در توسعه شهرها، بحث رشد تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب بسیار مهم بوده و این درحالی است که انرژی مصرفی آنها نیز قابل توجه است. همه از قبل می‌دانیم در صورت وجود جریان آب و اختلاف ارتفاع کافی امکان تولید برق وجود دارد، ولی آنچه شاید همه نمی‌دانیم، آن است که چنین پتانسیل‌هایی به جز در سدهای بزرگ، در نزدیکی و حتی در داخل شهرها نیز وجود دارد. قدرت آب ترکیبی از هد و جریان است. هر دو باید برای تولید برق حاضر باشند تا امکان تولید برق (هیدروپاور) وجود داشته باشد.
آب یا فاضلاب، خطوط انتقال یا توزیع؟
جواب این است که روی خطوط انتقال آب با مشکلات کمتری می‌توان از این پتانسیل استفاده کرد و به‌علاوه در بسیاری از کشورها به دلیل وجود اختلاف ارتفاع در شهرها و حجم آب کافی برای تولید برق به جای فشارشکن‌های مستقر در روی خطوط توزیع آب، توربین قرار داده شده است. یکی از روش‌های جدید تولید برق در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب، استفاده از جریان آب در ورودی و خروجی این تأسیسات است که کشورهای دیگر نیز به آن به‌عنوان یک انرژی پاک می‌نگرند.
کشورهای توسعه‌یافته یا در حال توسعه؟
در خروجی یکی از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهر سیدنی در استرالیا یک نیروگاه برقابی با ظرفیت 4.5 مگاوات نصب شده است که برق خود را به‌عنوان برق سبز به شبکه برق می‌فروشد و برای این کار مشوق‌های مالی دریافت می‌کند. از نمونه‌های دیگر این‌گونه طرح‌ها می‌توان به مولد کوچک به ظرفیت 225 کیلووات در یکی از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهر لس‌آنجلس آمریکا و نیز یک مولد برقابی در شهر وین اتریش با ظرفیت 384 کیلووات در داخل یکی از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب این شهر اشاره کرد. البته این موضوع فقط مختص کشورهای پیشرفته نبوده و از این روش برای تولید برق در تصفیه‌خانه فاضلاب کشورهای هند و اردن نیز استفاده شده است. جالب آن است زمانی‌که شرکت فرانسوی «دگرمونت» تصمیم به ساخت تصفیه‌خانه فاضلاب السمرا در شهر امان پایتخت کشور اردن گرفت، متوجه شد به دلیل ثبات‌نداشتن در شبکه برق این کشور، امکان قطع برق وجود دارد و ازاین‌رو تصمیم بر آن شد برق مورد نیاز را از انرژی‌های تجدیدپذیر تأمین کند که یکی از آنها استفاده از جریان فاضلاب در ورودی و نیز جریان پساب تصفیه‌شده خروجی تصفیه‌خانه بود که از این طریق برق مناسبی را تأمین کرد. به‌تازگی کشور هند نیز یک نیروگاه برقابی را در منطقه چیلا واقع در دهلی شرقی راه‌اندازی کرده كه توربین آن با کمک جریان پساب خروجی از تصفیه‌خانه فاضلاب به گردش درمی‌آید. اداره  Delhi Jal Board اعلام کرده است که این نیروگاه اولین نیروگاه در دهلی‌نو است. این در حالی است که این تصفیه‌خانه روزانه 9 ‌میلیون گالن فاضلاب را تصفیه کرده (ارتفاع موجود در ناحیه پساب خروجی بالغ بر پنج متر است) و گفته شده سالانه 20‌ هزار کیلووات ساعت برق تولید می‌کند. اداره فوق اظهار کرده سوزاندن سوخت‌های فسیلی برای تولید برق منجر به تولید کربن دی‌اکسید خواهد شد و پدیده گلخانه‌ای و گرمایش جهانی را در پی دارد. ازاین‌رو فناوری ذکر شده را «فناوری بدون ‌آلودگی و مجانی» نامیده است. ازاین‌رو سعی دارد امکان‌سنجی به‌کارگیری این فناوری را در دیگر تصفیه‌خانه‌های خود انجام دهد.
در بیرون شهرها یا در درون شهرها؟
گستردگی شهرها و نیاز همه آنها به آب باعث گستردگی خطوط انتقال آب به شهرها شده است و موقعیت جغرافیایی و پستی و بلندی‌های مسیر انتقال این آب باعث می‌شود گاهی فشار آب در درون خطوط انتقال به حدی زیاد شود که نیاز به استفاده از شیرهای فشارشکن یا مخازن متعادل‌ساز فشار باشد و در اینجاست که پیشنهاد می‌شود از این فشارهای اضافی برای تولید انرژی استفاده شود. تا چندی پیش بیشترین توجه به خطوط انتقال آب به شهرها که حجم زیادی از آب را جابه‌جا می‌کرد، معطوف بود، ولی در بسیاری از شهرها که حجم آب توزیع‌شده در سطح شهر زیاد بوده یا اینکه شهر دارای اختلاف ارتفاع قابل توجهی است، نیز به خطوط توزیع آب درون شهرها نیز توجه شده است چون عموما در این خطوط توزیع نیز از شیرهای فشارشکن استفاده می‌شود و می‌توان برای کاهش فشار در این مسیرها از توربین‌های مولد برق هم استفاده کرد. مثلا گفته شده است گروه مطالعات فنی مولدها و تولید پراکنده شرکت توزیع نیروی برق تهران بزرگ به منظور بررسی امکان افزایش تعاملات مؤثر با شرکت تأمین و تصفیه آب و فاضلاب تهران، نشست‌هایی در محل ستاد راهبردی این شرکت برگزار کرده است. ضمن بررسی‌های انجام‌شده، صحبت از وجود 670 فشارشکن در شبکه آب درون شهر تهران شده است که از توانایی تولید ‌هزار مگاوات برق پاک برخوردارند. درباره مهم‌ترین مزایای این طرح به ساده‌بودن و مقرون‌به‌صرفه‌بودن آن، قابل استفاده‌بودن در همه خطوط انتقال آب دارای پستی و بلندی، استفاده از نیروهای مزاحم داخل لوله انتقال آب و تبدیل آنها به انرژی مفید و قابل استفاده و درنهایت استفاده از انرژی تجدیدپذیر برای تولید برق اشاره می‌شود. همان‌طور که ذکر شد، این پتانسیل به خطوط داخل شهر تهران مربوط بود و در خطوط انتقال آب از کرج نیز این توانایی وجود دارد و در یکی از پروژه‌ها قرار شده است دو نیروگاه برقابی با ظرفیت هر نیروگاه 4.7 مگاوات در ناحیه شمال غربی تهران ساخته شود. در این پروژه دبی کل آب پنج مترمکعب بر ثانیه ذکر شده است. البته در سمینار مدیریت انرژی و روش‌های کاهش اوج بار در سامانه‌های استحصال و پمپاژ آب در شهریورماه 1394 بیان شد که حدود دو درصد از برق کشور در بخش آب و فاضلاب مصرف می‌شود. یکی دیگر از موارد بیان‌شده در این سمینار آن بود که روزانه بیش از سه‌ میلیون مترمکعب آب در کلان‌شهر تهران توزیع می‌شود و می‌توان از جریان این مقدار آب، برق تولید کرد. ضمنا در یکی از مقالات ارائه‌شده در دومین کنفرانس ملی انرژی و توسعه پایدار، از امکان تولید سه هزار مگاوات انرژی برقابی در خطوط آب‌رسانی کشور صحبت شده است.
ولی حالا چرا؟
اساسا علت‌های عدیده‌ای برای توسعه این‌گونه طرح‌های هیدروپاور بیان می‌شود که می‌توان به تولید برق سبز و تجدیدپذیر، عدم مصرف سوخت و کاهش آلاینده‌ها اشاره کرد. به طور کلی نیروگاه‌های آبی از منابع بازگشت‌پذیر (آب) استفاده می‌کنند که می‌توان از این منابع به صورت چندمنظوره نیز استفاده کرد. علاوه بر این، به‌کارگیری این نیروگاه‌ها، هیچ‌گونه آلودگی‌ای را دربر نخواهد داشت که این مسئله از لحاظ زیست‌محیطی دارای اهمیت فراوانی است. علاوه‌براین، این نیروگاه‌ها دارای عمر طولانی و راندمان نسبتا بالایی (تا حدود 90 درصد) هستند. تجهیزات نیروگاه‌های آبی به‌آسانی و خیلی سریع می‌توانند برای تنظیم تغییرات بار در شبکه سراسری به کار روند. به‌همین‌دلیل است که از این نیروگاه‌ها بیشتر برای شرایط پیک بار بهره می‌گیرند. این قابلیت، سهولت بهره‌برداری و کیفیت برق شبکه (ولتاژ و فرکانس ثابت) را تضمین می‌کند. در نتیجه همین مزایای عمر طولانی، راندمان نسبی بالاتر، آلوده‌نشدن محیط زیست، پایین‌بودن هزینه‌های نگهداری و بهره‌برداری، استفاده چندمنظوره از منابع آبی آنها، تجدیدپذیربودن منابع مصرفی آنها، توان پاسخ‌گویی بالا به نوسانات تقاضای برق و همچنین داشتن تکنولوژی قابل اطمینان با اثرات مثبت و منفی شناخته‌شده، باعث گسترش روزافزون این فناوری در داخل شهرها نیز خواهد شد. ولی آنچه در کشور ما به‌عنوان موتور محرکه اصلی این پروژه‌ها به شمار می‌رود، آن است که دولت در سا‌ل‌های گذشته حاضر شده بود برق از منابع تجدیدپذیر را با قیمت‌های خوبی خریداری کند که این موضوع مورد توجه بسیاری از سازمان‌های دولتی و خصوصی قرار گرفت و این در حالی است که قیمت‌های تعیین‌شده برای سال 1395 با مخالفت‌هایی روبه‌رو شده است. گویا قیمت برای خریداری هر کیلووات ساعت برق نیروگاه هیدرو با ظرفیت کمتر از 10 مگاوات در سال 1394، 370 تومان اعلام شده بود، ولی در سال 1395 برای نیروگاه‌های هیدرو با ظرفیت کمتر از 10 مگاوات نصب‌شده روی رودخانه و تأسیسات جانبی سدها، معادل 210 تومان و برای نیروگاه‌های نصب‌شده بر روی خطوط انتقال آب، 150 تومان ذکر شده است.
فروش برق مهم است یا چیزهای دیگر؟
همان‌طور که گفته شد، درباره مزایای این‌گونه طرح‌ها می‌توان به تولید برق سبز (بدون آلودگی)، ایجاد درآمد جدید، ایجاد شغل، پدافند غیرعامل در شهرها، وجود منابع تولید انرژی برای مواقع اضطرار و بحران اشاره کرد. در‌این‌باره بعضی از افراد فقط بر موضوع فروش برق به شبکه و درآمد حاصل از آن تأکید دارند و معتقدند با کاهش قیمت خرید تضمینی برق این پروژه‌ها باید طرح‌های مشابه مسکوت گذاشته شده تا بعدا شرایط تغییر کند. در همین زمینه کارشناسانی هستند که معتقدند در اجرای این پروژه‌های کوچک باید شرایط خاص هر شهر و منطقه را مدنظر داشت و از آن منظر به موضوع نگریست. یعنی زمانی که یک شهر در مناطق مرزی قرار دارد باید موضوعاتی از قبیل دوری از مرکز و احتمال بروز شرایط ناخواسته را به پارامترهای دخیل در تصمیم‌گیری افزود. اگر شهر در زمره مناطق محروم است، پس ایجاد چند شغل کوچک نیز به اقتصاد آحاد آن شهر کمک کرده و افراد را به زندگی امیدوارتر می‌کند و مضافا اینکه ایجاد حتی یک شغل هم از سیاست‌های مؤکد آقای «روحانی»، رئیس‌جمهور، است. یکی از موارد دیگری که مسئولان شهری و استانی باید به آن توجه کنند، این است شاید بتوان این‌گونه نیروگاه‌های هیدروپاور کوچک را در مناطقی ساخت که باعث ایجاد یا رونق بیشتر مراکز گردشگری شود. مثلا شاید یک دریاچه در اطراف مسیر خطوط انتقال وجود داشته باشد که با برق‌رسانی به آن محل بتوان امکان استفاده از آن را افزایش داد یا یک پارک جنگلی یا آبشار را به مردم معرفی کرد که با این کار، اقتصادهای روستایی را تقویت کرد. شاید بتوان مسیر خروج فاضلاب‌های تصفیه‌شده را به گونه‌ای طراحی کرد که علاوه بر تولید برق، این پساب به صنایع محتاج به آب رسانده شود. در ادامه اگر پروژه در شهرهای بزرگ مستقر است، پس بهتر است به بزرگی مشکلات این‌گونه شهرها هنگام بروز سوانح توجه کرد و پدافند غیرعامل را نیز به این پارامترها افزود و اینکه اگر در شهری مثل تهران امکان تولید برق مناسبی وجود داشته باشد، شاید بتوان هنگام آلودگی هوا در فصول سرد بعضی از نیروگاه‌های متوسط مستقر در شهر را برای مدتی خاموش کرده و از حجم آلودگی‌های واردشده به شهر کاست. به نظر می‌رسد در چنین طرح‌هایی باید سود حاصل از هزینه‌های اجتماعی آلاینده‌های منتشرشده از نیروگاه‌های معادل این پروژه‌ها و نیز هزینه تولید هر شغل نیز مدنظر قرار گیرد. یعنی اگر در شهر تهران حدود 700 شیر فشارشکن قرار دارد مثلا شاید بتوان 300 نفر را در نیروگاه‌های هیدروپاور مربوط به بخش خصوصی یا دولتی آنها به کار گمارد. پس می‌توان هزینه ایجاد یک شغل جدید را به منافع این طرح‌ها افزود. در بسیاری از مشکلات کلان‌شهری مثل تهران یکی از دلایل، وجود شیب زیاد در شهر عنوان می‌شود، ولی در این طرح‌ها وجود این اختلاف ارتفاع در مناطق مختلف شهر به‌عنوان مزیت تلقی می‌شود و اصطلاحا این طرح‌های هیدروپاور تهدیدها را به فرصت تبدیل کرده‌اند که باید با به‌کارگیری بهترین فناوری‌ها حداکثر بهره‌برداری را کرد.
در ایران چه پروژه‌هایی وجود دارد؟
همان‌طور که بیان شد، به دلیل اهمیت موضوع آب‌رسانی به مناطق مختلف کشور، تلاش‌های فراوانی دراین‌باره انجام شده است و خطوط انتقال آب زیادی در کشور وجود دارد که با انجام مطالعات ابتدایی می‌توان درباره امکان‌پذیری تولید برق از این خطوط اظهارنظر کرد. در حال حاضر گفته شده است در خط انتقال آب به زاهدان حدود 400کیلووات برق تولید می‌شود. در خط انتقال آب از سد دوستی به شهر مشهد نیز از سیستم هیدروپاور استفاده شده و حدود 500 کیلووات برق تولید شده است. در مدارک مختلف از مطالعه یا اجرای این طرح در خط انتقال آب به اراک، ارومیه، سمنان، مشکین‌شهر، اردبیل و خط انتقال آب از سد 15خرداد به قم صحبت شده است. به‌علاوه گاهی گفته می‌شود که در بعضی از این موارد در چند نقطه می‌توان انرژی الکتریکی تولید کرد. قابل ذکر است تاکنون تحقیق‌های زیادی درباره موضوع نیروگاه‌های کوچک روی رودخانه‌های ایران انجام شده که این موضوع متفاوت از موضوع بحث این مقاله است. در مقاله‌ای که در سال 1388 در سومین همایش ملی آب و فاضلاب (با رویکرد اصلاح الگوی مصرف) ارائه شد، به پتانسیل خطوط انتقال آب شهرهای بجنورد و بیرجند هم اشاره شده است که بررسی مجدد این گزینه‌ها خالی از فایده نخواهد بود. موضوع تولید انرژی از خطوط توزیع آب نیز از مواردی است که در بسیاری از شهرهای کشورمان و به‌ویژه در شهرهای بزرگ یا شهرهای دارای اختلاف ارتفاع زیاد در مناطق مختلف شهر امکان‌پذیر است. دراین‌باره نیز تلاش‌هایی برای اجرای پروژه در ایستگاه‌های فشارشکن سطح شهر تهران انجام شده است که دراین‌بین می‌توان به ایستگاه‌های فشارشکن خاوران و باروت‌کوبی اشاره کرد. اما یکی از موارد جالب در‌این باره بررسی پتانسیل‌های کشور از جریان فاضلاب است که امکان تولید انرژی از جریان فاضلاب تصفیه‌شده یا تصفیه‌نشده در سایر نقاط جهان به اثبات و اجرا رسیده و می‌تواند مورد مداقه بیشتر مسئولان کشورمان قرار گیرد. در همین زمینه در خبرها آمده بود در تهران طرح اجرای تأسیسات اسکروژنواتور با توان تولید 270 کیلووات ساعت در یکی از اتصال‌های خط اصلی به تونل فاضلاب‌رو شرق برای اجرا انتخاب شده است.
مطالعه موردی جدید
یکی از موارد مطالعه‌شده، پساب خروجی از تصفیه‌خانه فاضلاب شهرک قدس (غرب) در تهران است که دبی کنونی و جغرافیای محل از پتانسیل مناسبی برای تولید برق برخوردار است. در حال حاضر شرایط به گونه‌ای است که این پساب وارد یک مسیل در پایین‌دست تصفیه‌خانه می‌شود. طبق نقشه‌های مطالعه‌شده، این مسیل از مجاور نیروگاه شهید فیروزی (آلستوم) عبور کرده و پس از گذر از منطقه‌ای به نام سازمان آب، در ادامه وارد کانال‌های غرب تهران می‌شود. براساس بررسی‌های اولیه، به منظور بیشترین استفاده از شیب شمال به جنوب تهران (اختلاف ارتفاع بیش از صدمتری) مکانی واقع در این مسیل با فاصله سه‌ هزار و 500 متر و در مجاورت نیروگاه مذکور به دلیل نزدیکی به خطوط انتقال، محل مناسبی برای نصب توربین‌های آبی تولید برق است که قابلیت تولید بیش از 850 کیلووات برق از منابع تجدیدپذیر را خواهد داشت و ضمنا مجددا این آب وارد کانال شده و به مسیر خود ادامه می‌دهد و مشکلی برای رواناب‌های تهران نیز پدید نمی‌آورد. یکی از مزایای جانبی این طرح آن است که می‌توان با انجام تمهیداتی، قسمتی از این فاضلاب تصفیه‌شده را به مصارف داخلی این نیروگاه نیز رساند. به‌علاوه یکی دیگر از مزایای این طرح بحث پدافند غیرعامل هنگام بروز بحران‌ها برای شهر تهران است. البته شاید در طرح خط انتقال پساب تصفیه‌خانه تبریز به دریاچه ارومیه نیز چنین پتانسیلی وجود داشته باشد که باید بررسی کرد.
پیشنهاداتی برای خودمان
مطالب گفته شده همه بیانگر آن است که به هر آب جاری در خطوط انتقال و لوله‌ها و کانال‌های آب یا فاضلاب، می‌توان به‌عنوان منبعی برای تولید برق نگریست و ازاین‌رو بهتر است ادارات مربوط به هر استان اقدام به یافتن پتانسیل‌های موجود در مناطق مختلف خود کنند و فناوری مورد نیاز و هزینه‌ها و منافع هر یک از این موارد را ارزیابی کرده و این موضوع را با سرمایه‌گذاران مختلف مطرح کنند. محاسبه این پتانسیل‌ها کار بسیار سختی نخواهد بود و با استفاده از اطلاعات موجود در محل از قبیل دبی آب و اختلاف ارتفاع یا فشار موجود در خطوط انتقال آب می‌توان دست به برآورد توان تولیدی زد. دراین‌بین سازمان‌های مربوطه قادر خواهند بود به لحاظ ارزش‌گذاری، پروژه‌های حساس‌تر برای هر منطقه از کشور را با استفاده از بودجه‌های حاکمیتی به اجرا درآورند. حسن نیروگاه‌های کوچک در مناطق دور آن است که شاید بتوان روی یک خط انتقال نیروگاه برقابی نصب کرد تا روستاهای دورافتاده مجاور بهره‌مند شده یا یک منطقه مرزی یا پاسگاه برق‌دار شده و از آسیب‌پذیری کشور کاسته شود. یا مثلا برق در اختیار عشایر کوچ‌رو قرار گیرد یا یک ناحیه بکر گردشگری برق‌‌دار شود تا گردشگران بیشتری جذب کرده و برای روستاهای مجاور ارزش‌ افزوده ایجاد کند. اگر به پروژه‌های راه‌اندازی‌شده در بسیاری از کشورهای اروپایی مثل سوئیس و فرانسه سر بزنیم، خواهیم دید اساسا بسیاری از این پروژه‌ها با این‌گونه دلایل تکمیل شده‌اند. گفتنی است شاید در بعضی از مناطق در ابتدای امر یک اختلاف ارتفاع مناسب وجود نداشته باشد، ولی چند صد متر آن طرف‌تر یک محل خاص با اختلاف ارتفاع کافی موجود است که با یک لوله‌کشی ساده می‌توان آب را انتقال داده و برق تولید کرد و بهره جست.