انرژی های نو

طبق آمارهای به ثبت رسیده طی ۳۰ سال گذشته احتیاجات انرژی جهان به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. در سال ۱۹۶۰ مصرف انرژی جهان معادل ۳/۳Gtoe  بوده است.در سال ۱۹۹۰ این رقم به ۸/۸Gtoe بالغ گردید ، که دارای رشد متوسط سالانه ۳/۳ درصد می باشد و در مجموع ۱۶۶ در صد افزایش نشان می دهد و در حال حاضر مصرف انرژی جهان ۱۰Gtoe/Year  بوده و پیش بینی می شود این رقم در سالهای ۲۰۱۰ و ۲۰۲۰ به ۱۲ و ۱۴ Gtoe/Year افزایش یابد . این ارقام نشان می دهند که میزان مصرف انرژی جهان در قرن آینده بالا می باشد و بالطبع منابع انرژی های فسیلی در قرنهای آینده، جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه نخواهند بود،بنابراین استفاده از منابع جدید انرژی به جای منابع فسیلی امری الزامی است.

---

منابع انرژی در جهان به دو دسته اصلی تقسیم می شوند

انرژی های تجدید ناپذیر : منابع هیدرو کربنی؛ الف: زنده (گیاهان)، ب: غیر زنده (مواد معدنی مثل زغال سنگ، نفت، گاز و…) که به سوخت های فسیلی معروفند .

انرژی های تجدید پذیر: انرژی خورشید، باد، انرژی زمین گرمایی، انرژی هیدروژنی و پیل های سوختی، بیوگاز،امواج و…. که در منابع مختلف تحت عنوان انرژی های نو از آن ها یاد می شود.

 

انرژی های تجدید ناپذیر

سوخت های فسیلی همچون زغال سنگ و نفت از بقایای گیاهان و جانورانی که در زیر دریاها در زمانهای قدیم مدفون شده اند به وجود می آیند و به طور طبیعی، بصورت مواد جامد، مایع و گاز یا مخلوطی از آن ها در معادن یافت می شوند .

منابع هیدروکربنی زنده: شامل بقایای گیاهان درختان، بوته ها و سایر رستنی هاست که به عنوان سوخت در موارد مختلف کاربرد دارد .

منابع هیدروکربنی غیره زنده

 زغال سنگ

زغال سنگ یکی از منابع تولید انرژی های فسیلی است که اغلب در معادن زیر زمینی یافت می شود. بهره برداری از زغال سنگ در شرایط فعلی با صرف هزینه زیاد و کار طاقت فرسا میسر است. به دلیل تولید حرارتی بالا، زغال سنگ در کوره های حرارتی، کشتیهای باری و کارخانجات فولاد سازی کاربرد بیشتری دارد .

نفت

نفت مایعی سیاه رنگ و غلیظ است که با حفر چاههای عمیق از زیر زمین استخراج می شود. چون استخراج، ذخیره و پالایش آن نسبت به سایر سوخت ها آسانتر است، بیشتر مورد توجه است .

گاز

گاز یکی دیگر ازاشکال منابع هیدروکربنی است که با تکنیک های ویژه ای بدست می آید .

الف- گاز طبیعی: مخلوطی از گازهای متان، اتان و پروپان است. این گاز از دو منبع گاز مستقل و گاز همراه با نفت بدست می آید .

ب- گازمایع: این نوع گاز که به دلیل تبدیل راحت از حالت گاز به مایع از پرکاربردترین گازهای مصرفی است،در کپسول های خانگی مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع از گازها مخلوطی از گازهای پروپان، بوتان، پروپیلن و بوتیلن و در حقیقت مخلوطی از بخش های پالایش شده نفت خام است .

نفت و گاز کاربردهای وسیعی در صنعت، حمل و نقل، کشاورزی و مصارف بهداشتی دارد.

 

انرژی های تجدیدپذیر

انرژی باد

انرژی باد نظیر سایر منابع انرژی تجدیدپذیر از نظر جغرافیایی گسترده و عین حال به صورت پراکنده و غیر متمرکز محسوب می شود که تقریباً همیشه در دسترس است . در توربینهای بادی، انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می گردد.

استفاده فنی از انرژی باد وقتی ممکن است که متوسط سرعت باد در محدوده ۵/ الی ۲۵/ باشد. پتانسیل قابل بهره برداری انرژی باد در جهان ۱۱۰ اگاژول (هر اگاژول معادی ۱۰۱۸ژول) برآورد گردیده است که از این مقدار ۴۰ مگاوات ظرفیت نصب شده تا اواخر سال ۲۰۰۳ میلادی(۱۳۸۲ ه.ش.) در جهان می باشد.

از مزایای استفاده از این انرژی عدم نیاز توربین بادی به سوخت، تامین بخشی از تقاضاهای انرژی برق، کمتر بودن نسبی انرژی باد نسبت به انرژی فسیلی در بلند مدت، تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی، قدرت مانور زیاد در بهره برداری( از چند وات تا چندین مگاوات) ، عدم نیاز به آب و نداشتن آلودگی محیط زیست می باشد.

 

سه نوع توربین بادی داریم:

توربینهای بادی کوچک

از توربینهای بادی کوچک جهت تامین برق جزیره های مصرف و یا مناطقی که تامین برق از طریق شبکه سراسری برق مشکل می باشد استفاده می شود. این توربینها تا قدرت ۱۰ کیلووات توان تولید برق را دارا می باشند.

توربینهای بادی متوسط

عموماً تولید این توربینها بین ۲۵۰-۱۰ کیلووات است. از این توربینها جهت تامین مصارف مسکونی، تجاری، صنعتی و کشاورزی استفاده می شود.

توربینهای بادی بزرگ( مزارع بادی)

این نوع توربینها معمولاً شامل چند توربین بادی متمرکز با توان تولیدی ۲۵۰ کیلووات به بالا می باشند که به صورت متصل به شبکه و یا جدا از شبکه طراحی می گردند.

 

انرژی زمین گرمایی

مرکز زمین (به عمق تقریبی ۶۴۰۰ کیلومتر) که در حدود ۴۰۰۰ درجه سانتی گراد حرارت دارد، به عنوان یک منبع حرارتی عمل نموده و موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت ۶۵۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد در اعماق ۸۰ تا ۱۰۰ کیلومتری از سطح زمین می گردد. طبق محاسبه ها، مشخص شده است که انرژی حرارتی ذخیره شده در ۱۱ کیلومتر فوقانی پوسته زمین معادل پنجاه هزار برابر کل انرژی به دست آمده از منابع نفت و گاز شناخته شده امروز جهان است. البته عمق مخزن زمین گرمایی نباید بیش از سه هزار متر باشد زیرا بهره برداری از انرژی آن با فناوری کنونی بشر توجیه اقتصادی ندارد. با افزایش عمق زمین درجه حرارت افزایش می یابد. این افزایش حرارت را شیب حرارتی می نامند. تمام منابع انرژی زمین گرمایی در نقاطی واقع شده اند که از شیب حرارتی بالایی برخوردارند . بنابراین انرژی زمین گرمایی، همان انرژی حرارتی قابل استحصال از پوسته جامد زمین است. انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژی های تجدیدپذیر منشاء یک انرژی پایدار با فاکتور دسترسی ۱۰۰% است که بطور شبانه روزی در طول سال قابل بهره برداری است.

 

انرژی هیدروژنی و پیل سوختی

 

هیدروژن یکی از عناصری است که در سطح زمین به وفور یافت می شود. این عنصر در طبیعت به صورت خالص وجود ندارد ولی آنرا می توان به روش های مختلف از سایر عناصر بدست آورد. هیدروژن عمده ترین گزینه مطرح بعنوان حامل جدید انرژی است. این ماده در مقایسه با سایر سوخت ها می تواند با راندمانی بالاتر و احتراق بسیار پاک به سایر اشکال انرژی تبدیل شود . هیدروژن را می توان با استفاده از انواع منابع انرژی اولیه تولید کرد و در تمام موارد و کاربردهای سوختهای فسیلی مورد استفاده قرار داد. هیدروژن به ویژه منابع تجدید پذیر انرژی را تکمیل می کند و آنها را در هر محل و هر زمان، بصورت مناسبی در دسترس قرار داده و در اختیار مصرف کننده می گذارد. سیستم انرژی هیدروژنی بدلیل استقلال از منابع اولیه انرژی، سیستمی دائمی، پایدار، فنا ناپذیر، فراگیر و تجدید پذیر می باشد. از اینرو پیش بینی می شود که در آینده ای نه چندان دور، تولید و مصرف هیدروژن به عنوان حامل انرژی به سراسر اقتصاد جهانی سرایت کرده و اقتصاد هیدروژن تثبیت شود.

بیوگاز

به مجموعه گاز هایی که در اثر تخمیر مواد آلی (فضولات انسانی، حیوانی و گیاهی) در یک دامنه دمای معین و PH مشخص در نتیجه فقدان اکسیژن و فعالیت باکتری های غیر هوازی خصوصاً باکتری های متان زا در محفظه تخمیر تولید می شود، بیوگاز گفته می شود .

این گاز به صورت طبیعی در باتلاق ها و مرداب ها و یا مکان های دفع زباله های شهری مشاهده می شود .

این گاز نوعی از سوخت نیز به حساب می آید دارای ۶۰ درصد متان و ۳۰ درصد دی اکسید کربن و ۱۰ درصد مخلوطی از هیدروژن، اکسیژن و منو اکسید کربن است ولی ترکیب اصلی بیوگاز، گاز متان است که این گاز در زمره گازهای قابل اشتغال محسوب می شود. متان، گازی است بی رنگ و بی بو که اگر یک فوت مکعب آن بسوزد، ۲۵۰ کیلو کالری انرژی حرارتی تولید می شود.

 

انرژی امواج

دریاها و اقیانوس ها با عوامل مختلف فیزیکی، انرژی را دریافت و ذخیره نموده و سپس آن را از دست می دهند. این انرژی به صورت موج، جزر و مد، اختلاف درجه حرارت آب است که می توان از هر یک از آنها بهره برداری کرد .

انرژی امواج دریاها و اقیانوس ها: در اثر انتقال انرژی مکانیکی باد به دریا امواج به وجود می آیند. میزان انتقال این انرژی بستگی به سرعت باد و مسافتی که باد در طول دریا طی کرده دارد.امواج به خاطر جرم آبی که نسبت به سطح متوسط دریا جابه جا شده، انرژی پتانسیل و به خاطر سرعت ذرات آب، انرژی جنبشی را با خود حمل می کنند. انرژی ا مواج حاصله در مناطق ساحلی در حدود ۲ تا ۳ میلیون مگاوات برآورد می شود. موج های بزرگ در آب های عمیق انرژی خود را آهسته از دست می دهند در نتیجه سیستم های امواج بسیار پیچیده هستند و اغلب از باد های محلی و طوفانهایی که روزها قبل در دوردست اتفاق افتاده اند سرچشمه می گیرند.

 

انرژی خورشیدی

درقسمت های انرژی خورشید ی وکاربرد هایش  (۱), (۲) به معرفی این انرژی پرداختیم ،گفتیم که خورشید ،نه تنها خود منبع عظیم انرژی است، بلکه سرآغاز حیات و منشا تمام انرژی های دیگر است. انرژی خورشید به طور مستقیم یا غیر مستقیم می‌تواند به دیگر اشکال انرژی همانند گرما و الکتریسیته تبدیل شود .انرژی خورشید برای حرارت آب، استفاده دینامیکی، حرارت فضایی ساختمانها، خشک کردن تولیدات کشاورزی و تولید انرژی الکتریسیته مورد استفاده قرار می‌گیرد و تا ۵ میلیارد سال آینده انرژی جهان را تامین کند.

 

بنا داریم در بخش هایی به طور جداگانه به معرفی هریک از این انرژی ها بپردازیم.

 

 

فراوری: مریم نایب زاده

بیشتر بخوانید :

انرژی تجدیدپذیر چیست؟

تسهیلات رایگان برای برای تولید برق خورشیدی

چه آینده‌ای در انتظار تجدیدپذیرها است؟

ساخت دودکش خورشیدی برای تولید انرژی

انرژی‌های تجدیدپذیر