دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
پیشگفتار
آینده انرژی
از انقلاب صنعتی یعنی 200 سال پیش تاکنون بشر به سوخت فسیلی وابسته بوده است حتی تصور تغییر این وضعیت نیز دشوار است. احتمال کاهش مصرف وجود دارد اما توقف استفاده از سوخت فسیلی غیرممکن است زیرا مسلماً جایگزین مناسبی برای آن وجود ندارد. غیرقابل تصور بودن این موضوع، مورد بحث در حوزه تغییرات آب و هوایی بوده است. مصرف کمتر سوخت یعنی درخواست هواداران حفظ محیط زیست مشکل را حل نمی کند مگر آنکه همزمان رشد اقتصادی نیز متوقف شود. اگر چنین شرطی تحقق نیابد (که نخواهد یافت) هر میزان صرفه جویی از طریق رشد کارایی به واسطه رشد مصرف سرانه انرژی از میان خواهد رفت. طی چندماه اخیر جهان شاهد تحولات مختلفی در حوزه انرژی بوده است، قیمت نفت به رکوردهای جدید رسیده و بحث درباره تمام شدن نفت دیگر زمزمه نمی شود بلکه آشکارا درباره آن بحث می شود. به این ترتیب این وسوسه به وجود می آید که پایان جهان نزدیک است.
اما همه تا این اندازه بدبین نیستند زیرا در دنیای خیال بیولوژیست ها، مهندسان و فیزیکدان ها، دنیایی جدید در حال شکل گیری است. برنامه ها برای پایان اقتصاد وابسته به سوخت فسیلی در حال تدوین است. آنها به جای اعمال فشار یا ترساندن مردم تلاش می کنند ایشان را متقاعد کنند. آنها جهانی را وعده می دهند که در یک سطح فراتر از حد تصور دگرگون شده اما در سطحی دیگر به همین شکل کنونی باقی مانده و حتی بهتر شده است.
به نظر می رسد انرژی جایگزین سوخت فسیلی نوعی فریب است. ظاهراً سلول های خورشیدی و نیروگاه های بادی قادر نیستند به اندازه کافی برای جهان پرمصرف و خودخواه کنونی انرژی برق تولید کنند. اتومبیل های برقی نیز شبیه یک شوخی هستند اما هواداران جایگزین های جدید انرژی فسیلی جدی به نظر می رسند اگرچه بسیاری از آنها به فواید زیست محیطی این جایگزین ها علاقه مند هستند اما انگیزه اصلی آنها پول است. آنها در حال سرمایه گذاری پول خود در ایده هایی هستند که تصور می کنند سود بالایی در پی دارد اما برای تحقق این هدف، جایگزین ها باید به ارزانی (یا ارزان تر) سوخت های کنونی باشند و استفاده از آنها به آسانی (یا آسان تر از) استفاده از سوخت های موجود باشد.
انرژی های تجدید پذیر
بشر از دیرباز با بکارگیری انرژیهای فراوان و در دسترس طبیعت، در پی گشودن دریچه‌ای تازه به روی خویش بود تا از این رهگذار، بتواند افزون بر آسانتر کردن کارها، فعالیتهای خود را با کمترین هزینه و بالاترین سرعت به انجام رساند و گامی برای آسایش بیشتر بردارد.
نخستین انرژی بکاررفته توسط بشر، انرژی خورشید بود. انسان از نور و گرمای آفتاب بهره‌های فراوان می‌برد؛ تا آنجا که این انرژی جزیی جدایی‌ناپذیر از فرآیند برخی صنایع گشت و حتی امروزه نیز جایگاه خود را از دست نداده است.
مردمانی که به جریانهای آزاد آب دسترسی داشتند یا در سرزمینهای بادخیز می‌زیستند، از این انرژی حرکتی استفاده می‌کردند و با تبدیل و مهار آن، بر توان خویش جهت انجام کارهای بزرگتر و دشوارتر، می‌افزودند.
انرژی دیگری که در گذشته با آن آشنا بوده، از آن یاری می‌جستند، انرژی گرمایی زمین بود. انسانهای ساکن نواحی آتشفشانی، آگاهانه یا ناخودآگاه، با بهره بردن از ویژگیهای درمانی-گرمایی چشمه‌های آبگرم، بنوعی این انرژی را بکار می‌بستند.
با افزایش جمعیت و گسترش و پراکندگی آن و نیز همگام با نیاز روزافزون به انرژیهای جدید و کارآتر با بازده بیشتر، کم‌کم بشر سوختهای فسیلی را کشف کرد و آن را منبعی پایان‌ناپذیر یافت که نویدبخش آینده‌ای روشن بود.
وابستگی انسان به سوختهای فسیلی، روزبروز بیشتر می‌شد و با پیشرفت علم و فناوری و ساخت ماشینها و ابزارهای گوناگون و بویژه با رخ دادن انقلاب صنعتی، بکارگیری سوختهای فسیلی به اوج خود رسید؛ اما در کنار این پیشرفتها، رفته‌رفته بشر دریافت که گذشته از محدود بودن انرژی فسیلی، بهره‌گیری از این انرژی نیز چندان بدون هزینه نخواهد بود و دیری نپایید که پیامدهای ناشی از سوزاندن سوختهای فسیلی، خود به چالشی تازه برای جوامع انجامید.
برای نمونه مصرف کنونی نفت، حدود ده میلیارد تن در سال است که بیش از این نیز خواهد شد و با این که ذغالسنگ از ابتدایی‌ترین سوختهای فسیلی است، امروز هنوز 40% انرژی الکتریکی
جهان و 56% برق آمریکا، از سوختن ذغالسنگ بدست می‌آید و سالان چندین میلیون تن گاز NO2، SO2 و CO حاصل از سوختن ذغال،؛ در جو زمین رها می‌شود.
امروزه عوامل بسیاری از جمله گسترش فزاینده‌ی نیاز به انرژی، محدودیت منابع فسیلی، فاجعه‌ی آلودگی زیست‌محیطی ناشی از سوخت مواد فسیلی، گرم شدن هوا و اثر گلخانه‌ای، لزوم تعادل پخش گازهای آلاینده و بسیاری از دیگر عوامل، سبب رویکرد دوباره‌ی علم به انرژیهای تجدیدپذیر طبیعی شده؛ با این تفاوت که پیشرفت علم و فناوری، فصلی تازه در بکارگیری و تبدیل و مهار این انرژیها گشوده است.
در بکارگیری انرژیهای تجدیدپذیر، دو رویکرد عمده وجود دارد؛ روش نخست، روش ترکیبی است که در آن همه‌ی انواع این انرژیها به برق تبدیل می‌شود. در روش دوم با تجهیزات ویژه، این انرژیها را بی‌واسطه در گرمایش، سرمایش و محورهای چرخان مکانیکی بکار می‌برند (روش مجموعه‌های مکمل).
روش دوم بدلیل حذف تبدیلهای غیرلازم، نسبت به روش نخست برتری دارد و بازدهی آن نیز بسیار بیشتر است؛ اما بخاطر فراگیرتر بودن فناوری، گرایش بیشتری به روش ترکیبی نشان داده شده است.
انرژی خورشیدی( Solar Energy )
خورشید سرچشمه‌ی عظیم و بیکران انرژی است که حیات زمین بدان بستگی دارد و همه‌ی دیگر انواع انرژی نیز، بگونه‌ای از آن نشأت گرفته‌اند.
اگر همه‌ی سوختهای فسیلی را جمع کرده، بسوزانیم، این انرژی معادل تابش خورشید به زمین، تنها برای 4 روز خواهد بود و حرارت و نوری که در هر ثانیه از خورشید به زمین می‌رسد، میلیون‌میلیون برابر قدرت بمب اتمی منفجرشده در هیروشیما یا ناکازاکی است.
در حال حاضر، تأمین انرژی بیش از 160 هزار روستا در سراسر جهان بر پایه‌ی انرژی خورشیدی است و این تازه آغاز راه است.
در کشوری مانند اندونزی که از چندین هزار جزیره‌ی کوچک و بزرگ تشکیل شده است، بکارگیری نیروگاه و خطوط انتقال نیرو، تقریبا ممکن نیست و انرژی خورشیدی تنها امید جمعیت 20 میلیونی روستاهای اندونزی است.
هم‌اکنون تحقیقات دامنه‌دار و بی‌وقفه‌ای در حال انجام است و در آینده‌ای نه چندان دور، موج ساخت و بهره‌برداری از نیروگاههای بزرگ خورشیدی، همه‌گیر خواهد شد.
امروزه شش شیوه‌ی تولید برق از نور خورشید شناخته شده است که عبارت‌اند از: آیینه‌ی سهمیگون، دریافت‌کننده‌ی مرکزی، آیینه‌های شلجمی (بشقابی یا استرلینگ)، دودکش خورشیدی، استخر خورشیدی و سلولهای نوری (فتوولتاییک)؛ اما امروزه انرژی خورشیدی را بیشتر با بکارگیری سلولهای خورشیدی یا راه‌اندازی نیروگاههای حرارتی، مهار می‌کنند.
فراگیر ساختن روشهای دیگر نیز در دست بررسی است. صحرای نوادا در آمریکا -که زمانی محل آزمایشهای هسته‌ای بود- اینک به بزرگترین آزمایشگاه خورشیدی جهان تبدیل شده است و بانک جهانی نیز از مدتها پیش تحت فشار است تا طرح بهره‌گیری از انرژی خورشیدی ودیگر طرحهای سازگار با محیط زیست را زیر پوشش مالی قرار دهد.
نیروگاههای خورشیدی با هزینه‌ای بسیار کم، بدون تولید گازهای مخرب و بدون اشغال فضاهای مفید، بزودی جایگزینی کامل برای نیروگاههای سوخت فسیلی خواهند بود.
کشور ما ایران، بر کمربند خورشیدی زمین قرار دارد و یک‌چهارم مساحت آن را کویرهایی با شدت تابش بیش از 5 کیلووات‌ساعت بر متر مربع، پوشانده است که اگر 1% این مساحت، برای ساخت نیروگاه خورشیدی با بازده 10% بکار رود، توان تولید برق بدست‌آمده، از 7 برابر میزان تولید ناخالص برق همه‌ی نیروگاههای کشور در سال 1376 (9 میلیون مگاوات‌ساعت) بیشتر
خواهد بود.
در این بخش، فعالیتهایی در کشور انجام شده است که عبارت‌اند از:
-هواگرمکنهای خورشیدی و مجموعه‌های ذخیره کردن و خشک کردن خورشیدی.
-آبرگرمکنهای خورشیدی و حمام خورشیدی.
-تیوبهای حرارتی.
-آب‌شیرین‌کنهای خورشیدی.
-متمرکزکننده‌های خورشیدی.
-دنبال‌کننده‌های خورشیدی.
-مجموعه‌های غیرفعال خورشیدی.
-سردکننده‌ی خورشیدی.
برخی از این روشها هم‌اکنون در بخشهای مختلف کشور در حال آزمایش و بهره‌برداری میباشد و امید است با پژوهشهای کارشناسانه و پشتیبانیهای دولتی، بزودی شاهد گامی بزرگ بسوی بکارگیری فزاینده‌ی انرژی خورشیدی در کشور باشیم.
انرژی بادWind Energy
باد گونه‌ای از انرژی است که در اصل از تابش خورشید به زمین و تفاوت دمای هوای بین دو ناحیه، ایجاد می‌شود و گاه آن قدر نیرومند است که سختترین سازه‌های نیز در برابر آن یارای ایستادگی ندارند. در برخی از مناطق، وزش باد دائمی، یا موسمی با دوره‌ی تکرار معین است و میتوان از همین ویژگی برای برآورد انرژی بادی در دسترس، بهره برد.
نیروگاههای بادی به شکل امروزین، از دهه‌ی 1980 رواج یافتند و در آن زمان تنها حدود 50 کیلووات انرژی تولید می‌کردند؛ اما اکنون این مقدار به بیش از چندین مگاوات می‌رسد. نیروگاههای کنونی، در جهت حرکت باد، تغییر راستا می‌دهند و با محورهای افقی یا قائم، انرژی جنبشی باد را به انرژی مکانیکی و سپس آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.
نیروگاههای بادی با هزینه‌ی بسیار کم و توان بالا، بدون آلودگی زیست‌محیطی و نیاز به فضای گسترده، می‌توانند در بسیاری از مناطق راهگشا باشند.
در کشور ما، بخاطر موقعیت جغرافیایی ویژه، در فصلهای مختلف سال، بادهای موسمی و غیرموسمی فراوانی می‌وزد و سرزمینهای بادخیز بسیاری وجود دارد که امکان برپایی نیروگاه بادی در آنها فراهم است و نیز، به لطف ساحلهای گسترده، بادهای ساحلی، همیشه قابل بهره‌برداری است. امروزه صنعتگران داخلی هم توانسته‌اند، انواع گوناگونی از مولدهای بادی را در داخل تولید کنند.
همچنین نیروگاههایی در برخی نقاط بادخیز برپاشده (مانند رودبار و منجیل) و ساخت نیروگاه در شهرهای دیگر، در دست بررسی است. برای نمونه، استان محروم سیستان و بلوچستان، با داشتن بادهای موسمی چند ده‌روزه و قدرتمند، می‌تواند گزینه‌ای مناسب برای این هدف باشد.
در بخش پیشین به لزوم و چگونگی رویکرد انسان به انرژیهای تجدیدپذیر پرداختیم و انرژی خورشیدی و انرژی بادی را بعنوان پرکاربردترین انرژیهای تجدیدپذیر، معرفی کردیم و تواناییهای بالقوه‌ی ایران در بکارگیری این منابع کارآمد را برشمردیم. اینک در ادامه، با دیگر انرژیهای تجدیدپذیر، آشنا می‌شویم.
انرژی هسته‌ای Nuclear Energy
انرژی هسته‌ای از بحث‌برانگیزترین انرژیهای تجدیدپذیر است که با وجود تنگناها و دغدغه‌ها، هنوز بسیاری از کشورها آن را سالمترین و ارزانترین منبع انرژی آینده‌ی خود می‌دانند و بهره‌گیری از آن را در دستور کار برنامه‌ی بلندمدت خود قرار داده‌اند. قیمت هر کیلووات‌ساعت برق هسته‌ای، معادل نصف هزینه‌ی برق تولیدشده از سوختهای فسیلی است. بزرگترین مشکل این انرژی، پسابهای پرتوزاست که برای دفع آن در مقیاس وسیع، حتما باید چاره‌ای اندیشیده شود.
از این انرژی میتوان برای تولید برق و تولید گرما بهره برد؛ البته امروزه نگرانیهایی درباره‌ی محدود بودن منابع اورانیوم در جهان، وجود دارد؛ اما رشد فناوری، امکان بکارگیری سایر مواد پرتوزا بجای اورانیوم را فراهم کرده است.
ایران با داشتن منابع اورانوم و دیگر عناصر از این دست و نیز بخاطر بومی بودن فناوری هسته‌ای آن، از کشورهایی است که می‌تواند با سرمایه‌گذاری در این بخش، به روند توسعه‌ی انرژی خود شتاب دهد.
برای تولید برق هسته‌ای، اورانیوم باید تا سه درصد غنی شود که امکان این غنی‌سازی نیز در ایران فراهم است و هم‌اکنون دو نیروگاه در دست ساخت ایران، در آینده‌ای نزدیک، بیش از 2000 مگاوات به توان تولید برق کشور خواهد افزود.
انرژی زمین-گرمایی (Geothermic Energy)
زمین سیاره‌ای زنده و از بیرون و درون، در حال تغییر همیشگی است. مرکز زمین، از سیالی مذاب و تحت فشار تشکیل شده است و بر سطح آن، دریچه‌های اطمینانی برای کنترل این فشار و جلوگیری از متلاشی شدن پوسته، وجود دارد. این دریچه‌ها –که آتشفشانها هستند- انرژی گرمایی اعماق زمین را به سطح انتقال می‌دهند و همواره در اطرافشان، چاهها و چشمه‌های آب جوشان و آبفشانهای فراوان به چشم می‌آید.
انرژی زمین-گرمایی از گرمای تجزیه‌ی مواد پرتوزا و واکنشهای شیمیایی مرکز زمین، هسته‌ی مذاب کره‌ی زمین، پدیده‌ی کوهزایی و فشار طبقات ضخیم در حوضه‌های رسوبی بدست می‌آید.
این گرما را میتوان مستقیما به ماشینهای مکانیکی داد یا از آن برق گرفت، و یا آن را بگونه‌ای غیرمستقیم، در صنعت بکار برد. امروزه از این انرژی برای فرآیندهایی همچون خشک کردن، تبخیر، تقطیر و سرمایش و گرمای محیطهای صنعتی بهره می‌برند و مناطقی را هم که امکان ساخت نیروگاه زمین-گرمایی در آنها نیست، معمولا به جاذبه‌های گردشگری و تفریحگاه تبدیل می‌کنند.
هم‌اکنون با وجود این که بکارگیری این انرژی هنوز توجیه اقتصادی ندارد، بیش از 35 کشور بطور مستقیم و حدود 20 کشور بطور غیرمستقیم از آن بهره می‌برند. ایران نیز از آنجا که بر کمربند آتشفشانی و لرزه‌خیز جهان قرار دارد، دارای مخازن زمین-گرمایی فراوانی است که مهمترین و سرشارترین آنها، در سبلان، دماوند، ماکو و سهند می‌باشند. این منابع در کل دارای ذخیره‌ی حرارتی معادل ژول هستند. از دیگر نواحی کشور میتوان تفتان، بزمان، کرمان، طبس، شیراز، مرکز ایران و مشهد را برشمرد. گروه زمین-گرمایی مرکز تحقیقات نیرو، از سال 1371، بررسیهای خود را در این زمینه آغاز کرده است و احتمالا بزودی در مناطق یادشده، شاهد نیروگاههایی از این دست، خواهیم بود.
انرژی اقیانوسیOcean Energy
اقیانوسها، منابعی عظیم از انرژی حرکتی‌اند که به صورت امواج، جزر و مد و جریانهای همیشگی سطحی یا زیرآبی ناشی از اختلاف حرارت نقاط گوناگون، دیده می‌شود.
بررسی بکارگیری انرژی امواج، پیشینه‌ای طولانی ندارد و تنها چنددهه است که پژوهشها در این زمینه آغاز شده، اما بهره‌گیری از انرژی حاصل از اختلاف حرارتی در اقیانوسها، به سال 1929 باز می‌گردد.
امروزه ساخت نیروگاههای OTEC (Ocean Temperature Energy Conversion) رو به افزایش است که با تبدیل انرژی حاصل از اختلاف حرارت، به انرژی الکتریکی، گامی نو در تولید برق بشمار می‌رود؛ اما هنوز تنگناهایی در این راستا هست که باید رفع شود. برای نمونه باید خطهای انتقال نیرو را تا سواحل گسترش داد و بناهای تولید و انتقال را در برابر طوفانهای دریایی و آب و هوای ساحلی مقاوم ساخت و نیز، تجهیزات نیروگاههایی از این دست هنوز بسیار پرهزینه و حجیم هستند.
با ساخت این نیروگاهها میتوان به مناطقی که بدلیل دور از دسترس بودن یا محصور بودن در آب، امکان وصل شدن به شبکه‌ی سراسری را ندارند، برق رساند و حتی آب شیرین این نواحی را نیز در کنار همین نیروگاهها فراهم ساخت.
ایران نیز با داشتن خط ساحلی بسیار طولانی (بیش از 1800 کیلومتر در جنوب) و جزایر متعدد، از جمله کشورهایی است که می‌تواند بهره‌های فراوانی از این انرژی ببرد.
انرژی سوختهای گیاهیBiomasses Energy
سوختهای گیاهی بدست‌آمده از پسماندهای جنگلها و محصولهای کشاورزی جهان، بنوعی بزرگترین منبع ذخیره‌ی انرژی خورشیدی بشمار می‌آید و می‌تواند سالانه به اندازه‌ی 70 میلیارد تن نفت خام، انرژی، در دسترس بشر قرار دهد. این میزان برابر 10 برابر مصرف سالانه‌ی انرژی در جهان است. نکته‌ی مهم در بکارگیری این منبع، آن است که CO2 حاصل از سوختهای گیاهی، دوباره توسط گیاهان تازه، جذب و مصرف خواهند شد و هیچ اثری در پدیده‌ی گلخانه‌ای و گرم شدن زمین، نخواهند داشت.
از این سوختها بیشتر در تولید گرما بهره می‌برند و اگرچه بازده آنها نسبت به سوختهای فسیلی، بالا نیست، اما با این حال، باعث صرفه‌جویی اقتصادی چشمگیری می‌شوند. بکارگیری این انرژی هنوز با تنگناهایی روبروست؛ از جمله نبود مکان مناسب برای بنای تأسیسات پروژه‌های سوخت گیاهی و احتمال اعمال سیاستهای دفاع از جنگلکاری.
ایران با داشتن منابع جنگلی گسترده، از کشورهایی است که می‌تواند برای فراهم کردن انرژی مورد نیاز مناطق جنگلی، از سوختهای گیاهی بهره ببرد و در صورت بررسیهای بیشتر و رسیدن به توجیه اقتصادی، همه‌ی امکانات جهت بهره‌گیری از این انرژی در ایران مهیاست.
در عصر حاضر، گونه‌های تازه‌ی انرژی بیش از دو درصد کل تولید انرژی را
هرچند به نظر می‌رسد فاصله‌ی زیادی تا فراگیر شدن انرژیهای تجدیدپذیر در میان است، اما پیشرفت بسیار شتابان علم و فناوری، راه را برای استفاده‌ی روزافزون از این انرژیها، هموارتر کرده است و امید است بشر بتواند با به خدمت گرفتن انرژیها و نیروهای عظیم و سهمگین طبیعت، هراس و ترس از این نیروها را به فراموشی بسپارد و بدانها به چشم منابع حیاتی آینده‌ی بشر بنگرد؛ چرا که انرژی سرآغازی برای رسیدن به توسعه‌ی پایدار و یکی از عوامل اصلی تعیین سرنوشت ملتهاست.
پروفسور ایرانی دانشگاه زوریخ از آینده انرژی می گوید
پروفسور رضا ابهری، رئیس آزمایشگاه سیالات و مرکز تحقیقات تبدیل انرژی (CEC1) است.
وی، تحصیلات خود را در مقطع کارشناسی، در سال 1984 از دانشگاه آکسفورد و دکترای تخصصی مهندسی هوا فضا را، در سال 1991 از دانشگاه MTT آمریکا اخذ کرده است.
گفتنی است، موضوع‌های اصلی تحقیقات وی در آزمایشگاه سیالات و مرکز تحقیقات تبدیل انرژی، مربوط به توسعه فناوری، کاهش مصرف سوخت در موتور خودروها و هواپیماها و در نتیجه، کاهش گازهای آلاینده محیط زیست و افزایش کارایی تبدیلات انرژی است.
خبرنگار سایت خبری وزارت نیرو، در زمینه آینده انرژی گفت و گویی با پرفسور رضا ابهری، استاد تمام وقت آئروترمودینامیک (Aerothermodynamics) دانشگاه فنی زوریخ – سوئیس، ترتیب داده است که توجه شما را به بخش‌هایی از این مصاحبه جلب می کنیم.
طی 25 سال آینده، نیاز انرژی جهان حدود 60 درصد افزایش می یابد و این در حالی است که در قرن 21 میلادی، منابع انرژی های فسیلی، یعنی سوخت های ذغال سنگ، نفت و گاز رو به اتمام است.
آیا جهان برای این رویارویی با این مشکل آمادگی دارد؟
نگاه به آینده انرژی، بسیار پیچیده است. همه پیش بینی ها، به پیشرفت علم و فناوری در تولید و مصرف انرژی، وضع قیمت ها و تصمیم گیری های سیاست انرژی بستگی دارد. در موضوع تأمین انرژی آینده جهان، خیلی از عوامل هنوز جای بحث دارد، اما مسلم است، که سوخت های فسیلی به تدریج طی قرن حاضر، جانشین می‌شوند. امروزه، دانش فنی تولید برق از انرژی های تجدید پذیر فراهم و در دسترس است، ولی در برخی موارد به سبب هزینه های گران، انرژیهای تجدیدپذیر، با سوخت های فسیلی نمی توانند رقابت کنند. اما، با کار تدریجی منابع سوخت
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 18 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
