انرژی خورشیدی
دسترسي كشورهاي درحال توسعه به انواع منابع جديد انرژي، براي توسعه اقتصادي آنها اهميت اساسي دارد و پژوهش هاي جديد نشان داده كه بين سطح توسعه يك كشور و ميزان مصرف انرژي آن، رابطه مستقيمي برقرار است. با توجه به ذخاير محدود انرژي فسيلي و افزايش سطح مصرف انرژي در جهان فعلي، ديگر نمي توان به منابع موجود انرژي متكي بود.
دركشورما نيز، با توجه به نياز روز افزون به منابع انرژي و كم شدن منابع انرژي فسيلي، ضرورت سالم نگه داشتن محيط زيست، كاهش آلودگي هوا، محدوديت هاي برق رساني و تأمين سوخت براي نقاط و روستاهاي دورافتاده و... استفاده از انرژي هاي نو مانند: انرژي باد، انرژي خورشيد هيدروژن، انرژي هاي داخل زمين مي تواند جايگاه ويژه اي داشته باشد.
امروزه، بحران هاي سياسي، اقتصادي و مسائلي نظير محدوديت دوام ذخاير فسيلي، نگراني هاي زيست محيطي، ازدحام جمعيت، رشد اقتصادي و ضريب مصرف، همگي مباحث جهان مشمولي هستند كه با گستردگي تمام، فكر انديشمندان را در يافتن راهكاهاي مناسب در حل مناسب معضلات انرژي در جهان، به خصوص بحران هاي زيست محيطي، به خود مشغول داشته است. بديهي است امروزي، پشتوانه اقتصادي و سياسي كشورها، بستگي به ميزان بهره وري آنها از منابع فسيلي دارد و تهي گشتن منابع فسيلي، نه تنها تهديدي است براي اقتصاد كشورهاي صادركننده، بلكه نگراني عمده اي را براي نظام اقتصادي ملل وارد كننده به وجود آورده است. صاحبان منابع فسيلي بايستي واقع نگرانه بدانند كه برداشت امروز ايشان از ذخاير فسيلي، مستلزم بهره وري كمتر فردا و نهايتاً، تهي شدن منابع شان در مدت زماني كمتر خواهد بود.
خوشبختانه، بيشترممالك جهان به اهميت و نقش منابع مختلف انرژي، به ويژه انرژي هاي تجديدپذير(نو) در تأمين نيازهاي حال وآينده پي برده وبه طور گسترده، در توسعه بهره برداري از اين منابع لايزال، تحقيقات وسيع و سرمايه گذاري هاي اصولي مي كنند. با توجه به اين گونه گرايش هاي اساسي و فزاينده در زمينه استفاده از انرژي هاي تجديدپذير و فناوري هاي مربوط در كشورهاي صنعتي و درحال توسعه در ايران نيز لازم است راهبردها و برنامه هاي زيربناي و اصولي تدوين شود.
گرايش جهاني در توجه به بهره برداري از انرژي هاي تجديد پذير و پيامدهاي زيست محيطي ايجاب كرده كه سازمان ها و مراكز متعددي در ايران، علاقمند به اجراي پروژهايي در اين زمينه باشند، هر چند اين گونه فعاليت ها لازم و مؤثراست، ولي آيا اين اقدامات طبق برنامه ريزي و تحقيقات اصولي در سطح ملي انجام مي گيرند يا اين را انفعالي وبه صورت پراكنده، تفويض مستقل و سيلقه اي اجرا مي كنند. بدين ترتيب است كه هنوز بسياري از چالش ها و سؤال ها در توجيه و دفاع از توسعه بهره برداري از انرژي هاي تجديدپذير در ايران، بدون جواب مانده اند.
بديهي است كه اين گونه روند توسعه، بدون برنامه جامع و مدرن، صحيح و پايدار نخواهد بود. تدوين راهبردي جامع جهت بهره وري بهتر از انرژي در كشور، مستلزم شناخت كامل وضعيت كنوني و تعيين دقيق وضعيت مطلوب آن در جميع جهات است.
انتظار مي رود با توسعه بهره برداري از انرژي هاي پاك در جمهوري اسلامي ايران، طبق نتايج ارائه شده دراين رساله و برمبناي راهبردي وبرنامه اي مدون بتوان بسياري از چالش ها را شناسايي و راهكارهاي مناسب را انتخاب و تبيين نمود. اميد است روند كاري ارائه شده بتواند به ابهامات و سؤالهاي مهمي چون:
1- ميزان پتانسيل هر يك از حامل هاي انرژي تجديدپذير در ايران؛
2- شناسايي وانتخاب مناطق مناسب(سايت يابي)؛
3- چشم اندازي مدون براي آينده انرژي هاي تجديدپذير (به ويژه انرژي پاك هيدروژن) در ايران؛
4- توجيه اقتصادي با توجه با عوامل گوناگون مطروحه؛
5- برنامه ريزي، نحوه و ظرفيت سرمايه گذاري، با تشخيص ارجحيت براي هر يك از انرژي هاي تجديدپذير؛
6- برنامه اي مدون جهت توسعه فناوري هاي مربوط در ايران؛
7- ظرفيت وقابليت جانشين؛ وپاسخ گو باشد.
اهميت موضوع
امروزه تبعات مداخله انسان در محيط زيست بيش از هر زماني متجلي شده است. مفهوم توسعه با رعايت حفاظت از محيط طبيعي و زيست محيط مترادف است و درشاخص هاي اقتصادي حساب هاي ملي، همچون توليد ناخالص داخلي، ملحوظ نمودن منابع طبيعي و زيست محيطي نيز مطرح است.
انرژي، يك نياز اساسي براي استمرار توسعه اقتصادي، تدارك و تأمين رفاه وآسايش زندگي بشري است. در حال حاضر، مصرف انرژي جهان Gtoelyr 10(معادل 10 ميليارد تن نفت خام درسال) بوده و پيش بيني شود كه اين ارقام در سال 2010 و 2020 به ترتيب به 12 و 14 Gtoelyr افزايش يابد اين ارقام نشان مي دهند كه ميزان مصرف انرژي جهان درقرن آينده عظيم بوده و بالطبع، اين سؤال مهم مطرح است كه آيا منابع انرژي هاي فسيلي در قرن آينده جوابگوي نياز انرژي جهان براي بقا، تكامل و توسعه خواهند بود؟ حداقل به سه دليل عمده، جواب اين سؤال منفي است وبايد منابع جديد انرژي را جانشين منابع قديم كرد. اين دلايل عبارتند از: محدوديت و در عين حال مرغوبيت انرژي هاي فسيلي كه ازنظر منطقي كاربردهاي بهتر از احتراق دارند و همچنين مسائل ومشكلات زيست محيطي، به طوري كه امروزه حفظ سلامت اتمسفر، ازمهم ترين پيش شرط هاي توسعه اقتصادي پايدار جهاني به شمارمي آيد.
آلاينده هاي ناشي از احتراق و افزايش غلظت دي اكسيدكربن در اتمسفر و پيامدهاي آن، جهان را باتغييرات برگشت ناپذير وتهديد آميزي مواجه ساخته است. افزايش دماي كره زمين، تغييرات آب وهواي، بالا آمدن سطح درياها و درنهايت، تشديد منازعات بين المللي، از جمله اين پيامدها محسوب مي شوند. از سوي ديگر، اتمام قريب الوقوع منابع فسيلي و پيش بيني افزايش قيمت، سياست گذاران را به پيشنهاد موازين و سياست هايي براي كنترل محيط زيست و پژوهشگران را به توسعه منابع با آلودگي كمتر وتجديدپذيري كه توان بالقوه اي براي جانشيني با سيستم انرژي كنوني دارند، ترغيب مي كند.
كليه انرژي هاي تجديد پذير، روزبه روز سهم بيشتري در سيستم تأمين انرژي جهان به عهده مي گيرند. اين منابع، امكان پاسخ گويي همزمان به هردو شكل اساسي منابع فسيلي را نويد مي دهند. انرژي هاي تجديدپذير، اساساً با طبيعت سازگاز بوده و آلودگي ندارند و چون تجديدپذيرند پاياني براي آنها وجود ندارد. ويژگي هاي ديگر اين منابع، پراكندگي و گستردگي آنها در تمام جهان، نياز به فناوري پايين تر، انرژي هاي تجديدپذير را - به ويژه براي كشورهاي در حال توسعه - ازجاذبه بيشتري برخوردار كرده هم ازاين رو، در برنامه ها وسياست هاي بين المللي، از جمله در برنامه هاي سازمان ملل متحد، در راستاي توسعه پايدار جهاني، نقش ويژه اي به منابع تجديدپذير انرژي محول شده است. اما سازگار كردن منابع تجديدپذير؛ با سيستم كنوني مصرف انرژي جهان، هنوز با مشكلاتي همراه است كه براي حل آنها، حجم مهمي از تحقيقات علمي جهان را در دهه هاي اخير به خود اختصاص داده است.
با توجه به فناوري كنوني بشر، انرژي هسته اي و انرژي برق آبي، دو نوع انرژي جانشين براي سوخت فسيلي مي باشند. گفتني است كه پتانسيل برق آبي در جهان محدود بوده واز طرف ديگر انرژي اتمي نيز، تقريباً در تمامي اروپا، ساخت نيروگاه هاي اتمي متوقف شده است. كشور ايران از لحاظ منابع مختلف انرژي، يكي از غني ترين كشورهاي جهان محسوب مي شود و از يك سو داراي منابع گسترده فسيلي نفت وگاز است و از سوي ديگر، داراي پتانسيل فراوان انرژي هاي تجديدپذير، همچون باد، ژئوترمال، خورشيدي و... مي باشد. اما ايران، كشور كم آبي است و نيروگاه هاي آبي بزرگ، داراي پتانسيل محدودي هستند. لذا در چشم انداز دراز مدت جانشين ديگري غير از تجديدپذيري به عنوان منبع انرژي ديده نمي شود.
از منظري ديگر، هر انرژي به لحاظ فناوري ساخت وبهره برداري، مسائل زيست محيطي، ويژگي هاي فني، امكان دستيابي، توزيع جغرافيايي و ساير ويژگي ها، داراي مشخصه هاي خاص خود است. بنابراين، تنوع استفاده از انرژي هاي مختلف، كشور را به لحاظ تأمين انرژي در وضعيت مطمئن تري قرار خواهد داد ولازم است فناوري آنها در كشورايجاد شود. البته، فناوري كه به ميزان زيادي متكي به صنعت، مواد اوليه منابع داخلي است خودبخود، محتاج ارز خارجي كمتري است و از سوي ديگر، فرصت هاي اشتغال و افزايش توليد داخلي را هموار مي سازد. براي رسيدن به اين هدف ها، لازم است نظام قيمت گذاري انواع حامل هاي انرژي، با توجه به هزينه واقعي آنها اصلاح شده و اقدامات اساسي جهت تشويق سرمايه گذاري بخش خصوصي صورت گيرد.
ضروري است دولت با پرداخت وام هاي دراز مدت، واگذاري يارانه هاي تخصيص يافته در بخش سوخت هاي فسيلي به سرمايه گذاري در بخش انرژي هاي تجديدپذير و فراهم آوردن امكان انتقال دانش فني، زمينه هاي لازم را براي ساخت وتوسعه تأسيسات انرژي هاي گفته شده دركشور فراهم آورد.
چشم انداز انرژي و محيط زيست جهان تا سال 2030 آب وهواي زمين درنتيجه فعاليت هاي انسان، به ويژه در بخش انرژي، تغييرات بسياري يافته است، عمده تغييرات آب وهوايي و زيست محيطي در جهان در سال هاي اخير را مي توان به شرح زير خلاصه كرد:
- ميزان انتشارCO2 در، 200 سال گذشته 31 درصد افزايش يافته است.
- ميزان انتشارCH4 از سال 1800 به دو برابر افزايش يافته است.
- دماي سطحي كره زمين در قرن گذشته نسبت به متوسط، 14 درجه سانتي گراد معمول، از 4/0تا 8/0 درجه افزايش يافته است.
- دهه 1990 به احتمال زياد گرم ترين دهه در 100 سال گذشته بوده است.
- از دهه 1950، دماي حداقل درشب به دوبرابر دماي حداقل در روز افزايش يافته است.
- تعداد روزهاي سرد سال، تقريباً براي تمام نواحي زمين درقرن گذشته كاهش يافته است.
- نزولات جوي درنيمكره شمالي، 5 تا 10 درصد افزايش يافته است، هرچند در نواحي خشك (به خصوص آفريقاي شمالي وغربي)، اين روند معكوس بوده است.
- در اثر افزايش نزولات جوي در عرصه هاي جغرافيايي مياني و بالا شاهد سيل وطوفان هاي عظيم و افزون بوده ايم.
- در قرن گذشته، سطح آب هاي آزاد درياها در جهان به طور متوسط سالانه 1 الي 2 ميلي متر افزايش يافته است.
- از دهه 1950 تاكنون، در تابستان يخ هاي درياي شمال تا 40 درصد نازك تر و 10 تا 15 درصد كم عرض تر شده اند.
- پديده ال.ني.نو، به كرات و به طور شديدتر و پايدارتري اتفاق افتاده است.
- فصل رويش تا حدود 1 تا 4 روز در هر دهه، در عرض 40 سال گذشته طولاني تر شده اند. - پرندگان، گياهان، حشرات وماهيان به طرف قطب ها وعرض هاي بالاتر تغيير مكان داده اند. پيش بيني مي شود بيش از 60 درصد افزايش مصرف انرژي پايه در جهان در دوره زماني 2000 تا 2030 ناشي از رشد تقاضاي انرژي در كشورهاي در حال توسعه، به ويژه آسيا خواهد بود. طبق پيش بيني هاي انجام شده توسط آژانس بين المللي انرژي، براساس سناريوي ادامه روند موجود1، تقاضاي جهاني براي انرژي پايه، بين سال هاي 2000 تا 2030 با ميانگين نرخ رشد 7/1 درصد درسال به 3/15 ميليارد تن معادل نفت خواهد رسيد، اين امر، به معني افزايش 67 درصدي مصرف انرژي پايه، معدل 1/6 ميليارد تن معادل نفت نسبت به سطح مصرف كنوني ظرف 30 سال آينده است.
در30 سال آينده ميزان انتشار دي اكسيدكربن در اثر توليد و مصرف انرژي، با آهنگي سريع تراز رشد مصرف انرژي پايه، افزايش خواهد يافت. ميزان انتشار آن بين سال هاي 2000 تا 2030 با رشد يكنواخت 8/1 درصد در سال، درنهايت به 38 ميليارد تن در سال خواهد رسيد كه به منزله 70 درصد افزايش نسبت به ميزان انتشار سالانه كنوني است. دو سوم اين افزايش ناشي ازمصرف دركشورهاي درحال توسعه خواهد بود و بخش توليد نيرو و حمل ونقل، بيش از 75 درصد افزايش انتشار دي اكسيدكربن را موجب خواهند شد ومكان جغرافيايي رشد انتشار دي اكسيدكربن از كشورهاي صنعتي به كشورهاي درحال توسعه منتقل خواهد شد.
تقسيم بندي انواع انرژي
انرژي، استعداد و توانايي انجام كار را بيان مي كند، انرژي شكل هاي مختلفي دارد كه عبارتند از:
انرژي مكانيكي، انرژي زمين گرمايي، شيميايي، الكتريكي، تابشي و انرژي اتمي،كه همه انواع انرژي مي توانند به همديگر تبديل شوند. به طور كلي وبه لحاظ اقتصادي كه موضوع اصلي چگونگي استفاده از انواع انرژي مي باشد، انرژي
در جهان به چهار گروه عمده زير تقسيم مي شود:
الف: انرژي هاي آلوده كننده وتجديد ناپذير؛
ب: انرژي هاي آلوده كننده وتجديد پذير؛
ج: انرژي هاي بدون آلودگي وتجديد ناپذير؛
د: انرژي هاي بدون آلودگي وتجديد ناپذير ونامحدود.
اهميت توجه به انرژي هاي پاك
امروزه انرژي هاي نو به رغم ناشناخته ماندن، به سرعت درحال گسترش و نفوذ است و غفلت از آن، غيرقابل جبران خواهد بود، انرژي خورشيدي، بادي، آبي، بيوماس، بيوگاز وانرژي زمين گرمايي از عمده ترين منابع انرژي هاي پاك مي باشند. وقوع سه عامل در سال 1995 ميلادي، سبب ايجاد نقطه عطفي براي انرژي هاي تجديد پذير، به خصوص انرژي باد شده است.
- نخست، تغييرات آب وهوايي بر اثر انباشت گازهاي گلخانه اي در جو؛
- دوم، افزايش تقاضاي مصرف انرژي برق در سراسر جهان؛
- سوم، گشوده شدن چشم انداز نويد بخشي در مورد انرژي هاي تجديد پذير بود كه با صراحت از سوي كارشناسان اعلام شد.
بايد درنظر گرفت كه درواقع، در ازاء هر كيلووات ساعت برق توليدي از انرژي هاي تجديد پذير به جاي زغال سنگ از انتشار حدود يك كيلوگرم CO2 جلوگيري خواهد شد. بنابراين به عنوان نمونه، براي هر يك درصد انرژي متداول كه توسط انرژي باد جانشين شود، حدود 13 درصد انتشار گاز CO2 كاهش مي يابد. همچنين، كاهش سولفور و اكسيد نيترات ( عوامل باران اسيدي) يكي ديگر از منابع محيط زيستي انرژي باد است.
در ايران، وجود زمينه مناسب اقليمي و تابش آفتاب در بيشتر مناطق و در اكثر فصول سال، همچنين وجود پستي وبلندي ها در مسير نهرهاي آب، داشتن مناطق واجد پتانسيل بالاي باد و قابليت هاي توليد انرژي زمين گرمايي، زمينه لازم و مناسبي را براي استفاده و گسترش انرژي هاي نو و پاك فراهم آورده است. در اين راستا، با توجه به افزايش توان مهندسي كشور در ساخت نيروگاه هاي برق آبي، در سال هاي اخير، اميداست استفاده از پتانسيل هاي برق آبي به يك اولويت در ساخت نيروگاه هاي جديد تبديل شود در سال 1381، ظرفيت نيروگاه هاي آبي كشور به 10 درصد كل ظرفيت نصب شده، توليد برق كشور رسيد.
در ضمن استفاده از انرژي هاي بادي و زمين گرمايي و نيز استفاده حرارتي از انرژي خورشيدي (آبگرمكن هاي خورشيدي) نزديك به اقتصادي شدن است. اگر چه، نيروگاه هاي حرارتي خورشيدي و فتوولتائيك تا افق دو دهه آينده، اقتصادي نخواهد بود، ليكن توسعه تحقيقات و كسب فن آوري هاي ساخت آنها، با توجه به پتانسيل عظيم انرژي خورشيدي در ايران از اهميت بالايي برخوردار است.
با اين وجود، ايران در راه بكارگيري انرژي هاي نو با موانع عمده واساسي مواجه است. يكي از اين موانع، وجود نفت ارزان و منابع غني هيدروكربني در كشور است. نبود شناخت از انرژي هاي نو و مجهول ماندن مزاياي آن توسط مردم ومسئولان از ديگر موانع دستيابي به انرژي هاي نو، نبود توجيه اقتصادي، علي الخصوص در اين برهه زماني است.
انرژي هاي پايان پذير و آلاينده محيط زيست نفت، گاز طبيعي، زغال سنگ و انرژي هسته ا ي، كه در حال حاضر، عمده منابع تأمين كننده انرژي در جهان هستند، همه داراي آلاينده هاي زيست محيطي و جبران ناپذير در زمين و فضا، از قبيل افزايش CO2، افزايش دماي زمين، ذوب شدن يخ هاي قطب ها، از بين بردن لايه ازن و... هستند كه حركت دانش بشري براي تأمين انرژي جهان در آينده بايد به سوي تأمين انرژي جهان از انرژي هاي پاك و جانشيني آن با انرژي هاي آلاينده باشد.
انرژي هاي پاك: انرژي برق آبي
در سال 2001، مصرف جهاني انرژي برق آبي به رقم 2627 تراوات ساعت رسيد. در اين سال، آمريكاي شمالي 8/21 درصد، اروپا 9/23 درصد، كشورهاي آسيا و اقيانوسيه 7/21 درصد، آمريكاي جنوبي و مركزي 20 درصد، كشورهاي شوروي سابق 7/5 درصد، آفريقا 1/3 درصد و خاورميانه 3/0 درصد، مصرف انرژي برق آبي جهان را به خود اختصاص داده اند. در ميان كشورهاي جهان، بيشترين سهم مصرف، به كانادا، برزيل، چين و آمريكا، به ترتيب با 6/12، 3/10، 8/9 و 1/8 درصد ازمصرف جهاني تعلق داشت.
انرژي خورشيدي
حدود دو دهه پس از ورود سلول هاي فتوولتائيك به عرصه عمومي توليد انرژي، ارتباط تنگاتنگ سياست و منابع انرژي موجب شد تا ديگرجايي براي بحث توجيه اقتصادي يافتن براي روي آوردن به سمت بهره گيري از انرژي خورشيد و توليدي الكتريسته نماند. در ايران، چون ايران روي كمربند خورشيدي جهان قرار گرفته است و يكي از كشورهايي است كه از تابش نور خورشيد با قدرت و توان مطلوب برخوردار بوده و از مناطق بسيار مستعد براي بهره گيري از اين انرژي است، به طوري كه ميزان تابش متوسط روزانه آفتاب به 4 كيلووات ساعت بر متر مربع مي رسد و متوسط تعداد ساعات آفتابي، از 2800 ساعت درسال بيشتر است. البته، مقادير ذكر شده به طور متوسط بيان شده اند و در شهرهاي كويري كشور همچون يزد، ساعات آفتابي به 3200 ساعت نيز مي رسد. با توجه به اين كه، ايران كشور كوهستاني است كه اكثر نقاط آن در ارتفاعي بالاتراز 1000 متر از سطح دريا واقع شده اند توان دريافتي از تابش نور خورشيد آن بيشتر خواهد بود.
گفتني است كه مصرف انرژي هاي تجديد پذير ايران پايين بوده و از اين رو، هنوزانرژي خورشيدي رسماً تجاري نشده است. مناطقي كه پتانسيل بالايي براي انرژي خورشيدي دارند؛ عبارتند از: شيراز، تهران، خراسان، يزد و سمنان. طرح هاي خورشيدي شامل نيروگاه دريافت كننده مركزي، سهموي خطي، سيستم فتوولتائيك و آبگرمكن هاي خورشيدي مي باشند.
بررسي امكان استفاده از انرژي خورشيدي از ديدگاه اقتصادي
هر چند هزينه استفاده از انرژي خورشيدي بسيار بالاست، ولي امروزه در سياست گذاري ها فقط هزينه سيستم هاي خورشيدي در نظر گرفته نمي شود، بلكه فوايد حاصل از بكارگيري آنها، مانند كاهش آلودگي محيط زيست نيز مدنظر قرار مي گيرد، با وجود تمام مسائلي كه مطرح مي شود، مي توان مناطقي از كشور را يافت كه استفاده از انرژي خورشيدي در آنها توجيه اقتصادي دارد. به عنوان نمونه، استفاده ازسلول هاي خورشيدي در مناطق دور دست رامي توان در عرض چند سال به قيمت روز رساند. با توجه به فناوري هاي موجود و وسعت استفاده از انرژي خورشيدي در دنيا، به نظر مي آيد در بخش هايي مانند گرمايش ساختمان ها، توليد آب گرم، طبخ غذا، خشك كن ها وآب شيرين كن ها، اين انرژي مي تواند با انرژي هاي رايج رقابت كند. تحقيقات انجام شده نشان مي دهد كه درحال حاضر، ساخت نيروگاه هاي مستقل خورشيدي به صرفه نيست بلكه نيروگاه هاي چرخه تركيبي، همچون خورشيدي- گازي يا خورشيدي- بخاري بسيار اقتصادي خواهند بود.
يكي از موانع مهم در استفاده از انرژي هاي خورشيدي، سرمايه بر بردن صنايع خورشيدي است كه بايد راهكارهاي اساسي آن انديشيده شوند. انواع مختلف انرژي هاي تجديدپذير بر اثر وجود آفتاب توليد شده اند. سلول هاي فتوولتائيكي كه توليد برق مي كنند، سيستم هاي سهموي و برج هاي متمركز كننده خورشيدي، انرژي باد وانرژي زمين گرمايي همگي انرژي خود را از خورشيد مي گيرند، هم اكنون در كشورهاي اروپايي به شدت روي انرژي خورشيدي كار مي شود و استفاده از اين انرژي، حرف اول زندگي بشر را در آينده خواهد زد.
انرژي باد
در چند سال گذشته، ميانگين رشد سالانه انرژي باد در دنيا حدود 30 درصد گزارش شده است كه بيشترين نرخ رشد را درميان ساير منابع انرژي در دنيا برخوردار است. كل ظرفيت برق بادي در جهان در سال 2001 به 24000 مگا وات رسيد. اروپا در حال حاضر؛ بيش از 70 درصد از برق بادي جهان را توليد مي كند و حدود دو سوم از ظرفيت هاي اضافه شده توليد در سال 2001، به كشورهاي اروپايي اختصاص دارد. در حال حاضر، مزرعه هاي بادي در آمريكا حدود 10 ميليارد كيلو وات ساعت در سال برق توليد مي كنند كه از نظر ملاحظات زيست محيطي و مبارزه با توليد گازهاي گلخانه اي، اين ميزان انرژي باد مي تواند سالانه از انتشار 5/7 ميليون تن دي اكسيد كربن جلوگيري كند.
استفاده از انرژي برق در ايران در پروژه «تعيين پتانسيل باد درايران»، 26 منطقه كشور شامل 45 سايت مورد مطالعه قرار گرفت كه براساس نتايج اين پروژه، ايران كشوري با باد متوسط است، ولي برخي از مناطق آن، داراي باد مناسب و مداومي براي توليد برق مي باشند. توان بالقوه انرژي باد در سايت هاي مطالعه شده حدود 6500 مگا وات بوده و اكثر نقاط داراي پتانسيل، در مناطق شرقي كشور واقع شده اند.
در ميان انواع انرژي هاي تجديد پذير، انرژي باد هزينه سرمايه گذاري اوليه كمتري دارد. با بهبود فناوري، افزايش توربين ها و رفع محدوديت ها، كاهش چشمگيري در اين هزينه متصور است. در حال حاضر، برق توليدي از سوخت هاي فسيلي، ارزان تر از برق توليدي از توربين هاي بادي است. كه هزينه بهره برداري از انرژي باد حدود 85 درصد در طول 20 سال گذشته كاهش نشان مي دهد.
انرژي زمين گرمايي (ژئوترمال)
انرژي زمين گرمايي، از حرارت حاصل از تجزيه مواد راديواكتيو، هسته مذاب كره زمين، كوه زايي و واكنش هاي درون زمين سرچشمه مي گيرد. تقريباً در همه جا، در قسمت هاي كم عمق زمين و يا در 10 فوت بالاتر از سطح زمين درجه حرارت تقريباً يكنواخت باقي مي ماند و بين 50 تا 60 درجه فارنهايت (10 تا 16 درجه سانتيگراد) مي باشد. چشمه هاي آب گرم، نمونه هايي از انرژي زمين گرمايي هستند، آب توسط سنگ هاي زيرزمين گرم مي شوند و سپس در سطح زمين جريان مي يابند. حدود بيست كشور از اين انرژي براي گرم كردن خانه ها، آب و يا براي توليد الكتريسيته استفاده مي كنند در حال حاضر بازده كلي اين سيستم كمتراز يك درصد از انرژي مورد نياز جهان است.
درسال 2000 حجم توليد برق و حرارت از انرژي زمين گرمايي در جهان 65/49261 گيگاوات ساعت برق بوده است.
انرژي زيست توده
گونه هاي مختلفي از انرژي، سوخت هاي منابع جامد وگازي، حرارت، موادشيميايي و ديگر مواد را مي توان به وسيله فناوري هاي بيو انرژي، از منابع گياهي- جانوري تجديدپذير به دست آورد. تحقيقات وگسترش فناوري هاي اين نوع سوخت در سه حوزه اصلي صورت مي پذيرد: توليد سوخت، پيدا كردن كاربردهاي آن، ايجاد كردن زيرساخت هاي مناسب توزيع زيست توده، چهارمين منبع بزرگ انرژي در جهان بوده و حدود 14 درصد انرژي جهان را فراهم مي كند و زيست توده يا بيوماس، اصطلاحي است كه براي توصيف يك رشته از محصولاتي كه از فرآيند نورساخت(فتوسنتز) به دست مي آيد، به كار مي رود. كاربرد اقتصادي بسيار رايج انرژي زيست توده، استفاده از مواردي است كه براي منظورهاي ديگر جمع آوري شده اند، نظير پس مانده هاي حاصل از كشاورزي، غذا و ضايعات شهري.
انرژي هاي دريايي
درياها با فرآيندهاي مختلف فيزيكي، انرژي را دريافت و ذخيره نموده وسپس آن را از دست مي دهند. اين انرژي به صورت موج، جزر ومد، اختلاف درجه حرارت و اختلاف غلظت نمك دراعماق مختلف آب دريا وجود دارد كه مي توان از هر يك از آنها بهره برداري كرد. انرژي امواج دريا عبارت است از: انرژي مكانيكي منتقل شده از باد كه امواجي با پريود كوتاه، آن را به صورت انرژي پتانسيل و جنبشي در خود ذخيره مي كنند. انرژي موج حاصله در مناطق ساحلي در حدود 2 تا 3 ميليون مگاوات برآورد مي شود.
نوع ديگر انرژي جزر و مد كه در اثر حركت دوراني زمين و جاذبه ماه و خورشيد به صورت امواج با پريود بلند ذخيره مي شوند كه با ساخت يك سد در دهانه منطقه جزر ومد مي توان از آن استفاده كرد. كه بزرگ ترين سايت جزر ومد كنوني در جهان يك ايستگاه توليد نيروي برق در فرانسه است كه 240 مگا وات انرژي الكتريسته توليد مي كند. ديگر انرژي ذخيره شده در آب هاي گرم سطحي كه به خاطر وجود آب هاي عميق وسرد اقيانوس ها قابل استفاده است و تحت عنوان انرژي حرارتي درياها مورد بحث قرار مي گيرند سيستم هايOTEC1 اين انرژي گرمايي را به انرژي الكتريسيته تبديل مي كنند كه گاهي دراين فرآيند آب شيرين نيز توليد مي شود. اين نيروگاه ها براي توليد بار پايه بسيار مناسب هستند. درنهايت، انرژي موجود در اختلاف شوري بين آب هاي شيرين رود ها وآب شور درياها، انرژي گراديان نمك مي باشد.
هيدروژن و پيل سوختي
هيدروژن عمده ترين گزينه مطرح به عنوان حامل جديد انرژي است. فراواني، سهولت توليد از آب، مصرف تقريباً منحصربه فرد و سودمندي زيست محيطي ذاتي هيدروژن، از جمله ويژگي هايي است كه آن را از ديگر گزينه هاي مطرح، متمايز مي كند.
استفاده از پيل هاي سوختي (Fuel Cell)، جهت تأمين هم زمان الكتريسيته و حرارت به روش الكتروشيميايي است. در اين روش، كه به عبارتي مي توان آن را عمل الكتروليز معكوس قلمداد كرد، انرژي شيميايي ذخيره شده در سوخت هاي فسيلي، بدون احتراق استخراج مي شوند. اين سيستم ها در مقايسه با ساير روش ها، از كارآيي زيادي برخوردار هستند و آلودگي كمي توليد مي كنند. پيل هاي سوختي، راه حل مناسبي براي مشكلات مختلف مربوط به انرژي هستند. هيدروژن را مي توان با استفاده از انواع منابع انرژي اوليه توليد كرد و درتمام موارد و كاربردهاي سوخت هاي فسيلي مورد استفاده قرار داد. هيدروژن، به ويژه، منابع تجديدپذير انرژي را تكميل مي كند و آنها را در هرمحل و هر زمان به صورتي مناسب در دسترس قرار داده و در اختيار مصرف كننده مي گذارد. هيدروژن در مقايسه با سوخت هاي ديگر مي تواند با راندمان بالاتر و احتراق بسيار نيز، به ساير اشكال انرژي تبديل شود.
سيستم انرژي هيدروژني به دليل استقلال از منابع اوليه انرژي، سيستمي دايمي و پايدار، فنا ناپذير، فراگير و تجديدپذير است. ازاين رو، پيش بيني مي شود كه در آينده اي نه چندان دور، توليد و مصرف هيدروژن به عنوان حامل انرژي، برسراسر اقتصاد جهان سرايت كرده و «اقتصاد هيدروژن» تثبيت شود.
نتيجه گيري
آمارها، گوياي آن است كه بزرگ ترين عامل انهدام و آلودگي محيط زيست درميان عوامل انسان ساخت، عبارت است از توليد، تبديل ومصرف انواع انرژي، اين درحالي است كه نه تنها مصرف انرژي درجهان در سطح ثابتي باقي نخواهد ماند، بلكه پيش بيني ها، حاكي ازافزايش مصرف آن در سال هاي آتي ناشي از افزايش جمعيت، ميل به رفاه و افزايش توليد ناخالص سرانه در جهان كه پيش بيني مي شود تا سال 2020 به حدود متوسط 7000 دلار يعني، تقريباً 75 درصد بيش از سال 1890 باشد.
پيامد مصرف اين ميزان انرژي، افزايش ميزان انتشار دي اكسيد كربن از 9/5 گيگا تن كربن در سال 1990 به 4/8 در 2020 خواهد بود. انتشار گازهاي آلايندهSOX وNOX را بايد به اين ميزان اضافه كرد. مطالعات وتجربيات نشان مي دهد كه دو راه حل اصلي براي تعديل اين مشكل وجود دارد:
- افزايش بازده مصرف انرژي
- افزايش سهم انرژي هاي تجديد پذير در تركيب انرژي جهان.
يادآوري اين نكته بسيار مهم است كه استفاده از انرژي هاي تجديد پذير در مقايسه با سوخت هاي فسيلي، هر چند از هزينه بهره برداري بسيار اندك برخوردار است، لكن هزينه هاي سرمايه گذاري بسيار بالاتر و حتي چندين برابر خواهد داشت. به عنوان نمونه، هزينه هاي سرمايه گذاري توربين هاي بادي حداقل سه برابر، نيروگاه هاي حرارتي خورشيدي بيش از 8 برابر وسيستم هاي فتوولتائيك حدود 10 برابر هزينه سرمايه گذاري توربين هاي گاز است. در حقيقت، همين موانع سبب شده كه سهم انرژي هاي نو در حال حاضر كمتر از 2 درصد و در2020 حدود 4 درصد از كل انرژي مصرفي جهان پيش بيني شود. استفاده از منابع انرژي جديد، بجاي منابع فسيلي الزامي است. سيستم جديد انرژي آينده، بايد متكي به تغييرات ساختاري وبنيادي باشد كه در آن، منابع انرژي بدون كربن، نظير انرژي خورشيدي و هسته اي وكربن خنثي مانند بيوماس مورد استفاده قرار مي گيرند. كه در حال حاضر به دلايل متعدد، نفوذ و توسعه انرژي هاي نو را بسيار كند ومحدود ساخته است.
دركشورما نيز، با توجه به نياز روز افزون به منابع انرژي و كم شدن منابع انرژي فسيلي، ضرورت سالم نگه داشتن محيط زيست، كاهش آلودگي هوا، محدوديت هاي برق رساني و تأمين سوخت براي نقاط و روستاهاي دورافتاده و... استفاده از انرژي هاي نو مانند: انرژي باد، انرژي خورشيد هيدروژن، انرژي هاي داخل زمين مي تواند جايگاه ويژه اي داشته باشد.
امروزه، بحران هاي سياسي، اقتصادي و مسائلي نظير محدوديت دوام ذخاير فسيلي، نگراني هاي زيست محيطي، ازدحام جمعيت، رشد اقتصادي و ضريب مصرف، همگي مباحث جهان مشمولي هستند كه با گستردگي تمام، فكر انديشمندان را در يافتن راهكاهاي مناسب در حل مناسب معضلات انرژي در جهان، به خصوص بحران هاي زيست محيطي، به خود مشغول داشته است. بديهي است امروزي، پشتوانه اقتصادي و سياسي كشورها، بستگي به ميزان بهره وري آنها از منابع فسيلي دارد و تهي گشتن منابع فسيلي، نه تنها تهديدي است براي اقتصاد كشورهاي صادركننده، بلكه نگراني عمده اي را براي نظام اقتصادي ملل وارد كننده به وجود آورده است. صاحبان منابع فسيلي بايستي واقع نگرانه بدانند كه برداشت امروز ايشان از ذخاير فسيلي، مستلزم بهره وري كمتر فردا و نهايتاً، تهي شدن منابع شان در مدت زماني كمتر خواهد بود.
خوشبختانه، بيشترممالك جهان به اهميت و نقش منابع مختلف انرژي، به ويژه انرژي هاي تجديدپذير(نو) در تأمين نيازهاي حال وآينده پي برده وبه طور گسترده، در توسعه بهره برداري از اين منابع لايزال، تحقيقات وسيع و سرمايه گذاري هاي اصولي مي كنند. با توجه به اين گونه گرايش هاي اساسي و فزاينده در زمينه استفاده از انرژي هاي تجديدپذير و فناوري هاي مربوط در كشورهاي صنعتي و درحال توسعه در ايران نيز لازم است راهبردها و برنامه هاي زيربناي و اصولي تدوين شود.
گرايش جهاني در توجه به بهره برداري از انرژي هاي تجديد پذير و پيامدهاي زيست محيطي ايجاب كرده كه سازمان ها و مراكز متعددي در ايران، علاقمند به اجراي پروژهايي در اين زمينه باشند، هر چند اين گونه فعاليت ها لازم و مؤثراست، ولي آيا اين اقدامات طبق برنامه ريزي و تحقيقات اصولي در سطح ملي انجام مي گيرند يا اين را انفعالي وبه صورت پراكنده، تفويض مستقل و سيلقه اي اجرا مي كنند. بدين ترتيب است كه هنوز بسياري از چالش ها و سؤال ها در توجيه و دفاع از توسعه بهره برداري از انرژي هاي تجديدپذير در ايران، بدون جواب مانده اند.
بديهي است كه اين گونه روند توسعه، بدون برنامه جامع و مدرن، صحيح و پايدار نخواهد بود. تدوين راهبردي جامع جهت بهره وري بهتر از انرژي در كشور، مستلزم شناخت كامل وضعيت كنوني و تعيين دقيق وضعيت مطلوب آن در جميع جهات است.
انتظار مي رود با توسعه بهره برداري از انرژي هاي پاك در جمهوري اسلامي ايران، طبق نتايج ارائه شده دراين رساله و برمبناي راهبردي وبرنامه اي مدون بتوان بسياري از چالش ها را شناسايي و راهكارهاي مناسب را انتخاب و تبيين نمود. اميد است روند كاري ارائه شده بتواند به ابهامات و سؤالهاي مهمي چون:
1- ميزان پتانسيل هر يك از حامل هاي انرژي تجديدپذير در ايران؛
2- شناسايي وانتخاب مناطق مناسب(سايت يابي)؛
3- چشم اندازي مدون براي آينده انرژي هاي تجديدپذير (به ويژه انرژي پاك هيدروژن) در ايران؛
4- توجيه اقتصادي با توجه با عوامل گوناگون مطروحه؛
5- برنامه ريزي، نحوه و ظرفيت سرمايه گذاري، با تشخيص ارجحيت براي هر يك از انرژي هاي تجديدپذير؛
6- برنامه اي مدون جهت توسعه فناوري هاي مربوط در ايران؛
7- ظرفيت وقابليت جانشين؛ وپاسخ گو باشد.
اهميت موضوع
امروزه تبعات مداخله انسان در محيط زيست بيش از هر زماني متجلي شده است. مفهوم توسعه با رعايت حفاظت از محيط طبيعي و زيست محيط مترادف است و درشاخص هاي اقتصادي حساب هاي ملي، همچون توليد ناخالص داخلي، ملحوظ نمودن منابع طبيعي و زيست محيطي نيز مطرح است.
انرژي، يك نياز اساسي براي استمرار توسعه اقتصادي، تدارك و تأمين رفاه وآسايش زندگي بشري است. در حال حاضر، مصرف انرژي جهان Gtoelyr 10(معادل 10 ميليارد تن نفت خام درسال) بوده و پيش بيني شود كه اين ارقام در سال 2010 و 2020 به ترتيب به 12 و 14 Gtoelyr افزايش يابد اين ارقام نشان مي دهند كه ميزان مصرف انرژي جهان درقرن آينده عظيم بوده و بالطبع، اين سؤال مهم مطرح است كه آيا منابع انرژي هاي فسيلي در قرن آينده جوابگوي نياز انرژي جهان براي بقا، تكامل و توسعه خواهند بود؟ حداقل به سه دليل عمده، جواب اين سؤال منفي است وبايد منابع جديد انرژي را جانشين منابع قديم كرد. اين دلايل عبارتند از: محدوديت و در عين حال مرغوبيت انرژي هاي فسيلي كه ازنظر منطقي كاربردهاي بهتر از احتراق دارند و همچنين مسائل ومشكلات زيست محيطي، به طوري كه امروزه حفظ سلامت اتمسفر، ازمهم ترين پيش شرط هاي توسعه اقتصادي پايدار جهاني به شمارمي آيد.
آلاينده هاي ناشي از احتراق و افزايش غلظت دي اكسيدكربن در اتمسفر و پيامدهاي آن، جهان را باتغييرات برگشت ناپذير وتهديد آميزي مواجه ساخته است. افزايش دماي كره زمين، تغييرات آب وهواي، بالا آمدن سطح درياها و درنهايت، تشديد منازعات بين المللي، از جمله اين پيامدها محسوب مي شوند. از سوي ديگر، اتمام قريب الوقوع منابع فسيلي و پيش بيني افزايش قيمت، سياست گذاران را به پيشنهاد موازين و سياست هايي براي كنترل محيط زيست و پژوهشگران را به توسعه منابع با آلودگي كمتر وتجديدپذيري كه توان بالقوه اي براي جانشيني با سيستم انرژي كنوني دارند، ترغيب مي كند.
كليه انرژي هاي تجديد پذير، روزبه روز سهم بيشتري در سيستم تأمين انرژي جهان به عهده مي گيرند. اين منابع، امكان پاسخ گويي همزمان به هردو شكل اساسي منابع فسيلي را نويد مي دهند. انرژي هاي تجديدپذير، اساساً با طبيعت سازگاز بوده و آلودگي ندارند و چون تجديدپذيرند پاياني براي آنها وجود ندارد. ويژگي هاي ديگر اين منابع، پراكندگي و گستردگي آنها در تمام جهان، نياز به فناوري پايين تر، انرژي هاي تجديدپذير را - به ويژه براي كشورهاي در حال توسعه - ازجاذبه بيشتري برخوردار كرده هم ازاين رو، در برنامه ها وسياست هاي بين المللي، از جمله در برنامه هاي سازمان ملل متحد، در راستاي توسعه پايدار جهاني، نقش ويژه اي به منابع تجديدپذير انرژي محول شده است. اما سازگار كردن منابع تجديدپذير؛ با سيستم كنوني مصرف انرژي جهان، هنوز با مشكلاتي همراه است كه براي حل آنها، حجم مهمي از تحقيقات علمي جهان را در دهه هاي اخير به خود اختصاص داده است.
با توجه به فناوري كنوني بشر، انرژي هسته اي و انرژي برق آبي، دو نوع انرژي جانشين براي سوخت فسيلي مي باشند. گفتني است كه پتانسيل برق آبي در جهان محدود بوده واز طرف ديگر انرژي اتمي نيز، تقريباً در تمامي اروپا، ساخت نيروگاه هاي اتمي متوقف شده است. كشور ايران از لحاظ منابع مختلف انرژي، يكي از غني ترين كشورهاي جهان محسوب مي شود و از يك سو داراي منابع گسترده فسيلي نفت وگاز است و از سوي ديگر، داراي پتانسيل فراوان انرژي هاي تجديدپذير، همچون باد، ژئوترمال، خورشيدي و... مي باشد. اما ايران، كشور كم آبي است و نيروگاه هاي آبي بزرگ، داراي پتانسيل محدودي هستند. لذا در چشم انداز دراز مدت جانشين ديگري غير از تجديدپذيري به عنوان منبع انرژي ديده نمي شود.
از منظري ديگر، هر انرژي به لحاظ فناوري ساخت وبهره برداري، مسائل زيست محيطي، ويژگي هاي فني، امكان دستيابي، توزيع جغرافيايي و ساير ويژگي ها، داراي مشخصه هاي خاص خود است. بنابراين، تنوع استفاده از انرژي هاي مختلف، كشور را به لحاظ تأمين انرژي در وضعيت مطمئن تري قرار خواهد داد ولازم است فناوري آنها در كشورايجاد شود. البته، فناوري كه به ميزان زيادي متكي به صنعت، مواد اوليه منابع داخلي است خودبخود، محتاج ارز خارجي كمتري است و از سوي ديگر، فرصت هاي اشتغال و افزايش توليد داخلي را هموار مي سازد. براي رسيدن به اين هدف ها، لازم است نظام قيمت گذاري انواع حامل هاي انرژي، با توجه به هزينه واقعي آنها اصلاح شده و اقدامات اساسي جهت تشويق سرمايه گذاري بخش خصوصي صورت گيرد.
ضروري است دولت با پرداخت وام هاي دراز مدت، واگذاري يارانه هاي تخصيص يافته در بخش سوخت هاي فسيلي به سرمايه گذاري در بخش انرژي هاي تجديدپذير و فراهم آوردن امكان انتقال دانش فني، زمينه هاي لازم را براي ساخت وتوسعه تأسيسات انرژي هاي گفته شده دركشور فراهم آورد.
چشم انداز انرژي و محيط زيست جهان تا سال 2030 آب وهواي زمين درنتيجه فعاليت هاي انسان، به ويژه در بخش انرژي، تغييرات بسياري يافته است، عمده تغييرات آب وهوايي و زيست محيطي در جهان در سال هاي اخير را مي توان به شرح زير خلاصه كرد:
- ميزان انتشارCO2 در، 200 سال گذشته 31 درصد افزايش يافته است.
- ميزان انتشارCH4 از سال 1800 به دو برابر افزايش يافته است.
- دماي سطحي كره زمين در قرن گذشته نسبت به متوسط، 14 درجه سانتي گراد معمول، از 4/0تا 8/0 درجه افزايش يافته است.
- دهه 1990 به احتمال زياد گرم ترين دهه در 100 سال گذشته بوده است.
- از دهه 1950، دماي حداقل درشب به دوبرابر دماي حداقل در روز افزايش يافته است.
- تعداد روزهاي سرد سال، تقريباً براي تمام نواحي زمين درقرن گذشته كاهش يافته است.
- نزولات جوي درنيمكره شمالي، 5 تا 10 درصد افزايش يافته است، هرچند در نواحي خشك (به خصوص آفريقاي شمالي وغربي)، اين روند معكوس بوده است.
- در اثر افزايش نزولات جوي در عرصه هاي جغرافيايي مياني و بالا شاهد سيل وطوفان هاي عظيم و افزون بوده ايم.
- در قرن گذشته، سطح آب هاي آزاد درياها در جهان به طور متوسط سالانه 1 الي 2 ميلي متر افزايش يافته است.
- از دهه 1950 تاكنون، در تابستان يخ هاي درياي شمال تا 40 درصد نازك تر و 10 تا 15 درصد كم عرض تر شده اند.
- پديده ال.ني.نو، به كرات و به طور شديدتر و پايدارتري اتفاق افتاده است.
- فصل رويش تا حدود 1 تا 4 روز در هر دهه، در عرض 40 سال گذشته طولاني تر شده اند. - پرندگان، گياهان، حشرات وماهيان به طرف قطب ها وعرض هاي بالاتر تغيير مكان داده اند. پيش بيني مي شود بيش از 60 درصد افزايش مصرف انرژي پايه در جهان در دوره زماني 2000 تا 2030 ناشي از رشد تقاضاي انرژي در كشورهاي در حال توسعه، به ويژه آسيا خواهد بود. طبق پيش بيني هاي انجام شده توسط آژانس بين المللي انرژي، براساس سناريوي ادامه روند موجود1، تقاضاي جهاني براي انرژي پايه، بين سال هاي 2000 تا 2030 با ميانگين نرخ رشد 7/1 درصد درسال به 3/15 ميليارد تن معادل نفت خواهد رسيد، اين امر، به معني افزايش 67 درصدي مصرف انرژي پايه، معدل 1/6 ميليارد تن معادل نفت نسبت به سطح مصرف كنوني ظرف 30 سال آينده است.
در30 سال آينده ميزان انتشار دي اكسيدكربن در اثر توليد و مصرف انرژي، با آهنگي سريع تراز رشد مصرف انرژي پايه، افزايش خواهد يافت. ميزان انتشار آن بين سال هاي 2000 تا 2030 با رشد يكنواخت 8/1 درصد در سال، درنهايت به 38 ميليارد تن در سال خواهد رسيد كه به منزله 70 درصد افزايش نسبت به ميزان انتشار سالانه كنوني است. دو سوم اين افزايش ناشي ازمصرف دركشورهاي درحال توسعه خواهد بود و بخش توليد نيرو و حمل ونقل، بيش از 75 درصد افزايش انتشار دي اكسيدكربن را موجب خواهند شد ومكان جغرافيايي رشد انتشار دي اكسيدكربن از كشورهاي صنعتي به كشورهاي درحال توسعه منتقل خواهد شد.
تقسيم بندي انواع انرژي
انرژي، استعداد و توانايي انجام كار را بيان مي كند، انرژي شكل هاي مختلفي دارد كه عبارتند از:
انرژي مكانيكي، انرژي زمين گرمايي، شيميايي، الكتريكي، تابشي و انرژي اتمي،كه همه انواع انرژي مي توانند به همديگر تبديل شوند. به طور كلي وبه لحاظ اقتصادي كه موضوع اصلي چگونگي استفاده از انواع انرژي مي باشد، انرژي
در جهان به چهار گروه عمده زير تقسيم مي شود:
الف: انرژي هاي آلوده كننده وتجديد ناپذير؛
ب: انرژي هاي آلوده كننده وتجديد پذير؛
ج: انرژي هاي بدون آلودگي وتجديد ناپذير؛
د: انرژي هاي بدون آلودگي وتجديد ناپذير ونامحدود.
اهميت توجه به انرژي هاي پاك
امروزه انرژي هاي نو به رغم ناشناخته ماندن، به سرعت درحال گسترش و نفوذ است و غفلت از آن، غيرقابل جبران خواهد بود، انرژي خورشيدي، بادي، آبي، بيوماس، بيوگاز وانرژي زمين گرمايي از عمده ترين منابع انرژي هاي پاك مي باشند. وقوع سه عامل در سال 1995 ميلادي، سبب ايجاد نقطه عطفي براي انرژي هاي تجديد پذير، به خصوص انرژي باد شده است.
- نخست، تغييرات آب وهوايي بر اثر انباشت گازهاي گلخانه اي در جو؛
- دوم، افزايش تقاضاي مصرف انرژي برق در سراسر جهان؛
- سوم، گشوده شدن چشم انداز نويد بخشي در مورد انرژي هاي تجديد پذير بود كه با صراحت از سوي كارشناسان اعلام شد.
بايد درنظر گرفت كه درواقع، در ازاء هر كيلووات ساعت برق توليدي از انرژي هاي تجديد پذير به جاي زغال سنگ از انتشار حدود يك كيلوگرم CO2 جلوگيري خواهد شد. بنابراين به عنوان نمونه، براي هر يك درصد انرژي متداول كه توسط انرژي باد جانشين شود، حدود 13 درصد انتشار گاز CO2 كاهش مي يابد. همچنين، كاهش سولفور و اكسيد نيترات ( عوامل باران اسيدي) يكي ديگر از منابع محيط زيستي انرژي باد است.
در ايران، وجود زمينه مناسب اقليمي و تابش آفتاب در بيشتر مناطق و در اكثر فصول سال، همچنين وجود پستي وبلندي ها در مسير نهرهاي آب، داشتن مناطق واجد پتانسيل بالاي باد و قابليت هاي توليد انرژي زمين گرمايي، زمينه لازم و مناسبي را براي استفاده و گسترش انرژي هاي نو و پاك فراهم آورده است. در اين راستا، با توجه به افزايش توان مهندسي كشور در ساخت نيروگاه هاي برق آبي، در سال هاي اخير، اميداست استفاده از پتانسيل هاي برق آبي به يك اولويت در ساخت نيروگاه هاي جديد تبديل شود در سال 1381، ظرفيت نيروگاه هاي آبي كشور به 10 درصد كل ظرفيت نصب شده، توليد برق كشور رسيد.
در ضمن استفاده از انرژي هاي بادي و زمين گرمايي و نيز استفاده حرارتي از انرژي خورشيدي (آبگرمكن هاي خورشيدي) نزديك به اقتصادي شدن است. اگر چه، نيروگاه هاي حرارتي خورشيدي و فتوولتائيك تا افق دو دهه آينده، اقتصادي نخواهد بود، ليكن توسعه تحقيقات و كسب فن آوري هاي ساخت آنها، با توجه به پتانسيل عظيم انرژي خورشيدي در ايران از اهميت بالايي برخوردار است.
با اين وجود، ايران در راه بكارگيري انرژي هاي نو با موانع عمده واساسي مواجه است. يكي از اين موانع، وجود نفت ارزان و منابع غني هيدروكربني در كشور است. نبود شناخت از انرژي هاي نو و مجهول ماندن مزاياي آن توسط مردم ومسئولان از ديگر موانع دستيابي به انرژي هاي نو، نبود توجيه اقتصادي، علي الخصوص در اين برهه زماني است.
انرژي هاي پايان پذير و آلاينده محيط زيست نفت، گاز طبيعي، زغال سنگ و انرژي هسته ا ي، كه در حال حاضر، عمده منابع تأمين كننده انرژي در جهان هستند، همه داراي آلاينده هاي زيست محيطي و جبران ناپذير در زمين و فضا، از قبيل افزايش CO2، افزايش دماي زمين، ذوب شدن يخ هاي قطب ها، از بين بردن لايه ازن و... هستند كه حركت دانش بشري براي تأمين انرژي جهان در آينده بايد به سوي تأمين انرژي جهان از انرژي هاي پاك و جانشيني آن با انرژي هاي آلاينده باشد.
انرژي هاي پاك: انرژي برق آبي
در سال 2001، مصرف جهاني انرژي برق آبي به رقم 2627 تراوات ساعت رسيد. در اين سال، آمريكاي شمالي 8/21 درصد، اروپا 9/23 درصد، كشورهاي آسيا و اقيانوسيه 7/21 درصد، آمريكاي جنوبي و مركزي 20 درصد، كشورهاي شوروي سابق 7/5 درصد، آفريقا 1/3 درصد و خاورميانه 3/0 درصد، مصرف انرژي برق آبي جهان را به خود اختصاص داده اند. در ميان كشورهاي جهان، بيشترين سهم مصرف، به كانادا، برزيل، چين و آمريكا، به ترتيب با 6/12، 3/10، 8/9 و 1/8 درصد ازمصرف جهاني تعلق داشت.
انرژي خورشيدي
حدود دو دهه پس از ورود سلول هاي فتوولتائيك به عرصه عمومي توليد انرژي، ارتباط تنگاتنگ سياست و منابع انرژي موجب شد تا ديگرجايي براي بحث توجيه اقتصادي يافتن براي روي آوردن به سمت بهره گيري از انرژي خورشيد و توليدي الكتريسته نماند. در ايران، چون ايران روي كمربند خورشيدي جهان قرار گرفته است و يكي از كشورهايي است كه از تابش نور خورشيد با قدرت و توان مطلوب برخوردار بوده و از مناطق بسيار مستعد براي بهره گيري از اين انرژي است، به طوري كه ميزان تابش متوسط روزانه آفتاب به 4 كيلووات ساعت بر متر مربع مي رسد و متوسط تعداد ساعات آفتابي، از 2800 ساعت درسال بيشتر است. البته، مقادير ذكر شده به طور متوسط بيان شده اند و در شهرهاي كويري كشور همچون يزد، ساعات آفتابي به 3200 ساعت نيز مي رسد. با توجه به اين كه، ايران كشور كوهستاني است كه اكثر نقاط آن در ارتفاعي بالاتراز 1000 متر از سطح دريا واقع شده اند توان دريافتي از تابش نور خورشيد آن بيشتر خواهد بود.
گفتني است كه مصرف انرژي هاي تجديد پذير ايران پايين بوده و از اين رو، هنوزانرژي خورشيدي رسماً تجاري نشده است. مناطقي كه پتانسيل بالايي براي انرژي خورشيدي دارند؛ عبارتند از: شيراز، تهران، خراسان، يزد و سمنان. طرح هاي خورشيدي شامل نيروگاه دريافت كننده مركزي، سهموي خطي، سيستم فتوولتائيك و آبگرمكن هاي خورشيدي مي باشند.
بررسي امكان استفاده از انرژي خورشيدي از ديدگاه اقتصادي
هر چند هزينه استفاده از انرژي خورشيدي بسيار بالاست، ولي امروزه در سياست گذاري ها فقط هزينه سيستم هاي خورشيدي در نظر گرفته نمي شود، بلكه فوايد حاصل از بكارگيري آنها، مانند كاهش آلودگي محيط زيست نيز مدنظر قرار مي گيرد، با وجود تمام مسائلي كه مطرح مي شود، مي توان مناطقي از كشور را يافت كه استفاده از انرژي خورشيدي در آنها توجيه اقتصادي دارد. به عنوان نمونه، استفاده ازسلول هاي خورشيدي در مناطق دور دست رامي توان در عرض چند سال به قيمت روز رساند. با توجه به فناوري هاي موجود و وسعت استفاده از انرژي خورشيدي در دنيا، به نظر مي آيد در بخش هايي مانند گرمايش ساختمان ها، توليد آب گرم، طبخ غذا، خشك كن ها وآب شيرين كن ها، اين انرژي مي تواند با انرژي هاي رايج رقابت كند. تحقيقات انجام شده نشان مي دهد كه درحال حاضر، ساخت نيروگاه هاي مستقل خورشيدي به صرفه نيست بلكه نيروگاه هاي چرخه تركيبي، همچون خورشيدي- گازي يا خورشيدي- بخاري بسيار اقتصادي خواهند بود.
يكي از موانع مهم در استفاده از انرژي هاي خورشيدي، سرمايه بر بردن صنايع خورشيدي است كه بايد راهكارهاي اساسي آن انديشيده شوند. انواع مختلف انرژي هاي تجديدپذير بر اثر وجود آفتاب توليد شده اند. سلول هاي فتوولتائيكي كه توليد برق مي كنند، سيستم هاي سهموي و برج هاي متمركز كننده خورشيدي، انرژي باد وانرژي زمين گرمايي همگي انرژي خود را از خورشيد مي گيرند، هم اكنون در كشورهاي اروپايي به شدت روي انرژي خورشيدي كار مي شود و استفاده از اين انرژي، حرف اول زندگي بشر را در آينده خواهد زد.
انرژي باد
در چند سال گذشته، ميانگين رشد سالانه انرژي باد در دنيا حدود 30 درصد گزارش شده است كه بيشترين نرخ رشد را درميان ساير منابع انرژي در دنيا برخوردار است. كل ظرفيت برق بادي در جهان در سال 2001 به 24000 مگا وات رسيد. اروپا در حال حاضر؛ بيش از 70 درصد از برق بادي جهان را توليد مي كند و حدود دو سوم از ظرفيت هاي اضافه شده توليد در سال 2001، به كشورهاي اروپايي اختصاص دارد. در حال حاضر، مزرعه هاي بادي در آمريكا حدود 10 ميليارد كيلو وات ساعت در سال برق توليد مي كنند كه از نظر ملاحظات زيست محيطي و مبارزه با توليد گازهاي گلخانه اي، اين ميزان انرژي باد مي تواند سالانه از انتشار 5/7 ميليون تن دي اكسيد كربن جلوگيري كند.
استفاده از انرژي برق در ايران در پروژه «تعيين پتانسيل باد درايران»، 26 منطقه كشور شامل 45 سايت مورد مطالعه قرار گرفت كه براساس نتايج اين پروژه، ايران كشوري با باد متوسط است، ولي برخي از مناطق آن، داراي باد مناسب و مداومي براي توليد برق مي باشند. توان بالقوه انرژي باد در سايت هاي مطالعه شده حدود 6500 مگا وات بوده و اكثر نقاط داراي پتانسيل، در مناطق شرقي كشور واقع شده اند.
در ميان انواع انرژي هاي تجديد پذير، انرژي باد هزينه سرمايه گذاري اوليه كمتري دارد. با بهبود فناوري، افزايش توربين ها و رفع محدوديت ها، كاهش چشمگيري در اين هزينه متصور است. در حال حاضر، برق توليدي از سوخت هاي فسيلي، ارزان تر از برق توليدي از توربين هاي بادي است. كه هزينه بهره برداري از انرژي باد حدود 85 درصد در طول 20 سال گذشته كاهش نشان مي دهد.
انرژي زمين گرمايي (ژئوترمال)
انرژي زمين گرمايي، از حرارت حاصل از تجزيه مواد راديواكتيو، هسته مذاب كره زمين، كوه زايي و واكنش هاي درون زمين سرچشمه مي گيرد. تقريباً در همه جا، در قسمت هاي كم عمق زمين و يا در 10 فوت بالاتر از سطح زمين درجه حرارت تقريباً يكنواخت باقي مي ماند و بين 50 تا 60 درجه فارنهايت (10 تا 16 درجه سانتيگراد) مي باشد. چشمه هاي آب گرم، نمونه هايي از انرژي زمين گرمايي هستند، آب توسط سنگ هاي زيرزمين گرم مي شوند و سپس در سطح زمين جريان مي يابند. حدود بيست كشور از اين انرژي براي گرم كردن خانه ها، آب و يا براي توليد الكتريسيته استفاده مي كنند در حال حاضر بازده كلي اين سيستم كمتراز يك درصد از انرژي مورد نياز جهان است.
درسال 2000 حجم توليد برق و حرارت از انرژي زمين گرمايي در جهان 65/49261 گيگاوات ساعت برق بوده است.
انرژي زيست توده
گونه هاي مختلفي از انرژي، سوخت هاي منابع جامد وگازي، حرارت، موادشيميايي و ديگر مواد را مي توان به وسيله فناوري هاي بيو انرژي، از منابع گياهي- جانوري تجديدپذير به دست آورد. تحقيقات وگسترش فناوري هاي اين نوع سوخت در سه حوزه اصلي صورت مي پذيرد: توليد سوخت، پيدا كردن كاربردهاي آن، ايجاد كردن زيرساخت هاي مناسب توزيع زيست توده، چهارمين منبع بزرگ انرژي در جهان بوده و حدود 14 درصد انرژي جهان را فراهم مي كند و زيست توده يا بيوماس، اصطلاحي است كه براي توصيف يك رشته از محصولاتي كه از فرآيند نورساخت(فتوسنتز) به دست مي آيد، به كار مي رود. كاربرد اقتصادي بسيار رايج انرژي زيست توده، استفاده از مواردي است كه براي منظورهاي ديگر جمع آوري شده اند، نظير پس مانده هاي حاصل از كشاورزي، غذا و ضايعات شهري.
انرژي هاي دريايي
درياها با فرآيندهاي مختلف فيزيكي، انرژي را دريافت و ذخيره نموده وسپس آن را از دست مي دهند. اين انرژي به صورت موج، جزر ومد، اختلاف درجه حرارت و اختلاف غلظت نمك دراعماق مختلف آب دريا وجود دارد كه مي توان از هر يك از آنها بهره برداري كرد. انرژي امواج دريا عبارت است از: انرژي مكانيكي منتقل شده از باد كه امواجي با پريود كوتاه، آن را به صورت انرژي پتانسيل و جنبشي در خود ذخيره مي كنند. انرژي موج حاصله در مناطق ساحلي در حدود 2 تا 3 ميليون مگاوات برآورد مي شود.
نوع ديگر انرژي جزر و مد كه در اثر حركت دوراني زمين و جاذبه ماه و خورشيد به صورت امواج با پريود بلند ذخيره مي شوند كه با ساخت يك سد در دهانه منطقه جزر ومد مي توان از آن استفاده كرد. كه بزرگ ترين سايت جزر ومد كنوني در جهان يك ايستگاه توليد نيروي برق در فرانسه است كه 240 مگا وات انرژي الكتريسته توليد مي كند. ديگر انرژي ذخيره شده در آب هاي گرم سطحي كه به خاطر وجود آب هاي عميق وسرد اقيانوس ها قابل استفاده است و تحت عنوان انرژي حرارتي درياها مورد بحث قرار مي گيرند سيستم هايOTEC1 اين انرژي گرمايي را به انرژي الكتريسيته تبديل مي كنند كه گاهي دراين فرآيند آب شيرين نيز توليد مي شود. اين نيروگاه ها براي توليد بار پايه بسيار مناسب هستند. درنهايت، انرژي موجود در اختلاف شوري بين آب هاي شيرين رود ها وآب شور درياها، انرژي گراديان نمك مي باشد.
هيدروژن و پيل سوختي
هيدروژن عمده ترين گزينه مطرح به عنوان حامل جديد انرژي است. فراواني، سهولت توليد از آب، مصرف تقريباً منحصربه فرد و سودمندي زيست محيطي ذاتي هيدروژن، از جمله ويژگي هايي است كه آن را از ديگر گزينه هاي مطرح، متمايز مي كند.
استفاده از پيل هاي سوختي (Fuel Cell)، جهت تأمين هم زمان الكتريسيته و حرارت به روش الكتروشيميايي است. در اين روش، كه به عبارتي مي توان آن را عمل الكتروليز معكوس قلمداد كرد، انرژي شيميايي ذخيره شده در سوخت هاي فسيلي، بدون احتراق استخراج مي شوند. اين سيستم ها در مقايسه با ساير روش ها، از كارآيي زيادي برخوردار هستند و آلودگي كمي توليد مي كنند. پيل هاي سوختي، راه حل مناسبي براي مشكلات مختلف مربوط به انرژي هستند. هيدروژن را مي توان با استفاده از انواع منابع انرژي اوليه توليد كرد و درتمام موارد و كاربردهاي سوخت هاي فسيلي مورد استفاده قرار داد. هيدروژن، به ويژه، منابع تجديدپذير انرژي را تكميل مي كند و آنها را در هرمحل و هر زمان به صورتي مناسب در دسترس قرار داده و در اختيار مصرف كننده مي گذارد. هيدروژن در مقايسه با سوخت هاي ديگر مي تواند با راندمان بالاتر و احتراق بسيار نيز، به ساير اشكال انرژي تبديل شود.
سيستم انرژي هيدروژني به دليل استقلال از منابع اوليه انرژي، سيستمي دايمي و پايدار، فنا ناپذير، فراگير و تجديدپذير است. ازاين رو، پيش بيني مي شود كه در آينده اي نه چندان دور، توليد و مصرف هيدروژن به عنوان حامل انرژي، برسراسر اقتصاد جهان سرايت كرده و «اقتصاد هيدروژن» تثبيت شود.
نتيجه گيري
آمارها، گوياي آن است كه بزرگ ترين عامل انهدام و آلودگي محيط زيست درميان عوامل انسان ساخت، عبارت است از توليد، تبديل ومصرف انواع انرژي، اين درحالي است كه نه تنها مصرف انرژي درجهان در سطح ثابتي باقي نخواهد ماند، بلكه پيش بيني ها، حاكي ازافزايش مصرف آن در سال هاي آتي ناشي از افزايش جمعيت، ميل به رفاه و افزايش توليد ناخالص سرانه در جهان كه پيش بيني مي شود تا سال 2020 به حدود متوسط 7000 دلار يعني، تقريباً 75 درصد بيش از سال 1890 باشد.
پيامد مصرف اين ميزان انرژي، افزايش ميزان انتشار دي اكسيد كربن از 9/5 گيگا تن كربن در سال 1990 به 4/8 در 2020 خواهد بود. انتشار گازهاي آلايندهSOX وNOX را بايد به اين ميزان اضافه كرد. مطالعات وتجربيات نشان مي دهد كه دو راه حل اصلي براي تعديل اين مشكل وجود دارد:
- افزايش بازده مصرف انرژي
- افزايش سهم انرژي هاي تجديد پذير در تركيب انرژي جهان.
يادآوري اين نكته بسيار مهم است كه استفاده از انرژي هاي تجديد پذير در مقايسه با سوخت هاي فسيلي، هر چند از هزينه بهره برداري بسيار اندك برخوردار است، لكن هزينه هاي سرمايه گذاري بسيار بالاتر و حتي چندين برابر خواهد داشت. به عنوان نمونه، هزينه هاي سرمايه گذاري توربين هاي بادي حداقل سه برابر، نيروگاه هاي حرارتي خورشيدي بيش از 8 برابر وسيستم هاي فتوولتائيك حدود 10 برابر هزينه سرمايه گذاري توربين هاي گاز است. در حقيقت، همين موانع سبب شده كه سهم انرژي هاي نو در حال حاضر كمتر از 2 درصد و در2020 حدود 4 درصد از كل انرژي مصرفي جهان پيش بيني شود. استفاده از منابع انرژي جديد، بجاي منابع فسيلي الزامي است. سيستم جديد انرژي آينده، بايد متكي به تغييرات ساختاري وبنيادي باشد كه در آن، منابع انرژي بدون كربن، نظير انرژي خورشيدي و هسته اي وكربن خنثي مانند بيوماس مورد استفاده قرار مي گيرند. كه در حال حاضر به دلايل متعدد، نفوذ و توسعه انرژي هاي نو را بسيار كند ومحدود ساخته است.
+ نوشته شده در ۱۳۸۹/۰۶/۱۳ ساعت توسط رزمنده سایبری
|
بنگر که عشق و عاشق و معشوق دیدنی است چنان از خدا خوف داشته باش که گویی او را می بینی