انرژی: انرژی های تجدید پذیر ضرورت ادامه حیات بشر

رشد و توسعه جوامع انسانی همواره موازی با تولید و مصرف انرژی بوده است. طبق آمارهای به ثبت رسیده طی30 سال گذشته احتیاجات انرژی جهان به مقدار قابل
    ملاحظه ای افزایش یافته است. در سال1960 مصرف انرژی جهان معادل3/3 Gtoe (گیگا تن) بود که این رقم در سال1990 به8/8 Gtoe رسید. در حال حاضر مصرف انرژی جهان10Gtoe/10 است و پیش بینی می شود این رقم تا سالهای2010 و2020 به12 و14 Gtoe/yr افزایش یابد. طبیعی است که با توجه به افزایش سالانه مصرف انرژی از یک سو و کاهش مستمر منابع انرژی های فسیلی از سوی دیگر، مهمترین پرسش بشر امروزی چگونگی تأمین انرژی در سال های آتی باشد.
    منابع انرژی فسیلی، البته به دو دلیل محرز هرگز جوابگوی بشر برای ادامه بقا، تکامل و توسعه نخواهد بود.
    نخستین دلیل، محدودیت و مرغوبیت انرژی های فسیلی است. نباید فراموش کرد که سوختهای فسیلی از نوع انرژی شیمیایی متمرکز هستند و به یقین، کاربردهایی بهتر و به صرفه تر از احتراق دارند. دومین مسأله، بروز مشکلات زیست محیطی و در پی آن تغییرات نامطلوب اقلیمی و پدیده گرم شدن زمین است. حفظ سلامت اتمسفر، خاک و منابع آبی از مهمترین پیش شرط های توسعه اقتصادی پایدار است و در نبود آنها، حیات نوع بشر زیر سؤال خواهد بود.
    هر چقدر که کره زمین در یکصد سال اخیر شاهد هجمه نامنصفانه و کورکورانه بشر به محیط زیست بوده، سالهای پیش رو را باید زمان ترمیم و مداوای زخم های زمین دانست و این وظیفه ای است که هیچ راه گریزی از آن نیست.
    رویارویی با این حقایق، در مجموع، استفاده از منابع جدید انرژی را به جای منابع فسیلی امری الزامی ساخته است. سیستم های جدید انرژی در آینده باید متکی به تغییرات ساختاری و بنیادی باشد که در آن منابع انرژی بدون کربن مورد استفاده قرار بگیرند. در حال حاضر، چهار گونه انرژی تجدید پذیر، مشتمل بر انرژی خورشیدی، بادی، زمین- گرمایی و فناوری هیدروژن و زیست توده، منطقی ترین و پاک ترین منابع در دسترس شناخته شده اند. این منابع انرژی با توجه به سادگی فناوری در مقابل فناوری پیچیده و پرهزینه هسته ای و همچنین به دلیل مبرا بودن از عوارضی چون زباله های اتمی گزینه های نخست جوامعی هستند که ضرورت روی آوری به
    انرژی های تجدید پذیر را درک کرده و سعی دارند تا وظیفه خود را در قبال حفظ زمین ادا کنند.
    اگر چه در ایران پژوهشگران زیادی در مراکز تحقیقاتی- صنعتی مانند »پژوهشگران مواد و انرژی« و »سازمان انرژی های نو ایران« تلاش خود را معطوف به فناوری های مربوط به انرژی های تجدید پذیر کرده اند، اما به دلایل مختلفی از جمله نبود سیاستهای حمایتی در سطح جهانی، منطقه ای و محلی، حجم پایین سرمایه گذاری و بیگانگی فرهنگی مردم با این مقوله، روند نفوذ و توسعه انرژی های نو بسیار کند و محدود است.
    در ادامه این یاد داشت سعی شده است پیرامون چهار راهکار فناوری هیدروژن و زیست توده، انرژی خورشیدی، انرژی باد و انرژی زمین- گرمایی که منابع هر4 مورد به وفور در ایران یافت می شود، اطلاعات مختصر و مفیدی ارایه شود.
    
    فناوری هیدروژن و زیست توده: مهمترین عامل آلودگی هوای زمین، نشر گازهای آلاینده ناشی از احتراق سوخت بنزین و گازوئیل در وسایط نقلیه است. بنابراین قدم نخست جامعه جهانی در ترمیم آسیب های وارده به محیط زیست و در نهایت، معضل گرم شدن زمین، جایگزینی سوختهای پاک با سوختهای فسیلی در سامانه های حمل و نقل است.
    هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک می تواند جایگزین مناسبی برای سایر سوختهای متداول باشد. فراوانی و سهولت تولید هیدروژن از آب، مصرف منحصر بفرد و سودمندی زیست محیطی، هیدروژن را از دیگر منابع انرژی متمایز می کند. سیستم انرژی هیدروژنی به دلیل استقلال از منابع اولیه انرژی، سیستمی پایدار و دایمی، فنا ناپذیر، فراگیر و تجدید پذیر است
    و پیش بینی می شود جایگاه آن در آینده نه چندان دور، در اقتصاد جهانی
    تثبیت شود.
    ژاپن، نخستین کشوری بود که از حدود12 سال پیش مطالعه بر روی امکان استفاده از هیدروژن را به عنوان سوخت خودرو و موتورسیکلت آغاز کرد. در طول یک دهه گذشته خودروسازهای بزرگ دنیا نیز به جرگه
    ژاپنی ها پیوستند و محصول این تلاش، آهسته آهسته به تولید نسل های اولیه خودروهای هیدروژن سوز منجر شد. اگر چه امروزه، خودروی هیدروژن سوز دیگر یک امید و آرزوی محقق شده به شمار می آید، اما در دسترس بودن بنزین و گازوئیل ارزان از یک سو و قیمت هنگفت اتومبیل های هیدروژن سوز، هنوز این فناوری را در دسترس مصرف کنندگان قشر متوسط قرار نداده و به بطن جوامع منتقل نکرده است.
    در ایران، عمده پروژه های صنعتی و تحقیقاتی در این خصوص در دفتر هیدروژن و زیست توده سازمان انرژی های نو صورت می گیرد.
    فعالیت های این دفتر به4 بخش تخصصی فناوری های تولید هیدروژن، عرضه و ذخیره هیدروژن، مصرف هیدروژن و انرژی زیست توده تقسیم شده است.
    فناوری انرژی زیست توده، در حقیقت به نحوه مدیریت و مهار انرژی تولیدی از منابع گیاهی، زائدات کشاورزی، زباله ها، فاضلابهای شهری، صنایع غذایی و فضولات دامی اطلاق می شود.
    در حال حاضر بسیاری از کشورهای توسعه یافته از منابع زیست توده برای تولید انرژی الکتریکی در سطح نیروگاهی استفاده می کنند.
    
    انرژی خورشیدی: نور خورشید بزرگترین منبع تجدید پذیر انرژی در دنیا است، چنانچه اگر تنها یک درصد از صحراهای جهان به اشغال نیروگاههای حرارتی خورشیدی در آید، انرژی تولیدی برای تأمین کل برق سالانه کشورهای دنیا کافی خواهد بود. از سوی دیگر، اگر همه سوختهای فسیلی را جمع کرده و بسوزانیم، این انرژی تنها معادل4 روز تابش خورشید به زمین خواهد بود. حرارت و نوری که در هر ثانیه، از خورشید به زمین می رسد، میلیون میلیون برابر قدرت انفجار بمب اتمی در هیروشیما و ناکازاکی است. در حال حاضر، تأمین انرژی بیش از160 هزار روستا در سراسر جهان بر پایه انرژی خورشیدی است و این تازه آغاز راه است.
    در کشوری مانند اندونزی که از چندین هزار جزیره کوچک و بزرگ تشکیل شده است، بکارگیری نیروگاه و خطوط انتقال نیرو، تقریباً ممکن نیست و انرژی خورشیدی تنها امید جمعیت20 میلیونی روستاهای اندونزی است.
    هم اکنون تحقیقات دامنه دار و بی وقفه ای در حال انجام است و در آینده ای نه چندان دور، موج ساخت و بهره برداری از نیروگاههای بزرگ خورشیدی، همه گیر خواهد شد.
    امروزه شش شیوه تولید برق از نور خورشید شناخته شده است که عبارت اند از: استفاده از آیینه های سهمیگون، (دریافت کننده مرکزی)، آیینه های شلجمی (بشقابی یا استرلینگ)، دودکش خورشیدی، استخر خورشیدی و سلول های نوری (فتوولتاییک)؛ اما امروزه انرژی خورشیدی را بیشتر با بکارگیری سلول های خورشیدی یا راه اندازی نیروگاههای حرارتی،
    مهار می کنند.
    فراگیر ساختن روشهای دیگر نیز در دست بررسی است. صحرای نوادا در آمریکا- که زمانی محل آزمایشهای هسته ای بود- اینک به بزرگترین آزمایشگاه خورشیدی جهان تبدیل شده است و بانک جهانی نیز از مدتها پیش تحت فشار است تا طرح بهره گیری از انرژی خورشیدی و دیگر طرحهای سازگار با محیط زیست را زیر پوشش مالی قرار دهد.
    نیروگاههای خورشیدی با هزینه ای بسیار کم، بدون تولید گازهای مخرب و بدون اشغال فضاهای مفید، بزودی جایگزینی کامل برای نیروگاههای سوخت فسیلی خواهند بود.
    کشور ما ایران، روی کمربند خورشیدی زمین قرار دارد و یک چهارم مساحت آن را کویرهایی با شدت تابش بیش از5 کیلو وات ساعت بر مترمربع، پوشانده است که اگر1 درصد این مساحت، برای ساخت نیروگاه خورشیدی با بازده10 درصد بکار رود، توان تولید برق بدست آمده، از7 برابر میزان تولید ناخالص برق همه نیروگاههای کشور در سال1376(9 میلیون مگاوات ساعت) بیشتر خواهد بود. از انرژی حرارتی خورشید علاوه بر استفاده نیروگاهی می توان در زمینه های زیر به صورت تجاری و صنعتی استفاده کرد: گرمایش آب مصرفی (آب گرمکن های خورشیدی) برای منازل، ساختمانها، کارخانه ها و استخرها - گرمایش فضای داخلی ساختمانها- سرمایش فضای داخلی ساختمانها و یخچال های خورشیدی- آب شیرین کن های خورشیدی در اندازه های خانگی و صنعتی- خشک کن های خورشیدی (برای خشک کردن مواد غذایی و محصولات)- خوراک پزهای خورشیدی.
    
    انرژی باد: باد گونه ای از انرژی است که در اصل از تابش خورشید به زمین و تفاوت دمای هوای بین دو ناحیه، ایجاد می شود و گاه آن قدر نیرومند است که سخت ترین سازه ها نیز در برابر آن یارای ایستادگی ندارند. در برخی از مناطق، وزش باد دائمی، یا موسمی با دوره ای تکرار معین است و می توان از همین ویژگی برای برآورد انرژی بادی در دسترس، بهره برد.
    نیروگاه های بادی به شکل امروزی، از دهه1980 رواج یافتند و در آن زمان تنها حدود50 کیلووات انرژی تولید می کردند؛ اما اکنون این مقدار به بیش از چندین مگاوات می رسد. نیروگاههای کنونی، در جهت حرکت باد، تغییر راستا می دهند و با محورهای افقی، انرژی جنبشی باد را به انرژی مکانیکی و سپس آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.
    نیروگاههای بادی با هزینه بسیار کم و توان بدون آلودگی زیست محیطی و نیاز به فضای گسترده، می توانند در بسیاری از مناطق راهگشا باشند.
    در ایران، بخاطر موقعیت جغرافیایی ویژه، در فصلهای مختلف سال، بادهای موسمی و غیرموسمی فراوانی می وزد و مناطق بادخیز بسیاری وجود دارد که امکان برپایی نیروگاه بادی در آنها فراهم است و نیز، به لطف ساحلهای گسترده، بادهای ساحلی، همیشه قابل بهره برداری است. امروزه صنعتگران داخلی هم توانسته اند، انواع گوناگونی از مولدهای بادی را در داخل تولید کنند.
    همچنین نیروگاههایی در برخی نقاط باد خیز برپا شده (مانند رودبار و منجیل) و ساخت نیروگاه در شهرهای دیگر، در دست بررسی است. برای نمونه، استان محروم سیستان و بلوچستان، با داشتن بادهای موسمی چند ده روزه و قدرتمند، می تواند گزینه ای مناسب برای این هدف باشد.
    از جمله مزایای استفاده از انرژی باد، بی نیازی توربین بادی به سوخت، تأمین بخشی از تقاضای انرژی برق، هزینه کم، قدرت مانور بالا در بهره برداری (از چند وات تا چندین مگاوات)، بی نیازی توربین به آب و نداشتن آلودگی زیست محیطی است.
    
    انرژی زمین- گرمایی: مرکز زمین (به عمق تقریبی64000 کیلومتر) که حدود هزار درجه سانتیگراد حرارت دارد، به عنوان یک منبع حرارتی، موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت650 تا1200 درجه سانتیگراد در عمق80 تا100 کیلومتری از سطح زمین می شود. میزان انتشار این حرارت از سطح زمین که فرآیندی مستمر است، به طور میانگین 82 میلی وات در واحد سطح اندازه گیری شده که با در نظر گرفتن مساحت کل سطح زمین، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن، برابر با42 میلیون مگاوات است. امروزه با بهره گیری از فناوریهای موجود، تنها بخش کوچکی از این منبع سرشار انرژی مهار شده و به طور اقتصادی قابل بهره برداری است. بنابراین انرژی زمین- گرمایی، همان انرژی حرارتی قابل استحصال از پوسته جامد زمین است. انرژی زمین- گرمایی برخلاف سایر انرژی های تجدید پذیر منشاء یک انرژی پایدار و قابل بهره برداری شبانه روزی در تمام فصول سال است.
    از این انرژی در دو بخش نیروگاهی (غیرمستقیم) و غیر نیروگاهی (مستقیم) بهره گیری می شود. هم اکنون در22 کشور دنیا، از منابع زمین- گرمایی تولید برق می شود که مجموع قدرت اسمی کل نیروگاههای تولید برق از این انرژی بیش از8 هزار مگاوات است. حدود50 کشور نیز از این منبع انرژی در کاربردهای غیر نیروگاهی بهره می گیرند.
    نیروگاههای مربوط به این انرژی به دو نوع نیروگاههای زمین- گرمایی تبخیر آنی و نیروگاههای زمین- گرمایی با چرخه دو زمانه (باینری) تقسیم می شوند که محصول نهایی هر دو نوع، برق است. از کاربردهای مستقیم انرژی زمین- گرمایی می توان به مواردی چون احداث مجموعه های آب درمانی و تفریحی- توریستی، گرمایش انواع گلخانه، احداث مراکز پرورش آبزیان و طیور، پیشگیری از یخ زدگی معابر در فصل سرما، تأمین گرمایش و سرمایش ساختمانها توسط پمپ های حرارتی زمین گرمایی اشاره کرد: در ایران چند طرح زمین- گرمایی در دست بررسی است که بعضی از آنها عبارتند از: طرح احداث نیروگاه زمین گرمایی در منطقه سبلان مشکین شهر(در مرحله پایان فاز اکتشافات تکمیلی)، پروژه تحقیقاتی پمپ حرارتی زمین گرمایی در تبریز و پروژه تحقیقاتی پتانسیل سنجی منطقه دماوند با هدف جمع آوری و به روز رسانی اطلاعات موجود پردازشی و پیشنهاد طرح تکمیلی در این منطقه .