مقدمه

زندگی همه انسان ها به معنی واقعی کلمه، مشروط به تولید و مصرف انرژی است و در سطح کلان هم انرژی، یکی از اجزای اصلی استراتژی توسعه هر کشوری محسوب می شود.

منابع انرژی از مهم ترین عوامل و عناصر تعیین کننده در توسعه پایدار است. داشتن انرژی مناسب، عمده ترین عامل اقتصادی جوامع صنعتی، پس از نیروی انسانی است؛ چرا که انرژی یک نیاز اساسی برای استمرار توسعه صنعتی و اقتصادی، رفاه اجتماعی، بهبود کیفیت زندگی و امنیت جامعه است.

منبع کلیه انرژی های موجود در زمین(غیر از انرژی اتمی) خورشید است.

ذخایر انرژی کره زمین از چند منبع گوناگون تامین می شود؛ انرژی این منابع را می توان به دو گروه تقسیم کرد:

• انرژی های قابل تجدید؛ آن دسته از انرژی هایی هستند که تجدید پذیرند و تا کره زمین و خورشید(مادر همه انرژی ها) وجود دارند، خواهند بود. مانند انرژی حاصل از خورشید، آب، باد، امواج دریا، جزر و مد، گرمای آب اقیانوس ها، گرمای درون زمین و ...

• انرژی های غیرقابل تجدید؛ آن دسته از انرژی هایی هستند که تجدیدناپذیرند. مانند نفت، گاز طبیعی، زغال سنگ، اورانیوم و ... که تجدید آن ها میلیونها سال وقت لازم دارد.

انرژی به سه شکل اصلی یافت می شود:

• سوخت های فسیلی (نفت، گاز و زغال سنگ)

• انرژی هسته ای(اتمی)

• انرژی های تجدید پذیر(Renewable Energy) که برخی اوقات به آن ها انرژی های نو و انرژی های پاک هم می گویند که شاید کلمه دقیقی در توصیف این نوع انرژی ها نباشد.

هر یک از این اشکال مختلف انرژی، مزایا و مشکلات خاص خود را دارند که به طور خلاصه به موارد زیر اشاره می شود.

 

 

سوخت های فسیلی

سوخت های فسیلی در کره زمین فعلا به وفور یافت می شوند و استفاده از آن ها آسان است. حمل و نقل آنها به آسانی انجام می شود. فن آوری مشتقات نفتی در پالایشگاه ها پیشرفت بسیاری کرده است و برای مصرف در حمل و نقل زمینی، دریایی و هوایی بسیار مناسب است.
مشکل عمده آنها، آلودگی محیط زیست به هنگام مصرف آن است. متاسفانه مصرف انرژی های فسیلی خطر افزایش گازهای گلخانه ای را در پی دارد. این پدیده سبب گرم شدن کره زمین خواهد شد که همین مساله اثرات سوئی بر آب و هوا و محیط زیست خواهد گذاشت؛ بنابراین باید روند فزاینده آلودگی جو با گاز کربنیک را کندتر کنیم.
بهترین واحدهای نیروگاهی سوخت فسیلی، با بازده 50 درصد یا کمی بیشتر کار می‌کنند.
براساس پیش بینی های واقع بینانه تا پایان سال 2020 این سوخت ها حدود 70 درصد مصرف انرژی جهان را تامین می کنند.

 

 

انرژی هسته ای

مهم ترین مزیت انرژی هسته ای آن است که این انرژی تقریبا هیچ تاثیری بر میزان دی اکسید کربن جو ندارد.
ظاهرا درباره استفاده از انرژی هسته ای در جهان، اتفاق نظری وجود ندارد. مسئولان و متصدیان نیروگاه های هسته ای در بعضی کشورها به دو مساله فقدان اطلاعات قابل اعتماد و ایمنی نیروگاه های هسته ای توجه لازم را معطوف نداشته اند. همچنین مردم نگران دفع ضایعات رادیواکتیو هستند که به این زودی از بین نمی روند؛ البته متخصصان امید دارند در آینده راه حلی برای آن پیدا شود.

 

 

انرژی تجدیدپذیر

در یک تعریف جامع، انرژی ناشی از فرآیندهای طبیعی که سرعت جایگزین شدن آن برابر یا حتی سریع‌تر از سرعت مصرف آن هست را انرژی های تجدید پذیر می گویند.
طیف گسترده ‌ای از فن آوری ‌ها و تجهیزات تولید انرژي در گذر زمان برای بهره ‌برداری از این منابع طبیعی توسعه یافته است. درنهایت، انرژی قابل‌استفاده می‌تواند در شکل‌های برق، بخار صنعتی، انرژی حرارتی برای گرم کردن هوای محیط و آب و سوخت‌های حمل‌ و نقل تولید شود.
جنبش های طرفدار حفظ محیط زیست که نگران گرم شدن کره زمین در اثر استفاده از انرژی های فسیلی هستند و نیز خطرات احتمالی استفاده از انرژی هسته ای را می بینند، خواهان استفاده از منابع انرژی های تجدیدپذیر هستند.
محدود بودن منابع انرژی فسیلی و مشکلات ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای، توجه بیش از پیش به انرژی های تجدیدپذیر را بر همگان روشن و ضروری کرده است و رویکرد استفاده از انرژی های تجدیدپذیر حتمی خواهد بود و باید یکی از برنامه‌های ضروری کشورها، بهره‌برداری از منابع تجدید پذیر برای تولید انرژی باشد.

 

 

دلایل استفاده از منابع انرژی های تجدید پذیر

دلایل عمده در جهت استفاده از منابع انرژی های تجدید پذیر را می توان در عوامل زیر برشمرد:
کاهش طول عمر منابع انرژی فسیلی در کنار عواملی همچون افزایش جمعیت و رشد اقتصادی، نیاز به پیدا کردن جایگزینی برای آن را از هم اکنون ضروری می سازد و اگر کوتاهی در این زمینه رخ دهد، با مشکلات زیادی در آینده نه چندان دور مواجه خواهیم شد. برای این منظور بایستی از هم اکنون به فکر جایگزین کردن منابع جدید به جای منابع موجود باشیم.
افزایش آلودگی هوا و محیط زیست که با استفاده بیش از پیش از منابع سوخت های فسیلی و انتشار انواع گازهای آلاینده به وجود آمده است و نیاز برای یک جایگزین برای این سوخت ها به منظور کاهش آلودگی هوا ضروری می باشد.

 

 

مزایای منابع انرژی تجدید پذیر

منابع انرژی های تجدید پذیر که از جریان تکراری یا پیوسته انرژی که از محیط زیست که به طور طبیعی اتفاق می افتد به دست می آید، دارای مزایای بی شمار و بسیار مفیدی هستند که می توان به نکات زیر اشاره کرد:

• منابع انرژی تجدید پذیر عمر طولانی و چرخه های طبیعی داشته و بر خلاف منابع انرژی تجدید ناپذیر نظیر سوخت های فسیلی حتی احتمال پایان این منابع نیز وجود ندارد و این موضوع، تداوم مصرف انرژی را برای نسل های بعد تضمین می کند.

• منابع انرژی تجدید پذیر به خصوص انرژی باد و خورشید به دلیل فراوانی و امکانات مناسب جغرافیایی، دارای قابلیت های بالایی در تولید انرژی هستند و استفاده از آنها می تواند موجب صرفه جویی در مصرف سوخت های فسیلی گردد.

• استفاده منحصر به فرد نیروگاه هایی با سوخت فسیلی، موجب ایجاد تمرکز در مناطق تولید انرژی خواهد شد ولی با استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر به راحتی می توان در هر محل با شرایط جغرافیایی مناسب اقدام به تولید انرژی کرد و این امر تولید غیر متمرکز انرژی را در مناطق با جمعیت کم و پراکنده نظیر روستاها و جزایر هم، امکان پذیر می کند.

• منابع انرژی تجدید پذیر بر خلاف سوختهای فسیلی دارای ویژگی عدم تولید آلاینده های مختلف بوده و در صورت استفاده از این منابع، کاهش آلودگی محیط زیست میسر می شود.

• استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر در کنار ایجاد مشاغل مختلف و اشتغال زایی می تواند موجب بهبود مدیریت مصرف بار در شبکه برق شده و در ساعات پر مصرف شبکه برای یاری رساندن به توان تولیدی نیروگاه ها و کاستن از اضافه باردار شدن آن ها مورد استفاده قرار گیرد.

 

محدودیت های منابع انرژی تجدید پذیر

استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر در کنار مزایای بی شمار، دارای محدودیت هایی نیز هست که عبارتند از:

• با وجود هزینه های تعمیر و نگهداری پایین منابع انرژی تجدید پذیر به دلیل هزینه های بالای سرمایه گذاری اولیه استفاده از این منابع انرژی گران تر از سایر منابع انرژی به نظر می رسد.

• استفاده از این منابع با محدودیت های مکانی و زمانی همراه بوده و مثلا برای استفاده از انرژی باد، توربین های بادی بایستی در محل هایی با سرعت باد کافی و دائمی در تمام طول سال نصب شوند. به طوری که مینیمم سرعت باد در منطقه برای به حرکت در آوردن پره ها و تولید انرژی کفایت کند و یا سلول های خورشیدی بایستی در مناطقی با حرارت و نور زیاد خورشید نصب شوند.

 

 

سهم کشورهای جهان در تولید انرژی های تجدیدپذیر

آژانس بین المللی انرژی(IEA) در آخرین گزارش خود، سهم کشورهای دنیا در تولید انرژی های قابل تجدید، تا پایان سال 2017 را به شرح زیر اعلام کرده است:

چین 15%

هند 11%

آمریکا 9%

برزیل 7%

نیجریه 7%

اندونزی 5%

کانادا 3%

آلمان 2%

سایر کشورها 41%

 

نکته قابل توجه این که در 41% سایر کشورهای لیست بالا، بیشترین سهم به کشورهای اروپایی اختصاص دارد.

طبق گزارش اردیبهشت ماه سال 1399 دفتر روابط عمومی و امور بین الملل وزارت نیرو، تعداد نیروگاه های تجدید پذیر احداث شده در کشور 131 عدد بوده و مجموع ظرفیت انرژی های تجدیدپذیر حدود 850 مگاوات برآورد شده است. 64 نیروگاه خورشیدی و 20 نیروگاه بادی از جمله ی آن 131 نیروگاه ذکر شده می باشند.

 

انواع انرژی های تجدید پذیر
در این قسمت درباره انواع انرژی های تجدیدپذیر که شامل انرژی خورشیدی، انرژی آبی، انرژی بادی، انرژی زیست توده، انرژی زمین گرمایی، انرژی جزر و مدی اقیانوس ها و ... می شوند، توضیح داده خواهد شد.

 

 

انرژی خورشیدی(Solar Power)

خورشید سر چشمه عظیم و بی کران انرژی است که حیات زمین بدان بستگی دارد و همه دیگر انواع انرژی نیز به گونه ای از آن نشات گرفته اند؛ انرژی موجود در زمین یا از تشعشعات کنونی خورشید(مثلا در مورد نیروی آب و باد) و یا از تشعشعات آن در گذشته( مثلا در مورد زغال سنگ، نفت و گاز) سرچشمه می گیرد.

خورشید با پرتوافشانی همیشگی خود زندگی را در کره زمین امکان پذیر ساخته است.

این انرژی نتیجه فرایند پیوسته همجوش هسته ای در خورشید است. در هر ثانیه 2.4 میلیون تن از جرم خورشید با حرارتی معادل 10 تا 14 میلیون درجه سانتیگراد به انرژی تبدیل شده و با حرارتی نزدیک به 5600 درجه به صورت امواج الکترومغناطیسی با فرکانس زیاد در فضا منتشر می شود. تشعشعات الکترومغناطیسی که به صورت اشعه واگرا از خورشید ساطع می گردند با سرعت 300,000 کیلومتر بر ثانیه در فضا منتشر می شوند. زمین که در فاصله 150 میلیون کیلومتری خورشید قرار دارد، تنها در حدود 2 میلیاردم انرژی منتشر شده از خورشید را می گیرد.

انرژی خورشیدی بزرگترین منبع انرژی پاک کره زمین است و مزیت بزرگ آن در دسترس بودن آن در بیشتر نقاط است.

طبق برآوردها ظرفیت بالقوه بهره برداری از انرژی خورشیدی به طور متوسط در سال 10,000TW (10¹⁰MW) می باشد.

با در نظر گرفتن کلیه عوامل، از جمله قابلیت اطمینان و دوام تجهیزات، وجود کارکنان متخصص، نگهداری تاسیسات، امکان ساختن تمام یا بعضی قطعات در کشور مصرف کننده و ... استفاده از انرژی خورشیدی بر سایر روش های تولید انرژی های تجدیدپذیر برتری آشکار دارد.

هم اکنون شش شیوه تولید برق از نور خورشید، شناخته شده است که عبارتند از : آیینه سهمی گون، دریافت کننده مرکزی، آیینه های شلجمی (بشقابی، استرلینگ )، دودکش خورشیدی، استخر خورشیدی و سلولهای نوری (فوتوولتائی یا فوتو ولتاییک).

تولید برق توسط سیکلهای ترکیبی-پیوندی (استفاده از سوخت فسیلی و انرژی خورشیدی) نیز مراحل مطالعات امکان سنجی را پشت سر می گذارد. تقریبا 80 درصد از الکتریسیته خورشیدی توسط نیروگاه حرارتی-خورشیدی و 20 درصد بقیه به وسیله نیروگاه برق نوری (فتوولتائیک ) تولید می شود.

توليد الكتريسته از چند وات تا به اندازه یک نیروگاه بزرگ، توسط فن آوریهای برق خورشیدی امکان پذیر است. پیشرفت فن آوری های برق خورشیدی در نتیجه فعالیت های تحقیقاتی، امکان رقابت برق خورشیدی را با سایر روشهای تولید برق پدید آورده است. تولید و مصرف برق خورشیدی نقش قابل توجهی در کاهش انتشار دی اکسید کربن ایفا خواهد کرد.

 

 

روشهای تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی

با استفاده از تکنولوژی های خاص، انرژی حاصل از نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. این تکنولوژی ها را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

• سیستم های گرمایی خورشیدی که از نور متمرکز شده خورشید، برای گرم کردن مایعی که بخار آن، یک توربین را به حرکت در می آورد، استفاده می کند.

• سیستم فتو ولتائیک (Photo Voltaic): به پدیده ای که در اثر آن و بدون استفاده از مکانیزم های مکانیکی، انرژی تابشی به انرژی الکتریکی تبدیل شود پدیده فتوولتائی می گویند. در واقع این پدیده از فرضیه ذره ای بودن انرژی تابشی بنا نهاده شده است. هر سیستمی هم که از این خاصیت استفاده کند را سیستم فتوولتائیک گویند. سیستم فتوولتائیک انرژی موجود در نور خورشید را توسط سلول های خورشیدی مستقیما به برق از نوع DC(جریان مستقیم) تبدیل می کند. با استفاده از برق حاصله و بهره جویی از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی موجود، می توان انرژی الکتریکی کلیه بارهای DC و AC(جریان متناوب) را تامین کرد.

 

 

 

دو روش استفاده از سیستم های فتو ولتائیک عبارتند از: سیستم های متصل به شبکه سراسری برق و سیستم های مستقل از شبکه، که بدون نیاز به وجود شبکه سراسری برق قادر به تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کننده می باشد.

تجهیزات سیستم های فتوولتاییک به جز در مورد انواع مجهز به سیستم ردیابی خورشید، معمولا تجهیزاتی جامد و ایستا هستند.

 

 

مزایای انرژی خورشیدی

• خورشید یک منبع همیشگی ست و همواره دوست انسان و محیط زیست

• انعطاف‌پذیری در استفاده از آن؛ منبع تولید برق، حرارت و نور

• بدون سر و صدا هستند و می‌توانند تمام ‌وقت کار کنند.

• امکان تامین شبکه های کوچک و ناحیه ای؛ استفاده از نیروگاه های خورشیدی به منظور منابع تولید پراکنده، می تواند نقش به سزایی در کاهش هزینه ها و تلفات در سیستم توزیع، ایفا کند.

• استهلاک کم و هزینه های نگهداری پایین

 

معایب انرژی خورشیدی

• کاهش کارایی آن‌ ها در طول روزهای بارانی، زمستان و زمانی که نور خورشید به ‌طورکلی کم می‌تابد. اگرچه دستگاه‌های فتوولتاییک، امروزه بسیار کارآمدتر از قبل هستند با این‌ حال هنوز راه بسیاری برای بهبود بیشتر در پیش دارند.

• در طول روز با چرخش زمین، خورشید از شرق طلوع کرده و در غرب غروب می‌کند، این یعنی تابش در تمام طول روز یکسان و در یک ‌جهت نیست که البته امروزه برای این عیب دستگاه‌های چرخشی خورشیدی که با تغییر جهت آفتاب نیز تغییر جهت می‌دهند، طراحی ‌شده است.

 

 

سهم ایران و جهان در تولید انرژی خورشیدی

یکی از راهکارهای اصلی برای کاهش تولید گازهای گلخانه ‌ای و جلوگیری از افزایش گرمایش زمین استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، به ویژه انرژی خورشیدی است. کشورهای جهان برای ساخت نیروگاه ‌های خورشیدی سخت مشغول رقابت با یکدیگرند.

در حال حاضر یک درصد از نیاز مردم جهان به برق از طریق انرژی خورشیدی تامین می‌شود. در اتحادیه اروپا 4 درصد از این نیاز توسط انرژی خورشیدی برآورده می‌شود. با برنامه‌ریزی ‌های انجام شده امید می رود که تا پایان سال 2020، سایت‌ های انرژی خورشیدی، 3 برابر بیشتر از میزان فعلی برق‌رسانی کنند و در سال 2030 این میزان به 13 برابر برسد.

در راستای تامین انرژی از منابع تجدیدپذیر، کشور چین به سرعت در حال پیشرفت است. تا پایان سال 2016 نیروگاه‌ های خورشیدی با توان تولید 78 گیگاوات (78 هزار مگاوات) تاسیس شدند. این ظرفیت برابر با ظرفیت 78 نیروگاه اتمی عظیم یا 150 نیروگاه زغال‌سنگ است.

ژاپن تا پایان سال 2016 نیروگاه‌ های خورشیدی با توان 43 گیگاوات، آمریکا با توان 42 گیگاوات و آلمان با توان 41 گیگاوات تاسیس کردند.
در هند نیز تولید برق از انرژی خورشیدی به 10 گیگاوات رسیده است.

در حال حاضر برق تولیدی از نیروگاه ‌های جدید خورشیدی عموما در جهان، ارزان‌تر از برق تولیدی از نیروگاه‌ های جدید گاز، زغال ‌سنگ یا اتمی تمام می‌شود. به همین دلیل نیز چین و هندوستان برنامه‌های خود برای ساخت نیروگاه ‌های جدید زغال ‌سنگ را لغو کرده اند.

حدود دو میلیارد نفر در جهان هنوز بدون برق زندگی می‌کنند. چراغ نفتی تنها وسیله روشنایی و منبع نور برای این دسته است. گران بودن نفت و آسیب‌ های ناشی از دوده به دستگاه تنفسی از معایب عمده چراغ‌ های نفتی به شمار می‌رود. در مقابل سامانه ‌های خورشیدی کوچک با باتری و ال‌ئی‌دی جایگزین ‌های بسیار ارزان‌تر و بهتری برای چراغ‌ های نفتی هستند. در بنگلادش با این روش، برق بیش از چهار میلیون خانه مسکونی تامین شده است.

مالکان خانه ‌های مسکونی یا شرکت ‌ها، به ویژه در اروپا، به رغم اتصال به شبکه برق‌ رسانی ترجیح می‌دهند با نصب سلول‌های خورشیدی، برق مورد نیاز خود را تامین کنند؛ تمایلی که در سال‌ های اخیر رو به افزایش بوده است. در آلمان هزینه برق به دست ‌آمده با این روش نصف هزینه‌ای تمام می‌شود که شرکتهای برق‌رسانی از مشترکان طلب می‌کنند. به همین خاطر نیز سلول‌های خورشیدی نهایتا سیستمی سودآور هستند.

در حال حاضر ذخیره‌کردن برق خود-تولید همچنان گران تمام می‌شود، اما در عوض قیمت باتری‌های ذخیره‌کننده به سرعت در حال کاهش است. این کاهش قیمت، موجب شده تا باتری‌ ها برای شرکت ‌ها و مالکان خانه ‌های مسکونی به گزینه‌‌ای بسیار جذاب بدل شوند. این تغییر و تحول در فناوری باتری جنبش مثبتی را در زمینه تولید مستقلانه ی برق به وجود آورده است.

در سال 2016 هواپیمای سولار ایمپالس2  که سوخت آن تنها از طریق انرژی خورشیدی تامین می‌شد، توانست با موفقیت دور دنیا سفر کند. این هواپیمای سبک ‌وزن و بدون سرنشین نمونه‌ای موفق بود که به خوبی ظرفیت‌های فناوری خورشیدی را نشان می دهد.

 

 

 

بنا بر محاسبات علمی، قدرت خورشید حدودا هزار برابر بزرگتر از مصرف انرژی در سراسر جهان است. برای جلوگیری از گرمایش زمین و همچنین پاسخگویی به تقاضای جهانی برای انرژی، فناوری تولید انرژی از خورشید نقشی اساسی ایفا می‌کند.

کشورهای جهان در کنفرانس پاریس توافق کردند تا با اتخاذ اقدامات لازم تلاش کنند تا میانگین حرارت زمین تا سال 2030 از دو درجه سانتی‌گراد نسبت به شروع انقلاب صنعتی بالاتر نرود.

تمایل روز افزون برای استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر گامی مهم در راستای تحقق اهداف پیش‌بینی شده است. با این حال هنوز راه زیادی برای رسیدن به این هدف در پیش است. کشورهای زیادی همچنان از دانش و فناوری مورد نیاز برای ساخت نیروگاه ‌های خورشیدی بدون بهره هستند.

طبق اطلاعات منتشر شده ی سازمان‌ انرژی ‌های تجدیدپذیر، ایران با داشتن 300 روز آفتابی در بیش از دو-سوم کشور و متوسط تابش 5.4 تا 5.5 کیلووات ساعت بر متر مربع در روز، از جمله کشورهایی به شمار می‌رود که پتانسیل بالایی در زمینه انرژی خورشیدی دارد.

ایران قصد دارد تا سال 2030 میلادی، 7500 مگاوات برق از انرژی خورشیدی تولید کند که این میزان بیش از هفت برابر برق تولیدی از نیروگاه اتمی بوشهر خواهد بود. بدین ترتیب ایران تا سال 2030 حدود 10 درصد از برق تولیدی خود را از انرژی خورشیدی تامین خواهد کرد.

عربستان، رقیب ایران در زمینه تولید انرژی، تصمیم گرفته است با کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی، سهم این کشور در زمینه تولید انرژی از منابع تجدیدپذیر به ویژه انرژی خورشیدی را به شدت افزایش دهد. مقامات عربستان برای تحقق این هدف، سرمایه‌گذاری 100 میلیارد دلاری در زمینه انرژی خورشیدی و بادی انجام داده‌اند.

عربستان قصد دارد با این سرمایه‌گذاری هنگفت، تا سال 2023 حداقل 10 گیگاوات برق از نیروگاه ‌های خورشیدی و بادی خود تولید کند.

نکته جالب این که کشورهای چین، هند، آمریکا، امارات، مکزیک و مراکش دارای بزرگترین مزارع خورشیدی(Solar Farm) در جهان هستند؛ توان تولید برق هر یک از این مزارع خورشیدی از 550 مگاوات بیشتر بوده و تا 2250 مگاوات نیز در یکی از مزارع هند می رسد.

 

 

 

 

چکیده ای از نکات قابل توجه ارایه شده در پنجمین کنفرانس انرژی خورشیدی ایران در سال 1397
• نیروگاه های بادی و خورشیدی بر خلاف سایر نیروگاه های حرارتی و سیکل ترکیبی، مصرف آب قابل توجهی ندارند.

• تولید برق در نیروگاههای تجدیدپذیر کنونی، موجب صرفه جویی 250 هزار متر مکعب آب شده است.

• با احداث یک نیروگاه تجدیدپذیر 100 مگاواتی از سوخت 90 میلیون لیتر گازوییل جلوگیری به عمل آمده است؛ این میزان گازوییل در حدود 250 هزار تن دی اکسید کربن تولید خواهد کرد؛ اگر بخواهیم این میزان دی اکسید کربن را توسط درختان جذب کنیم به 50 میلیون اصله درخت نیاز خواهیم داشت.

• در مورد اشتغال آفرینی این صنعت بیان شد: انرژی های تجدیدپذیر قادر هستند در مناطق محروم و روستاها به اشتغال پایدار بپردازند و این امر در تمام نقاط کشور قابل توجیه خواهد بود. اشتغال پایدار در مناطق محروم و در مدت زمان کوتاه یکی از مزایای قابل توجه حوزه انرژی های تجدید پذیر محسوب می شود.

• ایران با حدود سیصد روز آفتابی در سال و همچنین مناطق مهیا برای تولید برق از باد، ظرفیت بسیار قابل توجهی برای توسعه انرژی های تجدیدپذیر دارد.

• ظرفیت کنونی نیروگاه های تجدیدپذیر کشور در حالی 527 مگاوات(البته این عدد تا پایان خرداد 1399 به حدود 830 مگاوات رسیده است) اعلام می شود که کارشناسان حوزه انرژی معتقدند در ایران توان تولید برق از طریق انرژی های تجدید پذیر تا 70 هزار مگاوات وجود دارد.

• ایران در صورت تجهیز مساحت بیابانی خود به سامانه های دریافت انرژی تابشی می تواند انرژی مورد نیاز بخشی از منطقه را هم تامین کند و در زمینه صدور انرژی برق فعال شود

 

 

انرژي بادی(Wind Power)

منبع انرژی بادی، تابش نور خورشید است که در عرض های مختلف کره زمین، موجب تغییراتی در فشار و دمای هوا شده و باد به وجود می آید؛ به این معنا که هوا از ناحیه پر فشار سرد به ناحیه کم فشار گرم حرکت می کند و باد ایجاد می شود.

انرژی جنبشی موجود در باد می‌تواند به شکل‌های قابل‌استفاده ی انرژی، مانند انرژی مکانیکی یا برق تبدیل شود.

بشر از زمان های بسیار دور به نیروی لایزال باد پی برده بود؛ آسیاب ها، کشتی های بادی و آبکشی از چاه که از هزاران سال قبل معمول بود گویای این امر است. طبق اسناد و مدارک موجود، اولین کرجی(نوعی قایق کوچک) که با نیروی باد حرکت می کرد توسط مصریان ساخته شد و اولین آسیاب بادی با محور قائم برای آرد کردن غلات، 200 سال قبل از میلاد مسیح، توسط ایرانیان بنا گردید.

انرژی باد در مقادیر زیاد در مزارع بادی تولید و به شبکه الکتریکی متصل می شود. از توربین ها در تعداد کم معمولا فقط برای تامین برق در مناطق دور افتاده استفاده می شود.

از جمله دلایل تمایل کشورها برای افزایش ظرفیت تولید برق بادی، مزایای بسیار زیاد این روش تولید انرژی الکتریکی است چرا که انرژی بادی فراوان، تجدیدپذیر و پاک است.

از نقشه جهانی باد تخمین زده می شود که حدود 30% مساحت خشکی های کره زمین در معرض وزش باد با سرعت متوسط سالانه ی بیش از 18 کیلومتر بر ساعت در ارتفاع 10 متری از سطح زمین قرار دارد.

 

 

توسعه توربین های بادی مولد برق در دهه سال 1970 میلادی به سبب بحران انرژی سال 1973 اوپک از سر گرفته شد و در نتیجه آن، فناوری ساخت توربین های بادی به طور قابل ملاحظه ای پیشرفت کرد و هزینه برق تولید شده توسط این توربین ها کاهش یافت و البته این روند پیشرفت همچنان ادامه دارد.

توربین های مدرن امروزی بیشتر از نوع محور افقی و با سه پره می باشند. پره های این توربين ها بسیار شبیه به بال هواپیما طراحی شده و از نیروی لیفت(نیرویی که بر اثر برخورد هوا با سطوح فوقانی و تحتانی بال ایجاد و موجب بالا رفتن هواپیما یا ادامه پرواز آن می‌شود) استفاده می کنند.

میزان برق تولیدی آنها به ظرفیت توربین و محل قرارگیری آن مربوط می باشد. فعلا اغلب توربینهای بادی، قدرتی بین 1 تا 2.5 مگاوات دارند. با توجه به شرایط وزش باد و میزان برق مصرفی خانوارها، توربین های یک مگاواتی، برق مورد نیاز تقریبا 200 تا 500 خانه (خانوارها با تعداد نفرات مختلف و البته میانگین مصرف متفاوت) را تامین می کنند.

جالب است بدانیم که بزرگ ترین توربین بادی جهان از نظر توان تولیدی با حدود 8 مگاوات و ساخت کشور آلمان است؛ ارتفاع کلی این توربین 198 متر و قطر پره های آن 126 متر است؛
آلمان در تولید توربین های بادی با ظرفیت بالاتر از 3 مگاوات رتبه اول در جهان را داراست.

طبق گزارش انجمن انرژی بادی جهان(WWEA) ده کشوری که طی بیست سال اخیر بیشترین میزان نصب توربین های بادی را در جهان داشته اند عبارتند از:
آلمان، ایالات متحده آمریکا، اسپانیا، هند، چین، دانمارک، ایتالیا، فرانسه، انگلیس و پرتقال

بنا به ارزیابی سازمان ملل متحد، با یک سال کارکرد یک نیروگاه بادی 100 مگاواتی، دستاوردهای زیر حاصل می شود:
• 90 میلیون لیتر گازوئیل مصرف نمی شود.

• 250 هزار تن دی اکسیدکربن تولید نمی شود.

• 2520 هزار مترمکعب آب مصرف نمی شود.

• معادل کاشته شدن 50 میلیون اصله درخت است.

 

 

مزایای انرژی بادی

• وجود باد نیز همیشگی است و در همه جای کره‌ی زمین حضور دارد، پس اگر بتوان آن را به‌درستی مهار کرد به یک منبع انرژی بالقوه ی بی‌حد و حصر و سازگار با محیط زیست دست‌ یافته ایم.

• استعداد نهایی انرژی بادی به عنوان یک منبع انرژی دراز مدت تقریبا دو برابر مصرف انرژی فعلی جهان تخمین زده می شود.

 

معایب انرژی بادی

• میزان انرژی الکتریکی توسط نیروگاه های بادی ثابت نیست و فصل ‌به فصل، روز به روز و حتی ساعت به ساعت متغیر می باشد. از آن جایی که برای ایجاد ثبات در شبکه، میزان انرژی الکتریکی تامین شده و میزان مصرف باید در تعادل باشند، از این جهت تغییرات دائم در میزان تولید، این ضرورت را به وجود می آورد که از تعداد بیشتری نیروگاه بادی برای تولیدی متعادل تر در شبکه استفاده شود.

• محدودیت نصب مزارع بادی؛ توربین‌ ها بایستی در دشت‌های وسیع و دریا با فاصله های‌ استاندارد از یکدیگر نصب شوند.

• هزینه‌ی بالای زیرساخت برای انتقال انرژی از محل تولید به محل مصرف؛ بنابراین مزارع بادی باید تا حد امکان در نزدیکی شبکه ی مصرف باشد.

• هر چند نیروی باد یک منبع انرژی سالم و غیر آلاینده محیط زیست به شمار می رود، اما احداث یک مزرعه می تواند برای محیط زیست آسیب زا باشد. مثلا برای عملیات پی ریزی و استقرار برجک های پایه توربین های بادی باید گودال هایی به عمق حدود 50 متر حفر شود؛ اگر منطقه مورد نظر پوشیده از تخته سنگهای عظیم باشد، در آن صورت برای تسطیح زمین و متلاشی کردن سنگ ها از دینامیت هم استفاده می شود. بعضی وقتها حفر کردن گودال هایی چنین عمیق در دل زمین، در شرایط اکوسیستم منطقه به شدت تاثیر می گذارد و گونه های گیاهی که در آن ناحیه از این به بعد رشد می کنند کاملا متفاوت از گونه های گیاهی خواهند بود که پیش از احداث این تاسیسات در منطقه رشد می کردند. هم چنین احداث جاده به منظور دسترسی به محل توربین های بادی می تواند موجب نابودی زیستگاه های برخی از گونه های حیات وحش شود.

• کسانی که در محل های نزدیک به توربین های بادی سکونت دارند، همیشه از صدای مخصوص چرخش پره ها و صدای آزار دهنده چرخ دنده توربین ها و ژنراتورها، که آرامش آنها را برهم می زند، گلایه می کنند. توربین های بادی در سال های اخیر بسیار کم سر و صداتر از نمونه های قدیمی تر هستند. اکنون صدای پره توربین های بادی از فاصله بیش از 200 متری قابل شنیدن نیست. مهندسین بر این باورند که توربین های بادی مدرن امروزی دیگر پر سر و صدا و آزار دهنده نیستند.

 

 

 

اطلس بادی ایران

یکی از مهم ترین پروژه های انجام شده در زمینه انرژی بادی تهیه اطلس بادی کشور بوده است که پروژه مذکور در سازمان انرژی های تجدیدپذیر ایران صورت گرفته و به عنوان یکی از پروژه های ملی در صنعت انرژی باد محسوب می شود.

طبق اطلس بادی تهیه شده و بر اساس اطلاعات دریافتی از 60 ایستگاه و در مناطق مختلف کشور، میزان ظرفیت اسمی سایت ها در حدود 60,000 مگاوات می باشد. بر پایه پیش بینی های صورت گرفته، میزان انرژی قابل استحصال بادی کشور از لحاظ اقتصادی بالغ بر 18,000 مگاوات تخمین زده می شود که موید پتانسیل قابل توجه کشور در زمینه احداث نیروگاه های بادی و همچنین اقتصادی بودن سرمایه گذاری در صنعت انرژی بادی است.

نکته جالب این که در انجام پروژه پتانسیل سنجی بادی در ایران شرکت لامایر آلمان نیز به عنوان مشاور همکاری داشته است و بر اساس مطالعات شرکت مذکور، پتانسیل بادی قابل استحصال در کشور در حدود 100,000 مگاوات برآورد شده است که رقم بسیار قابل توجهی می باشد.

آنچه تا کنون مسلم به نظر می رسد، قرار گرفتن ایران در مسیر جریان های مهم هوایی زیر است:

• جریان مرکز فشار آسیای مرکزی در زمستان

• جریان مرکز فشار اقیانوس هند در تابستان

• جریان غربی از اقیانوس اطلس و دریای مدیترانه به خصوص در زمستان

• جریان شمال غربی در تابستان

 

 

 

انرژی آبی(Hydro Power)

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 می‌شود. آب آزاد شده از مخزن از طریق یک توربین جریان می‌یابد؛ این جریان، توربین را به چرخش در می‌آورد 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.
میزان انرژي حاصل از آب جاری بستگی به حجم آب و سرعت آن دارد. معمولا ایستگاه برق‌ آبی را بر روی شیب تیز یا آبشار برای دستیابی به ‌سرعت آب در نتیجه‌ی نیروی گرانش، احداث می‌کنند.
سد ها به ‌منظور تنظیم کردن جریان آب و تولید برق ساخته ‌شده‌اند.
نوع دیگر نیروگاه انرژی آبی، نیروگاه تلمبه ذخیره‌ای نامیده می‌شود. الکتریسیته از یک شبکه برق به ژنراتورهای تولید ارسال می‌گردد. در این نیروگاه، ژنراتورها باعث چرخش توربین‌ها در جهت عکس می‌شوند. 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 می‌آید.
در ایران به دلیل داشتن شرایط خاص آب و هوایی و وجود حوضه های آبریز بزرگ با آب دهی مناسب، پتانسیل های زیادی برای گسترش نیروگاه های برق آبی وجود دارد. کل پتانسیل تولید انرژی برق آبی کشور حدود 50 تراوات ساعت تخمین زده شده که شامل حوضه آبگیر کارون با پتانسیل تولید 30 تراوات ساعت، حوضه آبگیر دز با پتانسیل تولید 9 تراوات ساعت و کرخه با پتانسیل تولید 6 تراوات ساعت است. پتانسیل تولید سایر رودخانه ها نیز حدود 5 تراوات ساعت برآورد گردیده است.
با احداث سد در مسیر رودها می توان برق مناطقی را که پتانسیل احداث نیروگاه برق آبی را دارا می باشند به صورت پراکنده تامین کرد.

 

 

 

مزایای برق‌آبی

• از یک تکنولوژی قابل اطمینان و بالغ برخوردار می باشد و اثرات مثبت و منفی آن شناخته شده است.

• نیروگاههای آبی دارای عمر طولانی هستند که به 100 سال یا بیشتر هم می رسد.
با ساختن سدها در مکان‌های استراتژیک می‌توان تولید انرژی را با توجه به تقاضای جامعه ‌ای که از آن استفاده می‌کند تنظیم کرد یعنی در زمان اوج مصرف با افزایش میزان آب خروجی از سد، برق بیشتری را تولید کرد و در زمان مصرف کم با کنترل و کاهش میزان آب، برق کمتری را تولید کرد. این تغییرات می‌تواند به ‌سرعت صورت بگیرد؛ خلاصه این که به سهولت می تواند جوابگوی نوسانات تقاضای برق باشد.

• استفاده‌ های دیگر مانند کنترل و ذخیره آب در فصل‌های بارش و جلوگیری از وقوع سیل و استفاده از آب سد در فصل خشکسالی

• دریاچه‌ای که در پشت سد شکل می‌گیرد، می‌تواند برای ورزش‌های آبی و فعالیت‌های اوقات فراغت مورد استفاده قرار گیرد. اغلب سدهای بزرگ جزو جاذبه‌های گردشگری هستند.

 

معایب برق‌آبی

• تاثیر منفی در چشم ‌اندازهای طبیعی و محیط ‌زیست آبزیان

• در مناطق گرمسیری در اثر پوسیده شدن و تجزیه بی‌هوازی گیاهان و زباله‌های موجود در آب پشت سد، گاز متان تولید می‌شود که ازنظر آثار گلخانه‌ای از دی‌اکسید کربن خطرناک ‌تر است.

• پتانسیل شکست سد که هر چند نادر است اما اگر واقع شود می‌تواند فاجعه ساز باشد.

 

 

 

 

 

زیست توده(Biomass)

برای بیومس یا زیست توده تعاریف مختلف و متنوعی در جهان مطرح شده است که به عنوان یک تعریف ساده می توان گفت:
زیست توده شامل کلیه موادی در طبیعت می شود که در گذشته نزدیک جاندار بوده، از موجودات زنده به عمل آمده و یا زائدات و ضایعات آنها می باشند.

زیست توده در مقابل منابع فسیلی مطرح می شود؛ می دانیم که منشا منابع فسیلی نیز منابع زیست توده می باشد ولی تفاوت آنها در این است که منابع فسیلی از منابع زیست توده که در گذشته بسیار دور(ده ها میلیون سال پیش) زنده بودند و تحت شرایط خاص فشار و دمایی خاص حاصل شده اند.

اتحادیه اروپا جهت توسعه استفاده از زیست توده در تولید برق در بازار اروپا، تعریف زیست توده را این چنین بیان می کند: زیست توده کلیه اجزای قابل تجزیه زیستی از محصولات، فاضلاب ها و زائدات کشاورزی(شامل مواد گیاهی و حیوانی)، صنایع جنگلی و سایر صنایع مرتبط، فاضلاب ها و زباله های تجدیدپذیر زیستی شهری و صنعتی می باشد.

انرژی بیومس روز به روز از اهمیت بیشتری برخوردار می شود چرا که می تواند هم جایگزین و تامین کننده مواد شیمیایی مورد نیاز صنایع شود و هم در آینده ای نزدیک، زیست توده ارزان تر از محصولات پتروشیمی ساخته شده از نفت و گاز طبیعی خواهد شد. به گونه ای که استفاده از آن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود.

از اعمال مجموعه ای متنوع از فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و زیست محیطی بر روی منابع مختلف زیست توده مانند تجزیه، تخمیر و غیره در یک محفظه، گازی به دست می آید که اصطلاحا بیوگاز نام دارد. به بیوگاز(Biogas) یا زیست گاز، گاز مرداب نیز گفته می شود؛ این گاز شامل دو جزو عمده متان و دی اکسید کربن به همراه مقدار جزیی از گازهای دیگر می باشد، این مخلوط گازی با ارزش حرارتی 1.5 تا 2.2 مگاژول بر مترمکعب است.

جالب این که محمد بن حسین عاملی معروف به شیخ بهایی در حدود 450 سال پیش جزو نخستین کسانی بوده که از بیوگاز حاصل از زیست توده(فاضلاب حمام) استفاده کرده و آن را به عنوان سوخت یک حمام در اصفهان به کار برده است. 

پس از اعمال یک سری فرایندهای تصفیه ای مطابق استانداردهای جهانی و زیست محیطی بر روی این گاز می توان آن را به عنوان یک حامل انرژی در نظر گرفت. این حامل انرژی را می توان به عنوان سوخت اولیه در نیروگاه ها به کار برد. با سوخت این گاز ژنراتورها و توربین ها حرکت کرده و مشابه سیکل سنتی رایج در تمام نیروگاه های موجود، برق تولید می کند با این تفاوت که این بار نه تنها سوخت مورد نیاز جهت بویلر(مخزن بخار) از دل زمین بیرون کشیده نشده بلکه با کاربرد بهینه، از آلودگی محیط زیست نیز جلوگیری به عمل آمده است.

با به کار بردن مستقیم این گاز می توان طیف وسیعی از صنایع و سیستم های موجود را راه اندازی کرد.

 

 

به طور کلی فناوری های استفاده از بیومس در نیروگاه های تولید برق را می توان به چهار دسته تقسیم کرد: 

• نیروگاه های فقط با سوخت بیومس

• نیروگاه های دوگانه سوز که از بیومس به عنوان سوخت فرعی همراه با زغال سنگ استفاده می کنند.

• نیروگاه های گازی که بیومس را به سوخت گازی با ارزش حرارتی پایین یا متوسط تبدیل می کنند و معمولا آن را برای احتراق در توربین های گازی مورد استفاده قرار می دهند.

• فرآیندهای بیولوژیکی مانند هضم و تخمیر

یکی از راه های تامین منابع انرژی زیست توده، کاشت درختان یا درختچه های مناسب(با دوره رشد کوتاه و سریع) در زمین های نامرغوب و نیمه بایر است. گرچه سوزاندن این منابع، گاز دی اکسید کربن را در جو منتشر می کند، اما چون دوره کاشت و رشد ونمو آن ها دائمی است به همان اندازه، دی اکسید کربن از جو زمین جذب می کنند و با استفاده از انرژی خورشیدی، از طریق فتوسنتز، اکسیژن تولید می کنند. بدین ترتیب، یک "چرخه کربن خنثی" در طبیعت پدید می آید.

 

 

در مجموع، تقسیم بندی نیروگاه های بیومس بر اساس پتاسیل منابع زیست توده ای به شرح زیر می باشند:

• منابع زیست توده زباله شهری

• منابع زیست توده جنگلی

• منابع زیست توده دامی

• منابع زیست توده زراعی

• منابع زیست توده لجن فاضلاب شهری

 

منابع زیست توده
وزارت انرژی آمریکا در کتاب داده های انرژی زیست توده، منابع زیست توده را به سه دسته مواد اولیه، ثانویه و ثالثیه دسته بندی کرده است:

مواد اولیه: کلیه گیاهان زمینی که از فتوسنتز به عمل می آیند و در خشکی ها و آب ها وجود دارند.

مواد ثانویه: کلیه زائدات(پسماندها)، ضایعات و محصولات جنبی صنایع غذایی، چوبی و جنگلی را شامل می شود.

مواد ثالثیه: کلیه ضایعات، زباله ها و زائدات پس از مصرف، نظیر چربی ها، روغن ها، زباله های جامد شهری، نخاله های چوبی محیط های شهری، زباله های بسته بندی، فاضلاب ها و گاز دفنگاه را شامل می شود.

بسیاری از سوخت‌های زیست ‌توده‌ 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 آب در تولید برق از زیست‌توده پیش تر بوده است.

این منبع انرژی به طور گسترده‌ ای مورد استفاده قرار می‌گیرد به طوری که 15 درصد از کل انرژی اولیه در جهان را به دلیل کم‌ هزینه بودن و طبیعت بومی، تامین می‌کند.
البته در کشورهای در حال توسعه این عدد به 35 درصد می‌رسد و نقش مهمی را در سبد انرژی خانوارهای روستایی ایفا می کند؛ عمده‌ترین مورد استفاده از زیست‌توده برای پخت‌ و ‌پز و گرمایش است.

 

مزایای انرژی زیست‌توده

• 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.

• زیست‌توده همیشه در دسترس است و می‌تواند به عنوان یک منبع تجدید پذیر تولید شود.

• سوخت زیست‌توده از زباله‌های کشاورزی محصول ثانویه‌ای است که باعث افزایش ارزش محصول کشاورزی می‌شود.

• رشد استفاده از محصولات زیست‌توده تولید اکسیژن را افزایش و دی‌اکسید‌ کربن را مصرف می‌کند.

• 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.

• دی‌اکسید‌ کربنی که پس از سوختن زیست‌توده آزاد می‌گردد، توسط گیاهان مصرف می‌شود.

 

معایب انرژی زیست توده

• اگر محصولات پایه رشد نکنند، زباله‌های کشاورزی هم وجود نخواهند داشت.

• در زمینه‌هایی مانند روش‌های برداشت محصولات کشاورزی، کارهای جانبی زیادی باید صورت گیرد.

• زمین مورد استفاده برای محصولات انرژی‌زا ممکن است برای مقاصد دیگری مانند کشاورزی، حفاظت از محیط زیست، مسکن، حمل ‌و ‌نقل یا کشاورزی مورد نیاز باشند.

 

 

انرژی جزر و مد(Tidal Power)

در حال حاضر بهره برداری از این نوع انرژی های تجدید پذیر به دلیل گران بودن فناوری آن همانند دیگر منابع تجدید پذیر فراگیر نشده، اما نشان داده شده است که با مهار انرژی جریان آب و امواج، امکان تولید برق در دریا وجود دارد. این روش یکی از روش های معمول تولید برق در سراسر اقیانوس اطلس، ایالت های شرقی ایالات متحده و اروپای غربی است.

انگلستان یکی از توسعه دهندگان اولیه این نوع انرژی به دلیل وجود دامنه های زیاد جزر و مد در اطراف جزایر اورکنی است.

 

 

روش های تولید برق از انرژی جزر و مد

• ژنراتور جریان جزر و مدی: استفاده از انرژی جریان آب برای راه‌اندازی توربین های مولد برق

• سد جزر و مدی: احداث یک سد در دهانه رود و یا خلیج به منظور استفاده از انرژي پتانسیل ذخیره شده در آب پشت سد برای راه اندازی توربین های مولد برق موجود در سد

• تالاب جزر و مدی: این روش هنوز هم در حال توسعه است؛ با ایجاد تالاب مصنوعی در دریا از انرژی جزر و مد دریا برای راه اندازی توربین های مولد برق تعبیه شده در دیواره ی تالاب استفاده می شود.

 

مزایای انرژی جزر و مد

• انرژی جزر و مد نسبت به دیگر انرژی های تجدید پذیر مانند انرژی باد و خورشید به لطف رابطه طبیعی و پایدار بین ماه و زمین با دقت بالایی قابل پیش بینی است. زمان افزایش و کاهش سطح آب در دو نیمکره به طور صحیح قابل اندازه گیری است. این موضوع همواره به برنامه ریزی بعضی از توابع دریایی کمک کرده است و در حال حاضر به ما کمک می‌کند که برق تولید کنیم.

• می توانیم انرژی زیادی را حتی از فعالیت کم موج تولید کنیم یعنی برای تولید حجم عظیمی از انرژی لازم نیست که دریا دارای آب و هوای طوفانی باشد.

 

معایب انرژی جزر و مد

• به علت هزینه زیاد، این فن آوری به ‌طور عمده مورد استفاده قرار نگرفته است و هنوز در مرحله توسعه است.

• آسیب‌های محیط‌زیست دریایی؛ هرگونه نفوذ در محیط‌زیست دریایی منجر به تغییر حیات‌ وحش آن می‌شود، بعلاوه اثرات طولانی ‌مدت آن مشخص نیست.

 

 

انرژی زمین گرمایی(Geothermal Power)

ژئوترمال از کلمه ی یونانی ژئو به معنی زمین و ترمال به معنی گرما و گرمایی گرفته شده است. بنابراین انرژی ژئوترمال به معنای انرژی زمین گرمایی یا انرژی با منشا درونی زمین است. این انرژی به شکل گرمای محسوس، از بخش درونی زمین نشات می گیرد و این انرژی در سنگ ها و آب های موجود در شکاف ها و منافذ داخل سنگ در پوسته ی زمین وجود دارد. مشاهدات به عمل آمده از معادن عمیق و چاه های حفاری شده نشان می دهد که درجه حرارت سنگ ها به طور پیوسته با عمق زمین افزایش می یابد، هر چند نرخ افزایش درجه ی حرارت ثابت نیست. با این روند، درجه ی حرارت در قسمت بالایی جبه(دومین لایه تشکیل دهنده زمین) به مقادیر بالایی می رسد و سنگ ها در این قسمت به نقطه ی ذوب خود نزدیک می شوند.

در حقیقت زمین منبع عظیمی از انرژی حرارتی می باشد. هر چه به اعماق زمین(مرکز زمین به عمق تقریبی 6400 کیلومتر) نزدیکتر می شویم حرارت آن افزایش می یابد به طوری که این حرارت در هسته زمین به بیش از پنج هزار درجه سانتیگراد می رسد. این حرارت به طرق مختلفی از جمله فوران های آتشفشانی، آب های موجود در درون زمین و یا به واسطه خاصیت رسانایی از بخش هایی از زمین به سطح آن هدایت می شود.

 

 

منابع زمین گرمایی

از منابع زمین گرمایی به دو منبع مهم و پرکاربرد زیر می توان اشاره کرد:

• منابع آب داغ (سیستم های هیدروترمال)
منابع آبی هستند که در زیر زمین داغ می شوند و سپس به سطح زمین انتقال پیدا می کنند که در میان انواع منابع زمین گرمایی این منابع امروزه دارای بیشترین استفاده هستند.
این نوع منابع زمین گرمایی خود به سه گروه ذیل تقسیم بندی می شوند:
دسته اول: مخازن دما بالا، با دمای بالاتر از 150 درجه سانتی گراد که مناسب برای تولید برق با تکنیک های معمولی می باشد.
دسته دوم: مخازن با دمای بین 100 الی 150 درجه سانتی گراد که مناسب برای تولید برق با تکنیک های پیشرفته تر باینری می باشند.
دسته سوم: مخازن دما پایین، با دمای کمتر از 100 درجه سانتی گراد و مناسب برای کاربردهای مستقیم می باشد.

• منابع بخار خشک
منابعی با درجه حرارت بسیار بالا هستند که از آنها بخار خشک و یا آمیزه ای از بخار و آب با درجه حرارت بسیار بالا استحصال می شود که به جهت تولید برق، این منابع دارای بهترین شرایط هستند؛ اما متاسفانه این منابع در مناطق محدودی یافت می شوند.

 

کاربردهای انرژی زمین گرمایی

از کاربردهای مستقیم انرژی زمین گرمایی می توان به مواردی همچون احداث مراکز آب درمانی و تفریحی توریستی، گرمایش انواع گلخانه، احداث مراکز پرورش آبزیان و طیور، پیش گیری از یخ زدگی معابر در فصل سرما، تامین گرمایش و سرمایش ساختمان ها توسط پمپ های حرارتی زمین گرمایی اشاره کرد.
در کل، هزینه سرمایه گذاری اولیه نیروگاههای ژئوترمال در حدود هزینه نیروگاههای فسیلی برآورد می شود.

 

مطالعات اولیه انرژی زمین گرمایی در ایران

در ایران از سال 1354 به منظور شناسایی پتانسیل های منبع انرژی زمین گرمایی، مطالعات گسترده ای توسط وزارت نیرو با همکاری یک شرکت ایتالیایی به طور کلی در نواحی شمال-شمال غرب کشور در منطقه ای به وسعت 260 هزار کیلومتر مربع آغاز شد.
نتیجه این تحقیقات مشخص کرد که مناطق زیر با مساحتی بالغ بر 21 هزار کیلومتر مربع جهت انجام مطالعات تکمیلی و بهره برداری از انرژی زمین گرمایی مناسب می باشند:
منطقه سبلان، منطقه دماوند، منطقه سهند، منطقه خوی و منطقه ماکو
بر اساس مطالعات وتحقیقات بعدی در سایر نقاط کشور در دهه های هفتاد و هشتاد شمسی، مناطق دیگری به این لیست اضافه شد:
منطقه تفتان، منطقه بوشهر، منطقه بندرعباس، منطقه بیرجند، منطقه اصفهان، منطقه لار بستک، منطقه رامسر، منطقه خور

 

پتانسیل منابع زمین گرمایی در ایران

موقعیت قرارگیری ایران در مرزهای تکتونیکی(زمین ساختاری)، نیروی عظیم نهفته در کالبد کشور را نشان می دهد. فشار صفحه قاره ای عربستان و صفحه اقیانوس هند از سوی دیگر باعث تغییر شکل های وسیعی در ایران شده است که چین خوردگی های منطقه زاگرس و راندگی آن، شواهدسطحی عظیم این نیروها هستند. قرار گرفتن در کمربند آتشفشانی باعث شده است که گستره ایران از لحاظ زمین ساختاری، بسیار فعال بوده و از پتانسیل بالای انرژی زمین گرمایی بهره مند باشد؛ وجود فعالیت های آتشفشانی و چشمه های آب گرم فراوان، گواه بر این مدعی است.

ایران در گروه کشورهایی است که دارای ذخایری برای تولید برق از انرژی زمین گرمایی بوده و قابلیت تولید برق زمین گرمایی با ظرفیت بیش از 2000 مگاوات برای آن پیش بینی شده است.

 

استفاده از انرژی زمین گرمایی در جهان

تولید برق از منابع زمین گرمایی با دمای بیش از 150 درجه سانتی گراد اقتصادی است.

تا کنون در دنیا، کشورهای ذیل، با نصب نیروگاه های تولید برق، بیشترین بهره را از انرژی زمین گرمایی دریافت کرده اند:
آمریکا، اندونزی، فیلیپین، مکزیک، ایتالیا، نیوزیلند، ایسلند و ژاپن

البته ده ها کشور دیگر در دنیا (با مجموع ظرفیت نصب شده بیش از 51000 مگاوات حرارتی) از انرژی زمین گرمایی در موارد زیر بهره برداری می کنند:
تامین گرمایش فضاهای اداری و مسکونی، پرورش آبزیان و محصولات کشاورزی-گلخانه ای، استخرهای آب درمانی و مراکز جذب توریست، فرآیندهای صنعتی و ذوب برف در معابر.

 

مزایا و معایب استفاده از انرژی زمین گرمایی

مزایای نیروگاه های ژئوترمال به شرح ذیل است:

• عدم وجود هزینه های مربوط به تامین سوخت

• ثابت بودن میزان انرژی استخراج شده در تمامی فصول سال و امکان کارکرد این نیروگاه ها به صورت 24 ساعته

• میزان وابستگی قیمت برق تولیدی به قیمت سوخت های فسیلی را کاهش می دهد

اما عیب استفاده از انرژی زمین گرمایی، گازهایی(آمونیاک، متان، دی اکسید کربن، نیتروژن، هیدروژن و گوگرد) هست که از درون زمین خارج می شوند و باعث آلوده شدن زمین و هوا می شوند.

 

 

خلاصه

انرژی های تجدید پذیر از فرآیندهایی طبیعی حاصل شده و دائما، بازتولید می شوند و کم ترین آسیب را برای محیط زیست دارند.

امروزه با کاهش مصرف سوخت های فسیلی در جهان، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر که آلایندگی زیست‌ محیطی هم ‌به دنبال نداشته باشند، نقش پر رنگی در سبد انرژی کشورهای مختلف جهان به دست آورده زیرا راهکاری اساسی در دستیابی به توسعه پایدار است.

و کلام آخر این که، محدود بودن منابع انرژی های فسیلی، مشکلات ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای و تغییرات آب و هوایی، امنیت انرژی، ثبات اقتصادی، توسعه و پیشرفت، سلامت مردم و جلوگیری از آسیب های زیست محیطی، توجه و اهتمام بیش از پیشِ همه ی مردم دنیا را به بهره برداری از انرژی های تجدیدپذیر، اجتناب ناپذیر می سازد.

 

 

تاریخ ایجاد: سه شنبه, 1 مهر 1399

آخرین ویرایش: 18 خرداد 1400

Tuesday, June 8, 2021

در تدوین این مقاله از منابع و مراجع زیر استفاده شده است:

کتاب انرژی های قابل تجدید؛ تالیف دکتر محمود ثقفی

کتاب تکنولوژی های قابل دسترس در نیروگاه های تولید پراکنده؛ تالیف مهندس احمد فلاح دوست

پایگاه اطلاع رسانی وزارت نیرو(پاون)

وب سایت آژانس بین المللی انرژی

پژوهشگاه وزارت نیرو؛ معاونت گروه انرژی های تجدید پذیر

سازمان انرژی های تجدیدپذیر و بهره وری انرژی برق ایران(ساتبا)

وب سایت دویچه وله فارسی

خبرگزاری ایسنا

خبرگزاری ایرنا

روزنامه اطلاعات

روزنامه جهان صنعت

روزنامه شهروند

وب سایت فرادرس

وب سایت برق نیوز

وب سایت اطلس انرژی

وب سایت ساینس دیلی

وب سایت سولار پاور نرد

وب سایت گروه مپنا

وب سایت نشنال جئوگرافیک