آينده متعلق به کدام انرژی‌های تجدیدپذیر است؟

2. انرژی باد

«انرژی باد» (Wind power) با استفاده از جریان هوا تولید می‌شود. جریان هوا از طریق توربین‌های بادی به ژنراتورهای مکانیکی انتقال می‌یابد و برق تولید می‌گردد. این انرژی به عنوان جایگزینی برای سوخت‌های فسیلی در نظر گرفته می‌شود. از مزایای انرژی بادی می‌توان به فراوان بودن، قابلیت تجدید، توزیع گسترده، پاک بودن، تولید گازهای گلخانه‌ای در حد صفر در طول عملیات بهره‌برداری و نیاز کم به زمین مورد استفاده اشاره کرد.

فیلم آموزش تکنولوژی نیروگاه های بادی، آبی، بیوماس و امواج در فرادرس

کلیک کنید

جوامع هزاران سال از قدرت باد برخوردار بوده‌اند. اولین استفاده شناخته شده از این نیرو به 5000 سال قبل از میلاد می‌رسد که مردم از بادبان برای حرکت در رود نیل استفاده می‌کردند. پارس‌ها به مدت 400 سال تا سال 900 بعد از میلاد، از آسیاب‌های بادی برای پمپ آب و آسیاب دانه‌ها استفاده می‌نمودند. آسیاب‌های بادی پیش از سال یک میلادی در چین توسعه پیدا کردند. اما اولین مدارک مکتوب در‌ این‌ باره مربوط به سال 1219 است. «کرت‌ها» (Cretans) به معنای واقعی کلمه، صدها آسیاب بادی را به کار می‌گرفتند تا آب را برای محصولات کشاورزی و دام پمپاژ کنند.

توربین‌های بادی کمتر از 100 کیلووات، هزینه‌ای حدود 3000 تا 8000 دلار به ازای هر کیلووات ظرفیت دارند. یک دستگاه 10 کیلووات (اندازه مورد نیاز برای تامین برق یک خانه بزرگ) ممکن است هزینه نصبی حدود 50،000 تا 80،000 دلار (یا بیشتر) داشته باشد.

3. انرژی زیست‌توده

اصطلاح «زیست‌توده یا بیومس» (Biomass) به موادی آلی اشاره دارد که انرژی را از طریق فرآیند فتوسنتز ذخیره می‌کنند. این انرژی در قالبی مانند گیاهان وجود دارد و از طریق زنجیره غذایی به بدن حیوانات و ضایعات آن منتقل می‌گردد. همه انرژی به این شکل می‌تواند برای موارد استفاده روزمره انسان از طریق فرآیندهایی مانند احتراق به دست آید. با این روش دی‌اکسید‌ کربن ذخیره شده در مواد گیاهی آزاد می‌شود.

بسیاری از سوخت‌های زیست‌توده‌ که امروزه استفاده می‌شوند به شکل محصولات چوب، پوشش گیاهی، بقایای محصول و گیاهان آبزی هستند. زیست‌توده در دو دهه گذشته یکی از رایج‌ترین منابع انرژی تجدید‌پذیر بوده و تنها انرژی آبی (hydro power) در تولید برق از زیست‌توده جلوتر است. این منبع انرژی به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد به طوری که 15 درصد از کل انرژی در جهان را به دلیل کم‌هزینه بودن و طبیعت بومی، تامین می‌کند. البته در کشورهای در حال توسعه این عدد به ۳۵ درصد می‌رسد. عمده‌ترین مورد استفاده از زیست‌توده برای پخت‌و‌پز و گرمایش است.

مزایا و معایب انرژی زیست‌توده شامل موارد زیر است:

مزایای انرژی زیست‌توده شامل موارد زیر است:

1. زیست‌توده به عنوان سوخت، نیاز به سوخت‌های فسیلی برای تولید گرما، بخار و برق را برای استفاده در مناطق مسکونی، صنعتی و کشاورزی کاهش می‌دهد.
2. زیست‌توده همیشه در دسترس است و می‌تواند به عنوان یک منبع تجدید پذیر تولید شود.
3. سوخت زیست‌توده از زباله‌های کشاورزی محصول ثانویه‌ای است که باعث افزایش ارزش محصول کشاورزی می‌شود.
4. رشد استفاده از محصولات زیست‌توده تولید اکسیژن را افزایش و دی‌اکسید‌ کربن را مصرف می‌کند.
5. با مصرف مواد زائد برای تولید انرژی، دفن زباله‌ها و «خاک‌چال‌ها» (landfill) کاهش می‌یابد و فضای بیشتری در نتیجه‌ی کاهش دفن زباله‌ها، برای موارد استفاده‌ی دیگر باقی می‌ماند.
6. دی‌اکسید‌ کربنی که پس از سوختن زیست‌توده آزاد می‌گردد، توسط گیاهان مصرف می‌شود.

معایب انرژی زیست توده شامل موارد زیر است:

1. اگر محصولات پایه رشد نکنند، زباله‌های کشاورزی هم وجود نخواهند داشت.
2. در زمینه‌هایی مانند روش‌های برداشت محصولات کشاورزی، کارهای جانبی زیادی باید صورت گیرد.
3. زمین مورد استفاده برای محصولات انرژی‌زا ممکن است برای مقاصد دیگری مانند کشاورزی، حفاظت از محیط زیست، مسکن، حمل‌و‌نقل یا کشاورزی مورد نیاز باشند.

 4. انرژی زمین‌گرمایی

منبع انرژی «زمین‌گرمایی» (Geothermal) گرمای موجود در داخل زمین است. گرما چنان شدید است که ماگما در این دمای بالا ذوب می‌شود. انواع مختلفی از انرژی زمین‌گرمایی وجود دارد که می‌توان مورد بهره‌برداری قرار داد. برخی از سیستم های زمین‌گرمایی زمانی شکل می‌گیرند که ماگمای گرم در نزدیکی سطح زمین (1.500 تا 10،000 متر عمق) مستقیما آب‌های زیرزمینی را گرم می‌کند.

گرمای تولید شده از این نقاط داغ، از سطح به سمت خارج حرکت می‌کند. برای فهم بهتر باید بدانید که به همین ترتیب آتش‌فشان‌ها و چشمه‌های آب گرم به وجود می‌آیند. آب گرم و بخار به طور طبیعی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد و با فن‌آوری‌های تبدیل انرژی، از این پدیده می‌توان در تولید برق یا تولید آب گرم جهت مصارف مستقیم، استفاده کرد. سیستم‌های زمین‌گرمایی حتی زمانی که هیچ ماگمایی در نزدیکی سطح موجود نباشد هم شکل می‌گیرند. ماگما باعث گرم‌ شدن سنگ‌ها و در نهایت گرم‌شدن آب‌های زیرزمینی در گردش موجود در عمق زمین می‌گردند.

به منظور به حداکثر رساندن انرژی به دست آمده، با استفاده از امکانات فنی پیچیده، اغلب سنگ‌های داغ را می‌شکنند. در مرحله‌ی بعد آب را به داخل زمین پمپ می‌کنند. آب گرم خروجی برای تولید برق استفاده می‌شود. اما هزینه‌ی تولید انرژی زمین‌گرمایی به ازای هر «کیلووات ساعت» (kWh) چقدر است؟ در شهر «Geysers»، برق زمین‌گرمایی با قیمت 0.03 تا 0.035 دلار به ازای هر کیلووات ساعت به فروش می‌رسد. نیروگاه‌های امروزی با هزینه‌ای معادل ۰.۰۵ دلار برای هر کیلووات ساعت ساخته می‌شوند.

مزایای انرژی زمین‌گرمایی شامل موارد زیر است:

1. کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی: افزایش استفاده از انرژی زمین‌گرمایی، وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش می‌دهد. با افزایش قیمت نفت، بسیاری از کشورها، شرکت‌ها را تشویق به بهره‌گیری از این منابع انرژی پاک نموده‌اند. سوزاندن سوخت‌های فسیلی، گازهای گلخانه‌ای را که مسئول گرمایش جهانی هستند آزاد می‌کند.
2. آلودگی بسیار پایین: این مورد یکی از مزیت‌های اصلی استفاده از انرژی زمین‌گرمایی است. انرژي زمين گرمايي به عنوان منبع انرژي تجديدپذير، کمک شایانی در كاهش گرما و آلودگي جهاني و حفاظت از محیط زیست كرده است. علاوه بر این، سیستم‌های زمین‌گرمایی آلودگی هم ایجاد نمی‌کنند. البته استفاده از این روش مقداری گاز در عمق زمین آزاد می‌کند که برای محیط‌زیست خیلی زیان‌آور نیستند.
3. امکان استفاده مستقیم: از زمان‌های قدیم، افراد از این منبع انرژی برای حمام کردن، گرم‌ کردن خانه‌ها، تهیه غذا و امروز نیز برای گرم‌کردن مستقیم خانه‌ها و دفاتر استفاده می‌کنند. این عمل باعث می‌شود انرژی زمین‌گرمایی ارزان‌تر و مقرون به‌صرفه‌تر شود. اگرچه سرمایه‌گذاری اولیه بالاست اما در بلندمدت با صرفه‌جویی در هزینه‌ها، این فناوری اقتصادی است.
4. اشتغال‌زایی و مزایای اقتصادی: دولت‌‌های کشورهای مختلف به شدت در تولید انرژی زمین‌گرمایی سرمایه‌گذاری می‌کنند که باعث می‌شود شغل‌های زیادی برای مردم محلی همان مناطق فراهم آید.

5. انرژی آبی

«برق آبی» (Hydroelectricity) یا هیدروالکتریسیته اصطلاحی است که به انرژی الکتریکی تولیدی از نیروی آب جاری اطلاق می‌شود.

شایع‌ترین نوع نیروگاه برق‌آبی با ایجاد یک سد روی یک رودخانه و ذخیره‌ی آب در یک مخزن ایجاد می‌گردد. آب آزاد شده از مخزن از طریق یک توربین جریان می‌یابد. این جریان توربین را به چرخش درمی‌آورد که به نوبه خود ژنراتور را برای تولید برق فعال می‌کند. اما انرژی برق‌آبی لزوما نیازی به یک سد بزرگ ندارد. بعضی از نیروگاه‌های انرژی آبی فقط از یک کانال کوچک برای انتقال آب رودخانه از طریق یک توربین استفاده می‌کنند.

نوع دیگر نیروگاه انرژی آبی، «نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای» (pumped storage plant) نامیده می‌شود. الکتریسیته از یک شبکه برق به ژنراتورهای تولید ارسال می‌گردد. در این نیروگاه ژنراتورها باعث چرخش توربین‌ها در جهت عکس می‌گردند. این حرکت آب را از سطح رودخانه یا از یک مخزن سطح پایین به مخزن بالا پمپ می‌کند، جایی که ذخیره‌سازی برق صورت می‌گیرد. برای تولید برق، آب از مخزن بالایی به مخزن پایینی یا رودخانه جریان می‌یابد. توربین‌ها در جهت جلو می‌چرخند و ژنراتورها برای تولید برق فعال می‌شوند. این روش یکی از معدود روش‌های ذخیره‌ی انرژی الکتریکی نیز به شمار می‌آيد. 

بهترین واحد نیروگاهی سوخت فسیلی با بازده ۵۰ درصد یا کمی بیشتر کار می‌کند. در ایالات متحده به طور متوسط، هزینه‌ی تولید هر کیلووات ساعت برق، 0.85 سنت محاسبه می‌گردد. این عدد معادل 50 درصد هزینه‌ی تولید برق از انرژی هسته‌ای، 40 درصد هزینه‌ی سوخت‌های فسیلی و 25 درصد هزینه‌ی استفاده از گاز طبیعی است.

مزایای انرژی آبی به شرح زیر است:

گرمایش جهانی (تهدید زمین)

«گرمایش جهانی» (Global Warming)، اصطلاح مورد استفاده برای توصیف افزایش تدریجی دمای متوسط جو زمین و اقیانوس‌ها است. پدیده‌ای که به طور دائمی، تغییر شرایط آب و هوایی زمین را در پی دارد.

در میان مردم و گاه در خبرها در مورد حقیقت گرمایش زمین بحث‌هایی وجود دارد. اما دانشمندان آب و هوا به دنبال اطلاعات و حقایقی هستند تا نشان دهند که سیاره در حال گرم شدن است. توافق علمی در مورد تغییرات اقلیمی مربوط به گرم شدن کره زمین نشان می‌دهد به طور میانگین دمای زمین بین 0.4 تا 0.8 درجه سانتیگراد طی ۱۰۰ سال گذشته افزایش یافته است. اعتقاد بر این است که افزایش حجم دی اکسید کربن و سایر گازهای گلخانه‌ای که از طریق سوختن سوخت‌های فسیلی، کشاورزی و سایر فعالیت‌های انسانی منتشر می‌شود، منابع اصلی گرمایش جهانی طی 50 سال گذشته هستند.

دانشمندان «مجمع بین‌المللی تغییرات اقلیمی» (Intergovernmental Panel on Climate Change) با انجام تحقیقات در مورد گرمایش جهانی به تازگی پیش‌بینی کرده‌اند که دمای متوسط جهانی می‌تواند به میزان 1.4 تا 5.8 درجه سانتیگراد تا سال 2100 افزایش یابد. تغییرات ناشی از گرمایش جهانی ممکن است باعث افزایش سطح دریا به علت ذوب شدن کلاهک‌های یخی قطبی شود. همچنین افزایش احتمال وقوع و شدت طوفان و سایر حوادث شدید آب و هوایی نیز از اثرات جانبی چنین پدیده‌ی مخربی است. چنانچه به موضوع انرژی‌های نو علاقه‌مندید، مطالب زیر می‌تواند برای شما جذاب باشد.