرة، ميسان، ذي قار) — ~75–80% من الغاز المحترق

تستأثر حقول النفط العملاقة والضخمة في جنوب العراق بالغالبية العظمى من الغاز المحترق:

1. محافظة البصرة (~1.1–1.3 مليار قدم مكعب قياسي في اليوم من الغاز المحترق):
   • الرميلة (شمال وجنوب): ثالث أكبر حقل نفط في العالم؛ يحرق ما يقرب من 400–500 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم.
   • القرنة الغربية 1 والقرنة الغربية 2: يحرق ما يقرب من 250–350 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم.
   • حقل مجنون: يحرق حوالي 150–200 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم.
   • الزبير، الرميثة، ونهر بن عمر: تستأثر بـ 200–250 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم.
2. محافظة ميسان (~200–250 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم من الغاز المحترق):
   • حقل الحلفاية: تم تقليل الاحتراق مؤخرًا بواسطة مصنع معالجة الغاز التابع لشركة البتروكيماويات الوطنية الصينية، ولكن لا يزال هناك احتراق متبقٍ.
   • حقول نفط ميسان (بزركان، أبو غراب، الفكة): تحرق ما يقرب من 120–150 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم.
3. محافظة ذي قار (~150–180 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم من الغاز المحترق):
   • حقول الناصرية والغراف: تستأثر بـ 150+ مليون قدم مكعب قياسي في اليوم، وهي حاليًا مستهدفة بمبادرات استعادة الغاز من قبل شركة الغاز الجنوبية وبيكر هيوز.

ب. الحوض الشمالي والأوسط — ~15–20% من الغاز المحترق

• مجموعة حقول كركوك (كركوك، باي حسن، جمبور، خبّاز): تحرق ما يقرب من 120–180 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم.
• واسط وديالى (بدرة، الأحدب): تستأثر بـ 60–90 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم.

ج. إقليم كردستان — ~5–10% من الغاز المحترق

• حقول سرقلا، توكي، طقطق، وعطروش: تحرق ما يقرب من 100–120 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم مجتمعة.

3. خيارات تحويل الغاز المحترق إلى كهرباء

يتطلب تحويل الغاز المحترق الخام إلى كهرباء مطابقة التكنولوجيا مع تركيبة الغاز، ودورة حياة الحقل، وقيود البنية التحتية.

خيار التكنولوجيا	الكفاءة الحرارية	التحمل للهيدروكربونات الثقيلة و H2​وقت النشر/ قابلية التوسع والمرونة/ النفقات الرأسمالية النسبية ($/كيلوواط)
محركات الغاز الترددية (RICE)	42% – 48%	عالية (تتحمل رقم الميثان المنخفض 50-70)
توربينات_الغاز_الهوائية	37% – 42%	متوسطة (تتطلب وقود غاز نظيف)
توربينات الغاز الصناعية الثقيلة (OCGT)	32% – 38%	مرتفع (يتعامل مع متغيرات وحدة حرارية بريطانية / نهايات ثقيلة)
توربينات الغاز ذات الدورة المركبة (CCGT)	52% – 60%	منخفض (يتطلب تكييف غاز صارم)
توربينات بخارية / أنظمة غلايات	25% – 32%	مرتفع جدًا (يمكنه حرق الغاز الحامضي غير المعالج)

النهج الاستراتيجي الموصى به: نشر على مرحلتين

الاستراتيجية الأفضل والأسرع والأكثر اقتصادية: نهج هجين يستخدم محركات الغاز الترددية المعيارية (المرحلة 1) لتوليد الطاقة السريع عند رأس البئر، يليه توربينات الغاز الهوائية / الصناعية (المرحلة 2) لتوليد الطاقة في منتصف الطريق.

1. المرحلة 1 (سريعة وموزعة): نشر محركات الغاز الترددية (RICE) المحمولة على مقطورات أو توربينات الغاز الهوائية المتنقلة (مثل GE TM2500) مباشرة في مصانع فصل الغاز والنفط (GOSPs).
   • السبب: تتطلب الحد الأدنى من تجهيز الموقع، وتتعامل مع أرقام الميثان المتغيرة (MN) وآثار الغاز الحامضي بشكل أفضل من التوربينات الصناعية، وتبدأ في توليد الطاقة في غضون أشهر.
2. المرحلة 2 (مركزة وعالية الكفاءة): بناء خطوط أنابيب تجميع دائمة تغذي محطات معالجة الغاز المركزية (GPP) التي توفر غازًا بجودة خط الأنابيب لتوربينات الغاز الصناعية التي تعمل في دورة مركبة (CCGT) لتوليد الطاقة الأساسية للشبكة.

4. خطوات تنقية غاز الشعلة المهدرة (من رأس البئر إلى مدخل محطة تخفيض ضغط الغاز للتوربين GPRS)

يحتوي غاز الشعلة المصاحب الخام على هيدروكربونات سائلة، ومياه حرة، وغازات حمضية H2S و CO2، وجسيمات تسبب تآكلًا كارثيًا للتوربين، وتآكلًا، وعدم استقرار في الاحتراق إذا لم تتم معالجتها.

فيما يلي سلسلة التنقية خطوة بخطوة المطلوبة لمعالجة غاز الشعلة الخام حتى مدخل محطة تخفيض ضغط الغاز للتوربين Gas Pressure Reducing Station (GPRS).

الخطوة 1: فصل السوائل الأولي وإزالة الكميات الكبيرة

• المعدات: فاصل مدخل ثلاثي الأطوار واسطوانة إزالة (KOD).
• الوظيفة: إزالة المياه السائلة بكميات كبيرة، وقطرات النفط الخام الحرة، والمكثفات الثقيلة وصولاً إلى 10-50 ميكرون. يمنع ضربات السوائل في الضواغط اللاحقة.

الخطوة 2: ضغط الغاز

• المعدات: ضواغط لولبية متعددة المراحل أو ضواغط ترددية.
• الوظيفة: يصل الغاز المصاحب الخارج من فواصل الضغط المنخفض عادةً إلى ضغط 1 إلى 5 بار مقياس (barg). تتطلب توربينات الغاز ضغوط وقود غاز بين 25 و 40 barg عند مدخل GPRS.

الخطوة 3: وحدة إزالة الغازات الحمضية (AGRU / تحلية الغاز)

• المعدات: عمود امتصاص الأمين باستخدام MDEA (ميثيل ثنائي إيثانول أمين) أو مذيبات فيزيائية متخصصة (Selexol)، أو وحدات الأغشية للتدفقات الأصغر.
• الوظيفة: يحتوي غاز الشعلة العراقي الخام على تركيزات عالية من كبريتيد الهيدروجين H2S، غالبًا 1000-30000 جزء في المليون) وثاني أكسيد الكربون CO2، 2-8%).
• المواصفات المستهدفة: H2S < 5 إلى 20 جزء في المليون (لمنع التآكل الساخن عند درجات الحرارة العالية على ريش التوربين) و CO2 < 2 – 3 مول٪ (للحفاظ على قيمة تسخين الوقود).

الخطوة 4: تجفيف الغاز

• المعدات: نظام تجفيف ثلاثي إيثيلين جلايكول (TEG) أو ممتزات المنخل الجزيئي.
• الوظيفة: إزالة محتوى بخار الماء لمنع تكون الهيدرات في خطوط الأنابيب وإنشاء حمض الكربونيك أثناء الضغط.
• المواصفات المستهدفة: نقطة ندى الماء تصل إلى -10 درجة مئوية إلى -40 درجة مئوية عند ضغط الخط.

الخطوة 5: استخلاص الهيدروكربونات الثقيلة وسوائل الغاز الطبيعي (التحكم في نقطة الندى)

• المعدات: وحدة تبريد ميكانيكية (MRU) أو صمام تمدد جول-طومسون (J-T) مع فاصل منخفض الحرارة (LTS).
• الوظيفة: الغاز المصاحب العراقي "غني" بشكل استثنائي بالهيدروكربونات الثقيلة (C3+ بروبان، بيوتان، بنتان). هذه الهيدروكربونات الثقيلة تخفض رقم الميثان (MN) للغاز، وتسبب الاشتعال الذاتي المبكر (القرع/الانفجار) في المحركات، وتولد قطرات سائلة في حجرات احتراق التوربينات.
• المواصفات المستهدفة: نقطة ندى الهيدروكربون (HDP) محددة عند < -10 درجة مئوية، مما يضمن الحد الأدنى لرقم الميثان > أو يساوي 75. يتم تعبئة سوائل الغاز الطبيعي المستعادة كغاز بترول مسال أو مكثفات، مما يوفر مصدر إيرادات إضافي.

الخطوة 6: ترشيح الجسيمات والتكثيف الدقيق

• المعدات: مرشحات تكثيف عالية الكفاءة ومجففات جسيمات جافة.
• الوظيفة: احتجاز آثار الأمينات المتسربة، ورذاذ زيت التشحيم، والجزيئات الصلبة حتى 0.3 ميكرون بكفاءة 99.98%.

الخطوة 7: محطة تخفيض ضغط الغاز (GPRS) ووحدة تكييف وقود الغاز

• المعدات: صمامات تحكم في الضغط مزدوجة التكرار، وقياس الغاز (بالموجات فوق الصوتية/الفتحة)، وصمامات أمان الإغلاق السريع، ومسخنات وقود الغاز الكهربائية/البخارية.
• الوظيفة: تنظيم الضغط لمتطلبات حجرة احتراق التوربين الدقيقة (على سبيل المثال، 30 زائد أو ناقص بار)، وتسخين الغاز 20 درجة مئوية 30 درجة مئوية فوق نقطة ندى الهيدروكربون لمنع التكثيف قبل حقن مشعب الوقود مباشرة.

5. توربينات غاز ومحركات مناسبة لحرق غاز الشعلة

لا تتحمل جميع المحركات الأساسية التغيرات الحرارية والعناصر الكيميائية النزرة المتأصلة في غاز الشعلة. فيما يلي خيارات المعدات المثلى المصنفة حسب النشر التشغيلي.

أ. توربينات غاز هوائية المنشأ ومتحركة (الأفضل للنشر السريع والكفاءة العالية)

1. GE TM2500 / LM2500+G4 (السعة: 30–35 ميجاوات لكل وحدة)
   • لماذا مناسب: "محطة طاقة على عجلات" مثبتة على مقطورة قادرة على التركيب في غضون أيام. تتميز بتصاميم حجرات احتراق مرنة قادرة على حرق الغاز المعالج الخفيف من الشعلة. كفاءة حرارية عالية في الدورة المفتوحة (~37–39%).
2. Siemens SGT-A35 / SGT-A65 (Trent الصناعي) (السعة: 30–60 ميجاوات لكل وحدة)
   • لماذا مناسب: قدرة فائقة على الأحمال الجزئية، بدء تشغيل سريع (أقل من 10 دقائق إلى الحمل الكامل)، وتحمل مثبت للهيدروكربونات ذات القيمة الحرارية الدنيا المتغيرة.

ب. توربينات غاز صناعية شديدة التحمل (الأفضل للمصانع المركزية القوية)

1. GE Frame 6B (PG6581B) و Frame 9E (PG9171E) (السعة: 42 ميجاوات و 126 ميجاوات)
   • لماذا هو مناسب: المعيار الذي لا جدال فيه للمواقع الصناعية في الشرق الأوسط. يتميز ببناء عمود واحد ثقيل وقوي، ودرجات حرارة احتراق منخفضة مقارنة بالآلات الحديثة من فئة H/J، وقدرة تحمل هائلة للملوثات ودرجات الحرارة المحيطة المرتفعة (>50 درجة مئوية) وتقلبات قيمة وحدة حرارية بريطانية للوقود.
2. سيمنز SGT-800 (السعة: 50–62 ميجاوات)
   • لماذا هو مناسب: كفاءة ممتازة في الدورة المركبة (>55 درجة مئوية) مع حوارق منخفضة الانبعاثات الجافة (DLE) مكيفة للوقود متوسط وحدة حرارية بريطانية.

ج. محركات الغاز الترددية للخدمة الشاقة (الأفضل للغاز غير المعالج/المعالج بشكل طفيف من رأس البئر)

1. فارتسيلا 34SG / 50SG (السعة: 4.3 ميجاوات إلى 18.3 ميجاوات لكل وحدة)
   • لماذا هو مناسب: محركات تعمل بالاشتعال بالشرر وتحترق بفقر مصممة خصيصًا لجودة الوقود المتغيرة. يمكنها التعامل مع أرقام ميثان أقل (MN > 50) مع معالجة مسبقة محدودة مقارنة بالتوربينات الغازية.
2. إينيو جينباخر J620 / J624 (السعة: 3.0 ميجاوات إلى 4.5 ميجاوات لكل وحدة)
   • لماذا هو مناسب: وحدات مدمجة معيارية في حاويات مثالية لمشاعل الحقول النائية بسعات أقل من 10 MMSCFD.

6. التحليل المالي والاقتصادي

المقاييس المالية لالتقاط غاز الشعلة العراقي لتوليد الطاقة قوية بشكل استثنائي بسبب انخفاض تكاليف الحصول على الوقود (تحويل منتج ثانوي مهدر إلى طاقة) وارتفاع تكاليف تجنب استيراد الوقود السائل.

أ. تفصيل النفقات الرأسمالية (CAPEX) — الأساس: مشروع التقاط 100 MMSCFD من غاز الشعلة

منشأة التقاط بسعة 100 MMSCFD تنتج ما يكفي من الغاز لتشغيل محطة طاقة دورة مفتوحة ~500 ميجاوات أو دورة مركبة ~700 ميجاوات.

مكون المشروع	تقدير النفقات الرأسمالية (مليون دولار أمريكي)
خطوط أنابيب تجميع الغاز ومحطات الضغط	120 مليون دولار - 160 مليون دولار
وحدة معالجة الغاز المركزية (AGRU، TEG، استعادة سوائل الغاز الطبيعي)	180 مليون دولار - 240 مليون دولار
محطة طاقة توربينات غازية بقدرة 500 ميجاوات (دورة مفتوحة)	450 مليون دولار - 550 مليون دولار
نظام إدارة معلومات الموارد الجغرافية (GPRS) ومحطة فرعية للربط (400 كيلوفولت/132 كيلوفولت)	50 مليون دولار - 70 مليون دولار
الهندسة والمشتريات والإنشاءات (EPC)، الطوارئ، التصاريح، وتكاليف المالك	100 مليون دولار - 130 مليون دولار
إجمالي النفقات الرأسمالية الأولية	900 مليون دولار - 1,150 مليون دولار

ب. النفقات التشغيلية (OPEX)

• تشغيل وصيانة محطة الطاقة: ~0.008 دولار - 0.012 دولار لكل كيلوواط/ساعة.
• تشغيل وصيانة معالجة الغاز والخطوط: ~0.25 دولار - 0.40 دولار لكل MMBtu معالج.
• التكلفة المستوية للكهرباء (LCOE): 0.032 دولار إلى 0.042 دولار لكل كيلوواط/ساعة (مقارنة بـ 0.09-0.14 دولار/كيلوواط/ساعة عند توليد الكهرباء بالديزل المستورد أو زيت الوقود الثقيل).

ج. ملخص العائد المالي السنوي وفترة الاسترداد

بافتراض قيمة بيع كهرباء أساسية تبلغ 0.07 دولار لكل كيلوواط/ساعة للمشترين من الشبكة/الصناعيين وإيرادات استعادة سوائل الغاز الطبيعي/غاز البترول المسال:

• إجمالي الطاقة المولدة سنوياً (500 ميجاوات @ عامل قدرة 85%): ~3.72 مليار كيلوواط/ساعة / سنة.
• إيرادات الكهرباء / قيمة الواردات المتجنبة: ~260 مليون دولار / سنة.
• قيمة سوائل الغاز الطبيعي/غاز البترول المسال المستعادة (بروبان/بيوتان): ~60 مليون دولار / سنة.
• إجمالي الفوائد السنوية الإجمالية: ~320 مليون دولار / سنة.
• صافي الدخل التشغيلي (بعد المصاريف التشغيلية): ~270 مليون دولار / سنة.
• فترة الاسترداد البسيطة: 3.3 إلى 4.2 سنوات.

د. تعويضات الكربون والإيرادات البيئية

يؤدي التقاط 100 مليون قدم مكعب قياسي في اليوم من الغاز المحترق إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المباشرة والميثان غير المحترق بحوالي 3.5 إلى 4.5 مليون طن متري من مكافئ ثاني أكسيد الكربون (طن ثاني أكسيد كربون مكافئ) سنوياً.

• عند أسعار أرصدة الكربون بموجب المادة 6 من اتفاق باريس (10-20 دولارًا للطن)، ينتج عن ذلك 35-90 مليون دولار إضافية سنوياً في أرصدة تمويل الكربون.

ملخص استراتيجي وتوصيات رئيسية

لإنهاء الحرق الروتيني ومعالجة عجز الكهرباء في العراق:

1. إعطاء الأولوية للنشر في البصرة: تقع أكثر من 70% من غازات الحرق في ثلاثة حقول جنوبية (الرميلة، غرب القرنة، مجنون). الجهود الأولية تحقق أعلى العوائد هنا.
2. توحيد وحدات معالجة الغاز: استخدام وحدات الأمين/التجفيف المعيارية مسبقة الصنع لتجاوز التأخيرات التقليدية في الإنشاءات المدنية التي تستغرق سنوات.
3. نشر محركات الدفع الهجينة: استخدام محركات الغاز الترددية المعيارية (Wärtsilä/Jenbacher) أو توربينات GE TM2500 المتنقلة للتخفيف الفوري من الحرق (<12 شهرًا)، مع هندسة منشآت دورة مركبة لتوليد الطاقة (CCGT) دائمة (GE Frame 9E / Siemens SGT-800) لتحقيق استقرار طويل الأجل للطاقة.

ملاحظة: تم أخذ هذه القيم والافتراضات من مصادر مختلفة عبر الإنترنت ومن خلال أدوات الذكاء الاصطناعي، وهي مقدمة كمرجع فقط. المسؤول