فارسی | English
  
 Articles 
انرژي: انرژي هاي تجديد پذير ضرورت ادامه حيات بشر
سازمان انرژي هاي نو ايران   8/30/2008

رشد و توسعه جوامع انساني همواره موازي با توليد و مصرف انرژي بوده است. طبق آمارهاي به ثبت رسيده طي30 سال گذشته احتياجات انرژي جهان به مقدار قابل
    ملاحظه اي افزايش يافته است. در سال1960 مصرف انرژي جهان معادل3/3 Gtoe (گيگا تن) بود كه اين رقم در سال1990 به8/8 Gtoe رسيد. در حال حاضر مصرف انرژي جهان10Gtoe/10 است و پيش بيني مي شود اين رقم تا سالهاي2010 و2020 به12 و14 Gtoe/yr افزايش يابد. طبيعي است كه با توجه به افزايش سالانه مصرف انرژي از يك سو و كاهش مستمر منابع انرژي هاي فسيلي از سوي ديگر، مهمترين پرسش بشر امروزي چگونگي تأمين انرژي در سال هاي آتي باشد.
    منابع انرژي فسيلي، البته به دو دليل محرز هرگز جوابگوي بشر براي ادامه بقا، تكامل و توسعه نخواهد بود.
    نخستين دليل، محدوديت و مرغوبيت انرژي هاي فسيلي است. نبايد فراموش كرد كه سوختهاي فسيلي از نوع انرژي شيميايي متمركز هستند و به يقين، كاربردهايي بهتر و به صرفه تر از احتراق دارند. دومين مسأله، بروز مشكلات زيست محيطي و در پي آن تغييرات نامطلوب اقليمي و پديده گرم شدن زمين است. حفظ سلامت اتمسفر، خاك و منابع آبي از مهمترين پيش شرط هاي توسعه اقتصادي پايدار است و در نبود آنها، حيات نوع بشر زير سؤال خواهد بود.
    هر چقدر كه كره زمين در يكصد سال اخير شاهد هجمه نامنصفانه و كوركورانه بشر به محيط زيست بوده، سالهاي پيش رو را بايد زمان ترميم و مداواي زخم هاي زمين دانست و اين وظيفه اي است كه هيچ راه گريزي از آن نيست.
    رويارويي با اين حقايق، در مجموع، استفاده از منابع جديد انرژي را به جاي منابع فسيلي امري الزامي ساخته است. سيستم هاي جديد انرژي در آينده بايد متكي به تغييرات ساختاري و بنيادي باشد كه در آن منابع انرژي بدون كربن مورد استفاده قرار بگيرند. در حال حاضر، چهار گونه انرژي تجديد پذير، مشتمل بر انرژي خورشيدي، بادي، زمين- گرمايي و فناوري هيدروژن و زيست توده، منطقي ترين و پاك ترين منابع در دسترس شناخته شده اند. اين منابع انرژي با توجه به سادگي فناوري در مقابل فناوري پيچيده و پرهزينه هسته اي و همچنين به دليل مبرا بودن از عوارضي چون زباله هاي اتمي گزينه هاي نخست جوامعي هستند كه ضرورت روي آوري به
    انرژي هاي تجديد پذير را درك كرده و سعي دارند تا وظيفه خود را در قبال حفظ زمين ادا كنند.
    اگر چه در ايران پژوهشگران زيادي در مراكز تحقيقاتي- صنعتي مانند »پژوهشگران مواد و انرژي« و »سازمان انرژي هاي نو ايران« تلاش خود را معطوف به فناوري هاي مربوط به انرژي هاي تجديد پذير كرده اند، اما به دلايل مختلفي از جمله نبود سياستهاي حمايتي در سطح جهاني، منطقه اي و محلي، حجم پايين سرمايه گذاري و بيگانگي فرهنگي مردم با اين مقوله، روند نفوذ و توسعه انرژي هاي نو بسيار كند و محدود است.
    در ادامه اين ياد داشت سعي شده است پيرامون چهار راهكار فناوري هيدروژن و زيست توده، انرژي خورشيدي، انرژي باد و انرژي زمين- گرمايي كه منابع هر4 مورد به وفور در ايران يافت مي شود، اطلاعات مختصر و مفيدي ارايه شود.
    
    فناوري هيدروژن و زيست توده: مهمترين عامل آلودگي هواي زمين، نشر گازهاي آلاينده ناشي از احتراق سوخت بنزين و گازوئيل در وسايط نقليه است. بنابراين قدم نخست جامعه جهاني در ترميم آسيب هاي وارده به محيط زيست و در نهايت، معضل گرم شدن زمين، جايگزيني سوختهاي پاك با سوختهاي فسيلي در سامانه هاي حمل و نقل است.
    هيدروژن به عنوان يك سوخت پاك مي تواند جايگزين مناسبي براي ساير سوختهاي متداول باشد. فراواني و سهولت توليد هيدروژن از آب، مصرف منحصر بفرد و سودمندي زيست محيطي، هيدروژن را از ديگر منابع انرژي متمايز مي كند. سيستم انرژي هيدروژني به دليل استقلال از منابع اوليه انرژي، سيستمي پايدار و دايمي، فنا ناپذير، فراگير و تجديد پذير است
    و پيش بيني مي شود جايگاه آن در آينده نه چندان دور، در اقتصاد جهاني
    تثبيت شود.
    ژاپن، نخستين كشوري بود كه از حدود12 سال پيش مطالعه بر روي امكان استفاده از هيدروژن را به عنوان سوخت خودرو و موتورسيكلت آغاز كرد. در طول يك دهه گذشته خودروسازهاي بزرگ دنيا نيز به جرگه
    ژاپني ها پيوستند و محصول اين تلاش، آهسته آهسته به توليد نسل هاي اوليه خودروهاي هيدروژن سوز منجر شد. اگر چه امروزه، خودروي هيدروژن سوز ديگر يك اميد و آرزوي محقق شده به شمار مي آيد، اما در دسترس بودن بنزين و گازوئيل ارزان از يك سو و قيمت هنگفت اتومبيل هاي هيدروژن سوز، هنوز اين فناوري را در دسترس مصرف كنندگان قشر متوسط قرار نداده و به بطن جوامع منتقل نكرده است.
    در ايران، عمده پروژه هاي صنعتي و تحقيقاتي در اين خصوص در دفتر هيدروژن و زيست توده سازمان انرژي هاي نو صورت مي گيرد.
    فعاليت هاي اين دفتر به4 بخش تخصصي فناوري هاي توليد هيدروژن، عرضه و ذخيره هيدروژن، مصرف هيدروژن و انرژي زيست توده تقسيم شده است.
    فناوري انرژي زيست توده، در حقيقت به نحوه مديريت و مهار انرژي توليدي از منابع گياهي، زائدات كشاورزي، زباله ها، فاضلابهاي شهري، صنايع غذايي و فضولات دامي اطلاق مي شود.
    در حال حاضر بسياري از كشورهاي توسعه يافته از منابع زيست توده براي توليد انرژي الكتريكي در سطح نيروگاهي استفاده مي كنند.
    
    انرژي خورشيدي: نور خورشيد بزرگترين منبع تجديد پذير انرژي در دنيا است، چنانچه اگر تنها يك درصد از صحراهاي جهان به اشغال نيروگاههاي حرارتي خورشيدي در آيد، انرژي توليدي براي تأمين كل برق سالانه كشورهاي دنيا كافي خواهد بود. از سوي ديگر، اگر همه سوختهاي فسيلي را جمع كرده و بسوزانيم، اين انرژي تنها معادل4 روز تابش خورشيد به زمين خواهد بود. حرارت و نوري كه در هر ثانيه، از خورشيد به زمين مي رسد، ميليون ميليون برابر قدرت انفجار بمب اتمي در هيروشيما و ناكازاكي است. در حال حاضر، تأمين انرژي بيش از160 هزار روستا در سراسر جهان بر پايه انرژي خورشيدي است و اين تازه آغاز راه است.
    در كشوري مانند اندونزي كه از چندين هزار جزيره كوچك و بزرگ تشكيل شده است، بكارگيري نيروگاه و خطوط انتقال نيرو، تقريباً ممكن نيست و انرژي خورشيدي تنها اميد جمعيت20 ميليوني روستاهاي اندونزي است.
    هم اكنون تحقيقات دامنه دار و بي وقفه اي در حال انجام است و در آينده اي نه چندان دور، موج ساخت و بهره برداري از نيروگاههاي بزرگ خورشيدي، همه گير خواهد شد.
    امروزه شش شيوه توليد برق از نور خورشيد شناخته شده است كه عبارت اند از: استفاده از آيينه هاي سهميگون، (دريافت كننده مركزي)، آيينه هاي شلجمي (بشقابي يا استرلينگ)، دودكش خورشيدي، استخر خورشيدي و سلول هاي نوري (فتوولتاييك)؛ اما امروزه انرژي خورشيدي را بيشتر با بكارگيري سلول هاي خورشيدي يا راه اندازي نيروگاههاي حرارتي،
    مهار مي كنند.
    فراگير ساختن روشهاي ديگر نيز در دست بررسي است. صحراي نوادا در آمريكا- كه زماني محل آزمايشهاي هسته اي بود- اينك به بزرگترين آزمايشگاه خورشيدي جهان تبديل شده است و بانك جهاني نيز از مدتها پيش تحت فشار است تا طرح بهره گيري از انرژي خورشيدي و ديگر طرحهاي سازگار با محيط زيست را زير پوشش مالي قرار دهد.
    نيروگاههاي خورشيدي با هزينه اي بسيار كم، بدون توليد گازهاي مخرب و بدون اشغال فضاهاي مفيد، بزودي جايگزيني كامل براي نيروگاههاي سوخت فسيلي خواهند بود.
    كشور ما ايران، روي كمربند خورشيدي زمين قرار دارد و يك چهارم مساحت آن را كويرهايي با شدت تابش بيش از5 كيلو وات ساعت بر مترمربع، پوشانده است كه اگر1 درصد اين مساحت، براي ساخت نيروگاه خورشيدي با بازده10 درصد بكار رود، توان توليد برق بدست آمده، از7 برابر ميزان توليد ناخالص برق همه نيروگاههاي كشور در سال1376(9 ميليون مگاوات ساعت) بيشتر خواهد بود. از انرژي حرارتي خورشيد علاوه بر استفاده نيروگاهي مي توان در زمينه هاي زير به صورت تجاري و صنعتي استفاده كرد: گرمايش آب مصرفي (آب گرمكن هاي خورشيدي) براي منازل، ساختمانها، كارخانه ها و استخرها - گرمايش فضاي داخلي ساختمانها- سرمايش فضاي داخلي ساختمانها و يخچال هاي خورشيدي- آب شيرين كن هاي خورشيدي در اندازه هاي خانگي و صنعتي- خشك كن هاي خورشيدي (براي خشك كردن مواد غذايي و محصولات)- خوراك پزهاي خورشيدي.
    
    انرژي باد: باد گونه اي از انرژي است كه در اصل از تابش خورشيد به زمين و تفاوت دماي هواي بين دو ناحيه، ايجاد مي شود و گاه آن قدر نيرومند است كه سخت ترين سازه ها نيز در برابر آن ياراي ايستادگي ندارند. در برخي از مناطق، وزش باد دائمي، يا موسمي با دوره اي تكرار معين است و مي توان از همين ويژگي براي برآورد انرژي بادي در دسترس، بهره برد.
    نيروگاه هاي بادي به شكل امروزي، از دهه1980 رواج يافتند و در آن زمان تنها حدود50 كيلووات انرژي توليد مي كردند؛ اما اكنون اين مقدار به بيش از چندين مگاوات مي رسد. نيروگاههاي كنوني، در جهت حركت باد، تغيير راستا مي دهند و با محورهاي افقي، انرژي جنبشي باد را به انرژي مكانيكي و سپس آن را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند.
    نيروگاههاي بادي با هزينه بسيار كم و توان بدون آلودگي زيست محيطي و نياز به فضاي گسترده، مي توانند در بسياري از مناطق راهگشا باشند.
    در ايران، بخاطر موقعيت جغرافيايي ويژه، در فصلهاي مختلف سال، بادهاي موسمي و غيرموسمي فراواني مي وزد و مناطق بادخيز بسياري وجود دارد كه امكان برپايي نيروگاه بادي در آنها فراهم است و نيز، به لطف ساحلهاي گسترده، بادهاي ساحلي، هميشه قابل بهره برداري است. امروزه صنعتگران داخلي هم توانسته اند، انواع گوناگوني از مولدهاي بادي را در داخل توليد كنند.
    همچنين نيروگاههايي در برخي نقاط باد خيز برپا شده (مانند رودبار و منجيل) و ساخت نيروگاه در شهرهاي ديگر، در دست بررسي است. براي نمونه، استان محروم سيستان و بلوچستان، با داشتن بادهاي موسمي چند ده روزه و قدرتمند، مي تواند گزينه اي مناسب براي اين هدف باشد.
    از جمله مزاياي استفاده از انرژي باد، بي نيازي توربين بادي به سوخت، تأمين بخشي از تقاضاي انرژي برق، هزينه كم، قدرت مانور بالا در بهره برداري (از چند وات تا چندين مگاوات)، بي نيازي توربين به آب و نداشتن آلودگي زيست محيطي است.
    
    انرژي زمين- گرمايي: مركز زمين (به عمق تقريبي64000 كيلومتر) كه حدود هزار درجه سانتيگراد حرارت دارد، به عنوان يك منبع حرارتي، موجب تشكيل و پيدايش مواد مذاب با درجه حرارت650 تا1200 درجه سانتيگراد در عمق80 تا100 كيلومتري از سطح زمين مي شود. ميزان انتشار اين حرارت از سطح زمين كه فرآيندي مستمر است، به طور ميانگين 82 ميلي وات در واحد سطح اندازه گيري شده كه با در نظر گرفتن مساحت كل سطح زمين، مجموع كل اتلاف حرارت از سطح آن، برابر با42 ميليون مگاوات است. امروزه با بهره گيري از فناوريهاي موجود، تنها بخش كوچكي از اين منبع سرشار انرژي مهار شده و به طور اقتصادي قابل بهره برداري است. بنابراين انرژي زمين- گرمايي، همان انرژي حرارتي قابل استحصال از پوسته جامد زمين است. انرژي زمين- گرمايي برخلاف ساير انرژي هاي تجديد پذير منشاء يك انرژي پايدار و قابل بهره برداري شبانه روزي در تمام فصول سال است.
    از اين انرژي در دو بخش نيروگاهي (غيرمستقيم) و غير نيروگاهي (مستقيم) بهره گيري مي شود. هم اكنون در22 كشور دنيا، از منابع زمين- گرمايي توليد برق مي شود كه مجموع قدرت اسمي كل نيروگاههاي توليد برق از اين انرژي بيش از8 هزار مگاوات است. حدود50 كشور نيز از اين منبع انرژي در كاربردهاي غير نيروگاهي بهره مي گيرند.
    نيروگاههاي مربوط به اين انرژي به دو نوع نيروگاههاي زمين- گرمايي تبخير آني و نيروگاههاي زمين- گرمايي با چرخه دو زمانه (باينري) تقسيم مي شوند كه محصول نهايي هر دو نوع، برق است. از كاربردهاي مستقيم انرژي زمين- گرمايي مي توان به مواردي چون احداث مجموعه هاي آب درماني و تفريحي- توريستي، گرمايش انواع گلخانه، احداث مراكز پرورش آبزيان و طيور، پيشگيري از يخ زدگي معابر در فصل سرما، تأمين گرمايش و سرمايش ساختمانها توسط پمپ هاي حرارتي زمين گرمايي اشاره كرد: در ايران چند طرح زمين- گرمايي در دست بررسي است كه بعضي از آنها عبارتند از: طرح احداث نيروگاه زمين گرمايي در منطقه سبلان مشكين شهر(در مرحله پايان فاز اكتشافات تكميلي)، پروژه تحقيقاتي پمپ حرارتي زمين گرمايي در تبريز و پروژه تحقيقاتي پتانسيل سنجي منطقه دماوند با هدف جمع آوري و به روز رساني اطلاعات موجود پردازشي و پيشنهاد طرح تكميلي در اين منطقه .
    

© 2011 Petrochemical Research & Technology Company All rights reserved.