بررسي ظرفيت تولید گاز هلیوم در ایران

چکیده مطلب:

• امروزه وسعت کاربردهای هليوم در جهان رو به افزایش است و از این رو می­توان از هليوم به عنوان عنصری استراتژیک نام برد.
• حجم بالای گاز موجود در پارس جنوبی موجب شده، ایران ظرفيت تبدیل شدن به قطب هليوم (حدود 27% هلیوم تولیدی جهان) را داشته باشد.
• هم اکنون توليد هليوم ایران صفر است و ایران واردکننده هليوم است.

پژوهش خبری صدا وسیما: امروزه وسعت کاربردهای هليوم در جهان رو به افزایش است و از این رو می­ توان از هليوم به عنوان عنصری استراتژیک نام برد. با بررسی و مقایسه شاخص قيمتی مواد مختلف ازجمله طلا، نقره، پلاتين، نفت خام و گاز طبیعی با شاخص قیمتی هلیوم، مشاهده می­شود که رشد قيمت هليوم در دهه گذشته، بيشتر از سایر مواد پرکاربرد بوده است. در دهه گذشته تقاضای هليوم از عرضه آن بيشتر بوده و این موضوع منجر به افزایش قيمت این ماده شده است. بررسی­ ها نشان می­ دهد که در آینده تقاضای هليوم از عرضه آن بالاتر خواهد بود و این موضوع اهميت سرمایه­ گذاری در این حوزه را بيان می­کند. ميدان گازی پارس جنوبی بزرگترین منبع گازی دنیاست، اما غلظت هليوم موجود در این حوزه گازی، بالا نيست. با این حال حجم بالای گاز موجود در پارس جنوبی موجب شده است که ایران ظرفيت تبدیل شدن به قطب هليوم (حدود 27% هلیوم تولیدی جهان) را داشته باشد. این در حالی است که هم اکنون توليد هليوم ایران صفر است و ایران واردکننده هليوم می ­باشد.

ميزان پيشنهادی توليد هليوم در ایران براساس نياز داخلی و بدون صادرات، 23.7 کیلوگرم در ساعت (0.5 تن در روز) و یا 1.5 ميليون ليتر در سال است. محاسبات اقتصادی براساس توليد به ميزان نياز داخل، نشان از نرخ بازده داخلی بالای طرح و توجيه ­پذیری اقتصادی مناسب آن دارد. بنابراین ضرورت دارد تا به سرعت گام ­های لازم در ارتباط با توليد هليوم در ایران برداشته شود. گزارش ذیل تلخيصي از بررسی دقیق­ تر این موضوع است كه در تیرماه 97 در مركز پژوهشهاي مجلس شوراي اسلامي انجام شده است.

هلیوم و مصارف آن

هليوم پس از هيدروژن بيشترین فراوانی را در جهان داشته و در اثر فعاليت ­های رادیواکتيو درون زمين تشكيل می­ شود. این ماده، بی­ بو، بی­ رنگ و بی­ مزه بوده و از لحاظ جرمی سبک­ تر از هواست. ازاین رو به راحتی وارد جو شده و از دسترس خارج می­ شود. در مكان ­هایی که امكان خروج هليوم از سطح زمين وجود نداشته باشد، این عنصر وارد ترکيب گاز طبيعی می ­شود. هليوم یكی از 6 گاز نجیب موجود در طبیعت بوده و عنصری واکنش ناپذیر است. این عنصر در آب حل شده و دارای رسانش حرارتی بالایی می ­باشد. هليوم نقطه جوش (منفی 268.9 سانتیگراد) و ذوب (منفی 272.2 سانتیگراد) بسیار پایینی داشته و از این بابت، کاربردهای فراوانی برای این ماده در نظر گرفته می ­شود. هليوم مایع با کاهش دما به جامد تبدیل نمی­ شود و تا دمای صفر مطلق در حالت مایع باقی می­ ماند.

هليوم در زمينه ­های مختلفی هم­چون تصویربرداری با تشدید مغناطیسی (ام.آر.آی)، جوشکاری، انتقال حرارت در نیروگاه­ های هسته ­ای، بالن­ های بالارونده، این رساناها، صنایع نظامی و کاربرد دارد.

اقتصاد هلیوم

1.قیمت هلیوم در دهه گذشته

با توجه به کاربردهای وسيع هليوم در صنایع مختلف ازجمله کاربردهای پزشكی و نظامی، روزبه روز تقاضا برای این عنصر استراتژیک افزایش یافته است. در نمودار زیر شاخص قيمتی مواد مختلف ازجمله طلا، نقره، پلاتين، نفت خام و گاز طبيعی با شاخص قيمتی هليوم مقایسه شده است. محور عمودی این نمودار، شاخص قيمتی (قیمت بدون بُعد برای مقایسه کالاها) برای مواد پرطرفدارِ مصرفی در بازار جهانی است. شایان ذکر است که شاخص قيمتی برای سال 2008 برابر ميزان بدون بُعد 100 ثابت شده­اند (به همراه اصلاح سالانه تا سال 2016) و قیمت ­ها به طور نسبی با یکدیگر مقایسه شده­اند. همان طور که مشاهده می ­شود، رشد قيمت هليوم در دهه گذشته، بيشتر از سایر مواد پرکاربرد بوده است.

2.عرضه و تقاضا (وضعیت كنونی و چشم انداز)

در دهه گذشته، تقاضای هليوم از عرضه آن بيشتر بوده و این موضوع به افزایش قيمت آن منجر شده است. پس از پایان یافتن دوره کمبودِ هليوم با شروع به کارِ واحد 2 هلیوم قطر تقاضا مجدداً به مقدار قبلی افزایش پيدا نكرد. علت این امر نيز فراگيری روش ­های کاهش مصرف هليوم هم­چون بازیافت هليوم توسط مصرف­ کنندگان و محققان بوده است. به هرحال آنچه قابل رؤیت است، قيمت بالای هليوم حتی پس از سال­های فراوانی هليوم است. دو کشور ایالات متحده و قطر، عمده هليوم جهان را تأمين می­ کنند. ازاین­رو سياست­ های مرتبط با عرضه هليوم توسط این کشورها، نقش تعيين­ کننده­ای در قيمت هليوم خواهد داشت. شایان ذکر است که ایالات متحده علاوه ­بر عرضه هليوم، بخشی از آن را ذخيره می ­کند و حتی واردکننده هليوم نيز است. این مسئله ناشی از سياست ایالات متحده برای تنظيم بازار در سال­ های آینده است. نمودار زیر عرضه و تقاضای هليوم را در حال حاضر و آینده به تفكيک کشورها نشان می ­دهد. همان­طور که اشاره شد، قطر و آمریكا دو توليدکننده عمده هليوم در جهان هستند.

همان­طور که در شكل بالا دیده می­ شود، در آینده نيز تقاضا بالاتر از عرضه خواهد بود و این موضوع اهميت سرمایه ­گذاری در این حوزه را بيان می ­کند. درحال حاضر تقاضا برای هليوم به رشد 3% در سال رسیده است و سالانه در جهان 6 میلیارد فوت مکعب به ارز اقتصادی بیش از 6 میلیارد دلار مصرف می­ شود. قيمت هليوم مایع (خرید فله) در دهه گذشته تقریباً دوبرابر شده است. در نمودار زیر تقاضای هلیوم در سال­های 1995 و 2016  به تفکیک قاره ­ها آورده شده است. همان طور که در نمودار نشان می­ دهد سهم تقاضای جهانی برای هليوم در آسيا، هند و خاورميانه در سال­های اخير افزایش یافته و سهم آمریكا و اروپا در تقاضای هليوم کاهش پيدا کرده است. نكته دیگر افزایش 55 درصدی تقاضای هليوم در فاصله زمانی ذکر شده است. 

همچنین جدول زیر ميزان توليد هليوم و حجم ذخایر موجود در کشورهای مختلف را در دو سال گذشته نشان می­دهد.

جدول زیر هم آماری از منابع موجود و طول عمر ذخایر موجود با فرض ميزان توليد کنونی کشورهای مختلف نشان داده است.

وضعیت ایران در حوزه هلیوم

مقایسه منابع گازي تولید هلیوم در جهان و ایران

میدان گازی پارس جنوبی بزرگترین منبع گازی دنیاست، اما غلظت هليوم موجود در این حوزه گازی، بالا نيست. با این حال حجم بالای گاز موجود در پارس جنوبی موجب شده است که ایران ظرفيت تبدیل شدن به قطب هلیوم (27% هلیوم تولیدی جهان) را داشته باشد. شاهد این ادعا کشور قطر است که از حوزه مشترک با ایران توانسته به رتبه دوم توليد هليوم در دنيا تبدیل شود. غلظت هليوم مخازن گاز نقاط مختلف جهان در جدول زیر آمده است.  

علاوه بر پارس جنوبی، ایران ميدان­ های گازی مختلفی دارد که باید امكان وجود هليوم با غلظت بالاتر در آنها بررسی شود. این ميادین عبارتند از: آرش، آغاجاری، آغار، پارس شمالی، تابناک، تنگ بیجار، خانگیران، خیام، دالان، رهام، سرخون، سردارجنگل، سفیدباغون، سلمان، فردوسی، فرزاد آ، فارو، شانول، گشوی جنوبی، کيش، کنگان، کمان كوه، مختار، هما، هامون، هالگان، نار، مدار، هنگام، وراوی.

سهم ایران در تولید و مصرف هلیوم و بررسی طرح ­هاي موجود

به رغم بهره ­مندی از منابع عظيم هليوم ایران درحال حاضر واردکننده این ماده استراتژیک است و به عبارتی سهم ایران در توليد هليوم، صفر است. در ایران سالانه تنها حدود 260 هزار لیتر هلیوم مایع برای مصارف بيمارستانی و دستگاه ­های ام.آر.آی استفاده می­ شود. مصارف هليوم در ایران شامل کاربردهای پزشكی همچون ام.آر.آی، نظامی، نيروگاه هسته ا­­ی، جوشكاری، صنایع سردسازی سریع، جوشكاری و همچنين مصارف آزمایشگاهی و دانشگاهی است. به ­عنوان مثال، 15 دستگاه ان.ام.آر[1] در دانشگاه­های ایران موجود است که 8 عدد از آنها به ­دليل نبود هليوم در دوران کمبود از کار افتاده ­اند. شایان ذکر است که در زمان تحریم ­ها، اختلال شدیدی در فعالیت­ های ام.آر.آی رخ داد و ایران مجبور به خرید گرانقيمت هليوم از روسيه شد.

­براساس گزارش وزارت بهداشت در اواخر سال 1394 این وزارتخانه هر ليتر هليوم مایع را 65000تومان خریداری کرده است. با فرض هر دلار برابر 4.127 تومان، به عبارتی ایران هر ليتر هلیوم را با قیمت 15.7 دلار خریداری کرده است. درحالی که قيمت خریداری شده در زمان تحریم به بيش از 60 دلار در هر لیتر رسیده است.

بررسی اقتصادي احداث واحد تولید هلیوم مایع براساس نیاز داخلی

آمار اقتصادی کشور قطر در واحد دوِ این کشور حكایت از سرمایه­ گذاری500 میلیون دلاری در سال 2010 برای تولید روزانه 17 تن در روز و یا 6000 تن هلیوم مایع در سال دارد. استفاده از این عدد با توجه به گذشت 7 سال نياز به بازنگری داشته و از این جهت در ادامه بررسی اقتصادی احداث واحد توليد هليوم در ایران با آمار به روز شده مورد توجه قرار گرفته است. محاسبات اقتصادی براساس خروجی نرم­افزار تخصصی طراحی هایسیس صورت گرفته است. مصرف داخلی ایران برابر 1.5 میلیون لیتر در سال و معادل 0.5 تن در روز است. به عبارت دیگر، ميزان توليد هليوم براساس نياز داخلی و بدون صادرات، 23.73 کیلوگرم در ساعت و یا 1.5 میلیون لیتر در سال است. شایان ذکر است که وزارت بهداشت، هر ليتر هليوم مورد نياز خود را به قيمت 15.7 دلار در شرایط عادی و حدود 60 دلار در زمان تحریم ­ها خریداری کرده است.

براساس این نياز و قيمت خریداری شده توسط وزارت بهداشت، (15.7 دلار در هر لیتر) محاسبات زیر صورت گرفته است. در این بخش و به منظور ارزیابی اقتصادی، سه سناریو بدبينانه، معمولی (نرمال) و خوشبينانه در نظر گرفته شده ­اند. این سناریوها براساس روند تغييرات قيمتی در دهه گذشته، وضع کنونی و آینده بازار هلیوم انتخاب شده ­اند.

الف. سناریو بدبینانه

همان­طور که اشاره شد، وزارت بهداشت، هليوم مورد نظر خود را به قيمت 15.7دلار در هر لیتر خریداری می­کند. ازاین­رو در صورتی که سياست فروش به­ گونه­ ای باشد که هليوم جهت مصرف داخلی، نصف قيمت خرید حال حاضر وزارت بهداشت از خارجِ کشور باشد (جهت حمایت از مصرف کنندگان داخلی) قیمت هلیوم در این سناریو برابر 8.5 دلار در هر لیتر (تقریباً نصف قیمت) در نظر گرفته می­ شود. علاوه بر این در اینجا نرخ افزایش قيمت هليوم برابر با صفر در نظر گرفته شده است. به عبارت دیگر قيمت هليوم طی سال­های مختلف عرضه واحد توليد هليوم تغييری نخواهد کرد.

ب. سناریو نرمال

در این سناریو نيز همانند سناریو بدبينانه، قيمت فروش هليوم جهت مصرف داخلی برابر با 8.5 دلار در هر لیتر است. با این تفاوت که با توجه به افزایش 100درصدی قیمت هلیوم در 10 سال گذشته، که معادل 8% رشد در هر سال است. نرخ افزایش قيمت هليوم برای این سناریو طی سال­های عرضه هليوم برابر با 8% در نظر گرفته شده است.

ج. سناریو خوشبینانه

با توجه به افزایش ناگهانی قيمت هليوم در سال­های 2011 تا 2013 به علت کمبود هلیوم، قیمت این ماده استراتژیک در طی این دو سال، افزایش شدیدی را تجربه کرده است. بنابراین در این سناریو فرض می­شود که این بحران در دهه آینده رخ بدهد. این احتمال به­ علت مناقشات بين قطر و همسایگان عربی و شرایط خاص منطقه خاورميانه، دور از ذهن نخواهد بود. ازاین­رو در این سناریو، قيمت فروش هليوم جهت مصرف داخلی برابر 15.7 دلار در هر ليتر و نرخ رشد همان 8% در نظر گرفته می­شود.

شایان ذکر است که در این سناریو، قيمت افزایش یافته (15.7 دلار بر لیتر) برای مصرف کننده داخلی، برابر با قيمت حال حاضر جهت خرید از خارج کشور است. بدین معنا که قيمت 15.7 دلار (در لیتر) در نظر گرفته شده در سناریو خوشبينانه، بالاتر از قيمت حال حاضر خرید از خارج کشور نخواهد بود، بلكه بالاتر از قيمت سناریو نرمال بوده که نصف قيمت جهانی (8.5 دلار در هر لیتر) است.

خروجی سه سناریو بالا در جدول زیر آورده شده است:

محاسبات اقتصادي برمبناي نیاز داخلی و بدون صادرات

به منظور بررسی حساسيت نرخ بازده داخلی و توجيه ­پذیری اقتصادی طرح به پارامترهای اساسی، تأثيرات قيمت فروش هليوم و همچنين نرخ افزایش سالانه آن در نمودارهای زیر بررسی شده است. پایه نمودارهای زیر، برمبنای سناریو نرمال در نظر گرفته شده است.

همان­طور که مشاهده می­ شود، حساسيت نرخ بازده داخلی به قيمت هليوم بالاتر از حساسيت به نرخ رشد قيمت سالانه هليوم است. با توجه به نتایج جدول بالا و نمودارها نرخ بازده داخلی برای سناریوهای بدبينانه، نرمال و خوشبينانه به ترتيب برابر 21، 34 و 67 درصد بوده است. اعداد ذکر شده حاکی از  مناسب بودن طرح از لحاظ اقتصادی است.

کلام آخر

خواص منحصربه فرد هليوم موجب استفاده­ های فراوان از این عنصر استراتژیک در کاربردهایی هم­چون تصویربرداری با تشدید مغناطیسی (ام.آر.آی) جوشکاری، انتقال حرارت در نيروگاه ­های هسته­ ای، بالن ­های بالارونده و بسياری از موارد دیگر شده است. قيمت بالا رفته هليوم در دوران کمبود، کاهش حجم خط لوله، و مخزن بی.ال.ام آمریکا قیمت پایين نفت و گاز (به نسبت هليوم) و توسعه صنایع الكترونيكی به ­خصوص در شرق آسيا از جمله عوامل اقبال به توليد و اکتشافات جدید پيرامون هليوم است. در حال حاضر ایران به­ رغم بهره ­مندی از منابع عظيم هليوم، واردکننده این ماده استراتژیک است. به­ عبارتی سهم ایران در توليد هليوم، صفر است. این در حالی است که تقریباً تمام گزارش ­های مراکز آینده­ پژوهی دنيا در رابطه با هليوم، نشان از افزایش تقاضا و قيمت آن درحال حاضر و آینده دارد. هليوم نه ­تنها خود یک ماده استراتژیک و مولد اقتصادی است، بلكه تكنولوژی استحصال و توليد آن نيز یک تکنولوژی استراتژیک در دنیا به حساب می ­آید،  به طوری که این تكنولوژی در اختيار فقط چند کشور و شرکت است. جمهوری اسلامی ایران از آنجا که دارای ميادین فراوان گازی است به ­خصوص ميدان گازی پارس جنوبی که مشترک با کشور قطر است، باید با بهره­ گيری از دانش نخبگان، در راستای اهداف اقتصاد مقاومتی، به سمت کسب دانش توليد هليوم مایع از گاز طبيعی و در نهایت توليد و حضور در بازارهای جهانی حرکت کند. بدیهی است که توليد این ماده استراتژیک در داخل کشور، نه تنها باعث ایجاد ارزش افزوده برای گاز طبيعی و جلوگيری از هدررفت این ماده ارزشمند می­ شود، بلكه باعث یک تحول در صنایع مختلف استراتژیک در کشور خواهد شد. پيرامون دانش فنی احداث و بهره­ برداری از واحد توليد هليوم باید اشاره کرد که با توجه به فعاليت­ های در حال انجام در مراکز تحقيقاتی کشور همانند دانشگاه صنعتی شریف به­ زودی شاهد دستيابی ایران به این فناوری مهم خواهيم بود. ارزیابی اقتصادی احداث واحد توليد هليوم در ایران، حكایت از سودده بودن این طرح و بازگشت سرمایه مناسب آن دارد. در این پروژه محاسبات اقتصادی برمبنای نياز داخل و جلوگيری از واردات هليوم صورت پذیرفته است که طبق آن، پيشنهاد احداث واحد توليد هليوم مایع با ظرفيت حدود 23.7 کیلوگرم در ساعت(0.5 تن در روز) و معادل 1.5 میلیون لیتر در سال داده شده است. ارزیابی طرح مورد نظر دارای نرخ بازده داخلی بالا بوده که حكایت از توجيه ­پذیری بسيار مناسب این طرح دارد. علاوه­ بر این، با توجه به مشترک بودن مخزن گازی حاوی هليومِ ایران با قطر و تشدید استخراج این عنصر استراتژیک توسط قطر با احداث واحد سوم در سال 2018 ضرورت دارد تا به­ سرعت گام ­های لازم در ارتباط با توليد هليوم در ایران برداشته شود.

پژوهش خبری //زهره دانشمندی

* منبع: مرکز پژوهش های مجلس شورای اسلامی

---------------

1-رزونانس مغناطیس هسته ­ای( NMR ) نوعی پدیده ی فیزیکی می باشد که در آن هسته های یک میدان مغناطیسی جذب می شوند و مجدد تابش الکترو مغناطیسی از خود ساطع می­ کنند . این انرژی فرکانس رزونانس خاصی در اختیار دارد که وابسته به میزان قدرت میدان مغناطیسی و خصوصیات مغناطیسی ایزوتوپ اتم ها می باشد .