لزوم گسترش انرژی های نو در کشور

امروزه انرژی های نو به رغم ناشناخته ماندن، به سرعت درحال گسترش و نفوذ است و غفلت از آن، غیرقابل جبران خواهد بود، انرژی خورشیدی، بادی، آبی، بیوماس، بیوگاز وانرژی زمین گرمایی از عمده ترین منابع انرژی های پاك می باشند. وقوع سه عامل در سال 1995 میلادی، سبب ایجاد نقطه عطفی برای انرژی های تجدید پذیر، به خصوص انرژی باد شده است.

1: تغییرات آب وهوایی بر اثر انباشت گازهای گلخانه ای در جو؛

2:  افزایش تقاضای مصرف انرژی برق در سراسر جهان؛

3: گشوده شدن چشم انداز نوید بخشی در مورد انرژی های تجدید پذیر بود كه با صراحت از سوی كارشناسان اعلام شد.

باید درنظر گرفت كه درواقع، در ازاء هر كیلووات ساعت برق تولیدی از انرژی های تجدید پذیر به جای زغال سنگ از انتشار حدود یك كیلوگرم CO2 جلوگیری خواهد شد. بنابراین به عنوان نمونه، برای هر یك درصد انرژی متداول كه توسط انرژی باد جانشین شود، حدود 13 درصد انتشار گاز CO2 كاهش می یابد. همچنین، كاهش سولفور و اكسید نیترات ( عوامل باران اسیدی) یكی دیگر از منابع محیط زیستی انرژی باد است.

در ایران، وجود زمینه مناسب اقلیمی و تابش آفتاب در بیشتر مناطق و در اكثر فصول سال، همچنین وجود پستی وبلندی ها در مسیر نهرهای آب، داشتن مناطق واجد پتانسیل بالای باد و قابلیت های تولید انرژی زمین گرمایی، زمینه لازم و مناسبی را برای استفاده و گسترش انرژی های نو و پاك فراهم آورده است. در این راستا، با توجه به افزایش توان مهندسی كشور در ساخت نیروگاه های برق آبی، در سال های اخیر، امیداست استفاده از پتانسیل های برق آبی به یك اولویت در ساخت نیروگاه های جدید تبدیل شود در سال 1381، ظرفیت نیروگاه های آبی كشور به 10 درصد كل ظرفیت نصب شده، تولید برق كشور رسید.

در ضمن استفاده از انرژی های بادی و زمین گرمایی و نیز استفاده حرارتی از انرژی خورشیدی (آبگرمكن های خورشیدی) نزدیك به اقتصادی شدن است. اگر چه، نیروگاه های حرارتی خورشیدی و فتوولتائیك تا افق دو دهه آینده، اقتصادی نخواهد بود، لیكن توسعه تحقیقات و كسب فن آوری های ساخت آنها، با توجه به پتانسیل عظیم انرژی خورشیدی در ایران از اهمیت بالایی برخوردار است.

با این وجود، ایران در راه بكارگیری انرژی های نو با موانع عمده واساسی مواجه است. یكی از این موانع، وجود نفت ارزان و منابع غنی هیدروكربنی در كشور است. نبود شناخت از انرژی های نو و مجهول ماندن مزایای آن توسط مردم ومسئولان از دیگر موانع دستیابی به انرژی های نو، نبود توجیه اقتصادی، علی الخصوص در این برهه زمانی است.

انرژی های پایان پذیر و آلاینده محیط زیست نفت، گاز طبیعی، زغال سنگ و انرژی هسته ا ی، كه در حال حاضر، عمده منابع تأمین كننده انرژی در جهان هستند، همه دارای آلاینده های زیست محیطی و جبران ناپذیر در زمین و فضا، از قبیل افزایش CO2، افزایش دمای زمین، ذوب شدن یخ های قطب ها، از بین بردن لایه ازن و... هستند كه حركت دانش بشری برای تأمین انرژی جهان در آینده باید به سوی تأمین انرژی جهان از انرژی های پاك و جانشینی آن با انرژی های آلاینده باشد.

انرژی های پاك

انرژی برق آبی

در سال 2001، مصرف جهانی انرژی برق آبی به رقم 2627 تراوات ساعت رسید. در این سال، آمریكای شمالی 8/21 درصد، اروپا 9/23 درصد، كشورهای آسیا و اقیانوسیه 7/21 درصد، آمریكای جنوبی و مركزی 20 درصد، كشورهای شوروی سابق 7/5 درصد، آفریقا 1/3 درصد و خاورمیانه 3/0 درصد، مصرف انرژی برق آبی جهان را به خود اختصاص داده اند. در میان كشورهای جهان، بیشترین سهم مصرف، به كانادا، برزیل، چین و آمریكا، به ترتیب با 6/12، 3/10، 8/9 و 1/8 درصد ازمصرف جهانی تعلق داشت.

انرژی خورشیدی

خورشید منبع عظیم انرژی بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژیهای دیگر است. در حدود 6000 میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و در هر ثانیه 4/2 میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به وزن خورشید که حدود 333هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی تا 5میلیارد سال آینده به حساب آورد.

خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن (88/8 درصد) هلیوم 3 درصد) و63 عنصر دیگر که مهم‌ترین آنها اکسیژن ، کربن ، نئون و نیتروژن است تشکیل شده‌است.

میزان دما در مرکز خورشید حدود 10 تا 14 میلیون درجه سانتیگراد می‌باشد که از سطح آن با حرارتی نزدیک به 5600 درجه و به صورت امواج الکترو مغناطیسی در فضا منتشر می‌شود.

زمین در فاصله 150میلیون کیلومتری خورشید واقع است و 8 دقیقه و 18 ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. بنابراین سهم زمین در دریافت انرژی از خورشید میزان کمی از کل انرژی تابشی آن می‌باشد. حتی سوختهای فسیلی ذخیره شده در زمین، انرژیهای باد ، آبشار ، امواج دریاها و بسیاری موارد دیگر از جمله نتایج همین انرژی دریافتی زمین از خورشید می‌باشد.

انرژی خورشید به طور مستقیم یا غیر مستقیم می‌تواند دیگر اشکال انرژی تبدیل شود ، همانند گرما و الکتریسیته . موانع اصلی استفاده از انرژی خورشیدی شامل متغیر و متناوب بودن میزان انرژی و توزیع بسیار وسیع آن است.

انرژی خورشید برای حرارت آب ، استفاده دینامیکی ، حرارت فضایی ساختمانها ، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تولید انرژی الکتریسیته مورد استفاده قرار می‌گیرد .

در سال 1830 ستاره شناس انگلیسی به نام جان هرشل John Herschel یک جعبه جمع آوری خورشیدی را برای پختن غذا در طول یک سفر در افریقا استفاده کرد .

کاربردهای الکتریکی فتوو لتایک‌ها را آزمایش می‌کنند یک فرایند که توسط آن انرژی نور خورشید به طور مستقیم به الکتریسیته تبدیل می‌شود . الکتریسیته می‌تواند به طور مستقیم از انرژی خورشید تولید شود و ابزارهای فتوولتایک استفاده کند یا به طور غیر مستقیم از ژنراتورهای بخار ذخایر حرارتی خورشیدی را برای گرما بخشیدن به یک سیال کاربردی مورد استفاده قرار می‌دهند .

بررسی امكان استفاده از انرژی خورشیدی از دیدگاه اقتصادی

هر چند هزینه استفاده از انرژی خورشیدی بسیار بالاست، ولی امروزه در سیاست گذاری ها فقط هزینه سیستم های خورشیدی در نظر گرفته نمی شود، بلكه فواید حاصل از بكارگیری آنها، مانند كاهش آلودگی محیط زیست نیز مدنظر قرار می گیرد، با وجود تمام مسائلی كه مطرح می شود، می توان مناطقی از كشور را یافت كه استفاده از انرژی خورشیدی در آنها توجیه اقتصادی دارد. به عنوان نمونه، استفاده ازسلول های خورشیدی در مناطق دور دست رامی توان در عرض چند سال به قیمت روز رساند. با توجه به فناوری های موجود و وسعت استفاده از انرژی خورشیدی در دنیا، به نظر می آید در بخش هایی مانند گرمایش ساختمان ها، تولید آب گرم، طبخ غذا، خشك كن ها وآب شیرین كن ها، این انرژی می تواند با انرژی های رایج رقابت كند. تحقیقات انجام شده نشان می دهد كه درحال حاضر، ساخت نیروگاه های مستقل خورشیدی به صرفه نیست بلكه نیروگاه های چرخه تركیبی، همچون خورشیدی- گازی یا خورشیدی- بخاری بسیار اقتصادی خواهند بود.

یكی از موانع مهم در استفاده از انرژی های خورشیدی، سرمایه بر بردن صنایع خورشیدی است كه باید راهكارهای اساسی آن اندیشیده شوند. انواع مختلف انرژی های تجدیدپذیر بر اثر وجود آفتاب تولید شده اند. سلول های فتوولتائیكی كه تولید برق می كنند، سیستم های سهموی و برج های متمركز كننده خورشیدی، انرژی باد وانرژی زمین گرمایی همگی انرژی خود را از خورشید می گیرند، هم اكنون در كشورهای اروپایی به شدت روی انرژی خورشیدی كار می شود و استفاده از این انرژی، حرف اول زندگی بشر را در آینده خواهد زد.

انرژی باد

در چند سال گذشته، میانگین رشد سالانه انرژی باد در دنیا حدود 30 درصد گزارش شده است كه بیشترین نرخ رشد را درمیان سایر منابع انرژی در دنیا برخوردار است. كل ظرفیت برق بادی در جهان در سال 2001 به 24000 مگا وات رسید. اروپا در حال حاضر؛ بیش از 70 درصد از برق بادی جهان را تولید می كند و حدود دو سوم از ظرفیت های اضافه شده تولید در سال 2001، به كشورهای اروپایی اختصاص دارد. در حال حاضر، مزرعه های بادی در آمریكا حدود 10 میلیارد كیلو وات ساعت در سال برق تولید می كنند كه از نظر ملاحظات زیست محیطی و مبارزه با تولید گازهای گلخانه ای، این میزان انرژی باد می تواند سالانه از انتشار 5/7 میلیون تن دی اكسید كربن جلوگیری كند.

استفاده از انرژی برق در ایران در پروژه «تعیین پتانسیل باد درایران»، 26 منطقه كشور شامل 45 سایت مورد مطالعه قرار گرفت كه براساس نتایج این پروژه، ایران كشوری با باد متوسط است، ولی برخی از مناطق آن، دارای باد مناسب و مداومی برای تولید برق می باشند. توان بالقوه انرژی باد در سایت های مطالعه شده حدود 6500 مگا وات بوده و اكثر نقاط دارای پتانسیل، در مناطق شرقی كشور واقع شده اند.

در میان انواع انرژی های تجدید پذیر، انرژی باد هزینه سرمایه گذاری اولیه كمتری دارد. با بهبود فناوری، افزایش توربین ها و رفع محدودیت ها، كاهش چشمگیری در این هزینه متصور است. در حال حاضر، برق تولیدی از سوخت های فسیلی، ارزان تر از برق تولیدی از توربین های بادی است. كه هزینه بهره برداری از انرژی باد حدود 85 درصد در طول 20 سال گذشته كاهش نشان می دهد.

انرژی زمین گرمایی (ژئوترمال)

انرژی زمین گرمایی، از حرارت حاصل از تجزیه مواد رادیواكتیو، هسته مذاب كره زمین، كوه زایی و واكنش های درون زمین سرچشمه می گیرد. تقریباً در همه جا، در قسمت های كم عمق زمین و یا در 10 فوت بالاتر از سطح زمین درجه حرارت تقریباً یكنواخت باقی می ماند و بین 50 تا 60 درجه فارنهایت (10 تا 16 درجه سانتیگراد) می باشد. چشمه های آب گرم، نمونه هایی از انرژی زمین گرمایی هستند، آب توسط سنگ های زیرزمین گرم می شوند و سپس در سطح زمین جریان می یابند. حدود بیست كشور از این انرژی برای گرم كردن خانه ها، آب و یا برای تولید الكتریسیته استفاده می كنند در حال حاضر بازده كلی این سیستم كمتراز یك درصد از انرژی مورد نیاز جهان است.

درسال 2000 حجم تولید برق و حرارت از انرژی زمین گرمایی در جهان 65/49261 گیگاوات ساعت برق بوده است.

نتیجه گیری

آمارها، گویای آن است كه بزرگ ترین عامل انهدام و آلودگی محیط زیست درمیان عوامل انسان ساخت، عبارت است از تولید، تبدیل ومصرف انواع انرژی، این درحالی است كه نه تنها مصرف انرژی درجهان در سطح ثابتی باقی نخواهد ماند، بلكه پیش بینی ها، حاكی ازافزایش مصرف آن در سال های آتی ناشی از افزایش جمعیت، میل به رفاه و افزایش تولید ناخالص سرانه در جهان كه پیش بینی می شود تا سال 2020 به حدود متوسط 7000 دلار یعنی، تقریباً 75 درصد بیش از سال 1890 باشد.

پیامد مصرف این میزان انرژی، افزایش میزان انتشار دی اكسید كربن از 9/5 گیگا تن كربن در سال 1990 به 4/8 در 2020 خواهد بود. انتشار گازهای آلایندهSOX وNOX را باید به این میزان اضافه كرد. مطالعات وتجربیات نشان می دهد كه دو راه حل اصلی برای تعدیل این مشكل وجود دارد:

- افزایش بازده مصرف انرژی

- افزایش سهم انرژی های تجدید پذیر در تركیب انرژی جهان

یادآوری این نكته بسیار مهم است كه استفاده از انرژی های تجدید پذیر در مقایسه با سوخت های فسیلی، هر چند از هزینه بهره برداری بسیار اندك برخوردار است، لكن هزینه های سرمایه گذاری بسیار بالاتر و حتی چندین برابر خواهد داشت. به عنوان نمونه، هزینه های سرمایه گذاری توربین های بادی حداقل سه برابر، نیروگاه های حرارتی خورشیدی بیش از 8 برابر وسیستم های فتوولتائیك حدود 10 برابر هزینه سرمایه گذاری توربین های گاز است. در حقیقت، همین موانع سبب شده كه سهم انرژی های نو در حال حاضر كمتر از 2 درصد و در2020 حدود 4 درصد از كل انرژی مصرفی جهان پیش بینی شود. استفاده از منابع انرژی جدید، بجای منابع فسیلی الزامی است. سیستم جدید انرژی آینده، باید متكی به تغییرات ساختاری وبنیادی باشد كه در آن، منابع انرژی بدون كربن، نظیر انرژی خورشیدی و هسته ای وكربن خنثی مانند بیوماس مورد استفاده قرار می گیرند. كه در حال حاضر به دلایل متعدد، نفوذ و توسعه انرژی های نو را بسیار كند ومحدود ساخته است

تهیه کننده: محمدصادق ابراهیمی