انرژی های جایگزین

ساخت وبلاگ

مقدمه

امروزه كمتر صنعتي را در جهان مي توان يافت كه به  نفت و مشتقات آن وابسته نباشد و ردپايي از تركيبات شيميايي كه بنحوي از محصولات توليدي صنايع پتروشيمي هستند در آنها ديده نشود از صنايع غذايي و دارويي گرفته تا صنايع مربوط به ساخت ساختمان و خودرو . از طرفي مشتقات نفت يكي از اصلي ترين سوخت هاي مصرفي در جهان هستند كه همراه با ديگر سوخت هاي فسيلي از مهم ترين منابع تامين انرژي محسوب مي شوند به طوريكه قسمت اعظم نفت اكتشافي جهان به صورت سوخت براي تامين انرژي استفاده مي شود .

استفاده از اين سوخت فسيلي سبب بروز مشكلات عمده اي در جهان شده است . از يك طرف سوزاندن اين ماده پر ارزش يعني از بين بردن ماده اوليه بسياري از صنايع از طرف ديگر استفاده از اين سوخت ميزان گازهاي گلخانه اي جهان را افزايش داده كه اين امر با افزايش انرژي گرمايي خورشيد درون جو زمين سبب تغييرات مخربي در آب و هواي جهان شده كه از آن جمله به پسروي يخ هاي قطبي و ذوب شدن يخچال هاي دائمي مي توان اشاره كرد   و علاوه بر اين افزايش بهاي نفت در سالهاي اخير و روبه پايان بودن ذخاير نفت جهان موجب شده كه بشر به طور جدي به فكر استفاده از مواد ديگري باشد كه با سوزاندن آنها بتواند بدون مواجهه با مشكلات جدي انرژي مورد نياز خود را تامين كند .


مقدمه

امروزه كمتر صنعتي را در جهان مي توان يافت كه به  نفت و مشتقات آن وابسته نباشد و ردپايي از تركيبات شيميايي كه بنحوي از محصولات توليدي صنايع پتروشيمي هستند در آنها ديده نشود از صنايع غذايي و دارويي گرفته تا صنايع مربوط به ساخت ساختمان و خودرو . از طرفي مشتقات نفت يكي از اصلي ترين سوخت هاي مصرفي در جهان هستند كه همراه با ديگر سوخت هاي فسيلي از مهم ترين منابع تامين انرژي محسوب مي شوند به طوريكه قسمت اعظم نفت اكتشافي جهان به صورت سوخت براي تامين انرژي استفاده مي شود .

استفاده از اين سوخت فسيلي سبب بروز مشكلات عمده اي در جهان شده است . از يك طرف سوزاندن اين ماده پر ارزش يعني از بين بردن ماده اوليه بسياري از صنايع از طرف ديگر استفاده از اين سوخت ميزان گازهاي گلخانه اي جهان را افزايش داده كه اين امر با افزايش انرژي گرمايي خورشيد درون جو زمين سبب تغييرات مخربي در آب و هواي جهان شده كه از آن جمله به پسروي يخ هاي قطبي و ذوب شدن يخچال هاي دائمي مي توان اشاره كرد   و علاوه بر اين افزايش بهاي نفت در سالهاي اخير و روبه پايان بودن ذخاير نفت جهان موجب شده كه بشر به طور جدي به فكر استفاده از مواد ديگري باشد كه با سوزاندن آنها بتواند بدون مواجهه با مشكلات جدي انرژي مورد نياز خود را تامين كند .

كلمات كليدي : 

انرژي هاي جايگزين ,‌ انرژي سبز , اثر فتوولتاييك ,‌

شرح مقاله

امروزه يكي از اصلي ترين دغدغه هاي مردم جهان استفاده از سوخت هاي فسيلي است چون علاوه براين كه اين سوخت ها اثرات مخرب و جبران ناپذيري بر محيط زيست و  سلامت انسان ها دارند بشر با مشكل پايان يافتن ذخاير نفتي نيز روبرو است .از آنجايي كه اين سوخت ها كه شامل نفت و گاز و زغال سنگ هستند از سوخت هاي تجديد ناپذير محسوب مي شوند بشر به فكر استفاده از سوخت هايي افتاده كه منابع توليد آنها تجديدپذير باشد تا پس از گذشت مدت زماني با مشكل اتمام آنها روبرو نباشد . همچنيبن در تهيه سوخت هاي جديد به پاك بودن آنها نيز توجه شده است تا هنگام استفاده از اين سوخت ها مانع از ورود آلاينده ها به محيط زيست شوند .

از جمله عواملي كه باعث شده تا بشر به فكر يافتن انرژي هاي جايگزين باشد مي توان به گسترش روز افزون جمعيت و منابع و صنايع و در نتيجه نياز بيشتر به انرژي , محدوديت منابع سوخت هاي فسيلي , مشكلات مربوط به آلودگي هاي محيط زيست , ‌ گرم شدن زمين به دليل افزايش گازهاي گلخانه اي و انتشار گاز هاي آلاينده در هوا اشاره كرد .

در بحث مربوط به انرژي هاي جايگزين به عواملي از جمله آلوده نبودن محصولات سوخت , طبيعت دوستي ,‌مدت زمان تجديدپذيري پس از مصرف و اثرات طولاني مدت زيست محيطي آنها توجه ممي شود . انرژي هاي جايگزين كه امروزه بيشترين توجه انسان ها به آنها معطوف شده است عبارتند از انرژي خورشيدي , انرژي باد ,‌انرژي آب , سوخت هاي زيستي ,‌انرژي زمين گرمايي و انرژي هسته اي كه در زير به هريك از آنها به اختصار اشاره مي شود .

 انرژي خورشيد :  خورشد درهر ثانيه 1020 × 1/1 كيلووات ساعت انرژي ساطع مي كند كه 47% آن به زمين مي رسد يعني انرژي ناشي از سه روز تابش خورشد به زمين با انرژي حاصل از سوزاندن همه سوخت هاي فسيلي برابر است و در اثر تابش خورشيد به مدت 40 روز مي توان انرژي مورد نياز يك قرن را تامين كرد .

نيروگاه هاي خورشيدي با هزينه كم ,‌بدون توليد گازهاي آلاينده و بدون اشغال فضاهاي مفيد جايگزين مناسبي براي سوخت هاي فسيلي محسوب مي شوند .

يكي از عواملي كه موجب شده انرژي خورشيد به عنوان يك منبع انرژي جايگزين در نظر گرفته شود بي پايان بودن اين منبع است كه رايگان بودن و در دسترس بودن آن در كنار پاك بودن و نداشتن گازهاي گلخانه اي از جمله كربن دي اكسيد موجب شده كه استفاده از اين انرژي به شدت مورد بررسي قرار بگيرد به طوريكه هم اكنون در بيش از صدها هزار روستا از اين منبع براي تامين انرژي استفاده مي شود .استفاده از انرژي خورشيد براي تامين روشنايي , انرژي الكتريسيته , سرمايش و گرمايش هوا  و آب و تامين سوخت منازل مناسب و كارا است .

انرژي باد : اين انرژي همراه با انرژي خورشيد يكي از پركاربردترين و مناسب ترين گزينه ها براي جايگزين سوخت هاي فسيلي محسوب مي شوند . در اثر اختلاف دما بين بين دو ناحيه باد توليد مي شود پس در اصل انرژي باد از تابش خورشيد نشات گرفته است . ميزان انرژي باد گاه بقدري بالا است كه هر ساله در مناطقي از جهان خرابي هاي بسياري به بار مي آورد به طوريكه مستحكم ترين بناها نيز توان مقاومت در برابر اين انرژي را ندارند . استفاده از اين انرژي در مناطق بادخيز بسيار مناسب است چون نيروگاه هاي بادي با هزينه كم و توان بالا قابل ساخت و بهره برداري هستند و از طرفي با هيچ آلودگي زيستي همراه نيستند .نيروگاه هاي بادي از دهه 1980 توسعه يافتند و امروزه توان توليد چندين مگاوات انرژي را دارا هستند . نيروگاه هاي امروزي در جهت حركت باد تغيير راستا مي دهند و انرژي جنبشي باد را ابتدا به انرژي مكانيكي و سپس به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند . آنچه در استفاده از انرژي باد اهميت بسزايي دارد موقعيت قرار گرفتن توربين ها است كه بهترين موقعيت قرارگيري اين توربين ها در سطح دريا اعلام شده است .

انرژي امواج :  انرژي جنبشي حاصل از امواج منبع انرژي پايدار و رايگاني براي توليد انرژي الكتريكي محسوب مي شود . اين منبع انرژي از ارزان ترين شيوه هاي توليد انرژي به حساب مي آيد و از منابع پاك و بدون توليدآلاينده است  

امروزه بهره گيري از انرژي هيدروالكتريكي مي تواند 7% انرژي الكتريكي مورد نياز كشوري مانند آمريكا را توليد كند .

 انرژي سوخت هاي زيستي : از مهم ترين سوخت هايي كه بشر از آن استفاده مي كند بنزين است كه از منبع تجديد ناپذير به دست مي آيد  .  استفاده از اين اين سوخت موجب افزايش گازهاي گلخانه اي و آلودگي هاي زيست محيطي مي شود به همين خاطر يكي از مهم ترين مسائلي كه در يافتن انرژي هاي جايگزين وجود دارد جايگزين نمودن بنزين با سوختي است كه هم در سال هاي آينده با مشكل تمام شدن مواجه نباشد و هم پاك باشد و البته توجيه اقتصادي داشتن اين ماده جايگزين نيز بسيار حائز اهميت است .

يكي از گزينه هاي معرفي شده استفاده از مواد زيستي است يعني هر چيزي كه در محيط وجود دارد . در اين ميان گياهان از مناسب ترين موارد هستند كه استفاده از آنها آغاز شده است . پسمانده هاي جنگل ها و گياهان و محصولات كشاورزي يكي از منابع توليد سوخت در نظر گرفته شده اند . مهم ترين نكته اي كه در استفاده از اين سوخت ها وجود دارد اين است كه كربن دي اكسيد حاصل از اين سوخت مجددا وارد چرخه توليد مي شود و در نتيجه اثري بر فرايند گلخانه اي و گرم شدن جهان ندارد .

از مواردي كه در استفاده از از گياهان به عنوان سوخت وجود دارد تبديل به اتانول است كه مشخص شده قابليت هاي لازم براي سوخت بودن را دارا است . امروزه به اين منظور از نوعي گياه جايگزين استفاده مي شود كه يك گونه طبيعي و خودرو است كه در برابر خشكي و كمبود مواد مغذي خاك مقاوم است پس آبياري كمتر و كود كمتر براي پرورش اين گياه لازم است كه اين امر به نوبه خود منجر به كمتر شدن مصرف سوخت هاي فسيلي مي شود . از ساقه اين گياه پس از انجام واكنش هاي شيميايي و افزايش مخمر اتانول توليد مي شود . البته هنوز تا استفاده از اين ماده به دليل هزينه بر بودن اين طرح فاصله زيادي باقي مانده است .

از ديگر گياهاني كه مورد استفاده قرار مي گيرند جلبك ها و خزه ها هستند كه با استفاده از كربن دي اكسيد حاصل از زباله هاي خانگي رشد مي كنند و در نتيجه استفاده از اين سوخت هاي زيستي با كاهش مقدار كربن دي اكسيد وهمچنين بازيافت زباله هاي خانگي همراه است .

انرژي زمين گرمايي : انرژي زمين گرمايي يا ژئو ترمال انرژي است كه از سيال آب داغ يا بخار داغ در اعماق زمين به دست مي آيد . در زمين انرژي بسيار زيادي نهفته است كه بصورت حرارت از اعماق زمين به سطح آن مي رسد . از محاسبات انجام گرفته شده مشخص شده است كه انرژي نهفته در 11 كيلومتر پوسته بالايي زمين پنجاه هزار برابر كل انرژي به دست آمده از سوخت هاي فسيلي است كه البته دستيابي به آن نيز از مسائل اساسي در استفاده از اين انرژي است . براي بهره گيري از اين انرژي نهفته در اعماق زمين بايد چاه حفر شود كه خروج سيال از چاه با انتقال انرژي همراه است . با افزايش عمق زمين درجه حرارت افزايش مي يابد (شيب حرارتي ) ولي از آن جايي كه حفر چاه هاي عميق بيش از سه هزار متر با هزينه هاي بسيار زيادي همراه است امكان دسترسي به اعماق بيشتر وجود ندارد . البته در بسياري از موارد براي استفاده از اين انرژي احتياج به امكاناتي نظير حفر چاه نيز وجود ندارد به طوريكه بشر از ابتداي خلقت از اين منبع استفاده مي كرده است . 

وجود سنگ هاي آتشفشاني , چشمه هاي آب گرم ,‌ آبفشان و بخار فشان و وجود كوه هاي آتشفشاني در يك منطقه از نشانه هايي هستند كه وجود منابع زمين گرمايي را اثبات مي كنند . از اين انرژي بطور مستقيم براي توليد انرژي حرارتي ساختمان ها و صنايعي مانند صنايع كشاورزي ودامپروري و به طور غير مستقيم براي توليد برق استفاده مي كنند .

انرژي هسته اي : در ميان تمام منابع انرژي , انرژي هسته اي تنها منبعي است كه در سطح گسترده مورد استفاده قرار مي گيرد از نظر بسياري از كشورها اين انرژي سالم ترين و ارزان ترين منبع توليد انرژي است ولي مشكل عمده استفاده از اين انرژي پساب هاي پرتوزا است . دفع اين زباله ها به دليل خطرات زيست محيطي فراواني كه به همراه دارند و تا هزاران سال اثرات مخرب خود را از دست نمي دهنديكي از مهم ترين دغدغه هاي كشور هاي استفاده كننده است . درتامين  اين انرژي ماده اوليه اورانيوم است كه با توجه به محدود بودن مقادير اين ماده در جهان استفاده از ساير مواد پرتوزا نيز بايد مورد استفاده قرار بگيرد اين انرژي مي تواند براي تامين گرما و الكتريسيته مورد استفاده قرار بگيرد .

همچنان كه در بالا گفته شد از مزاياي تمامي سوخت هاي نامبرده پاك بودن آنها است كه در مواردي نظير انرژي آب و باد و سوخت هاي زيستي تجديد پذير بودن آنها نيز از مهم ترين عوامل بررسي استفاده از آنها قرار مي گيرد .

از آن جايي كه سوخت هاي فسيلي آلاينده هاي زيادي را به محيط زيست وارد ميكنند در چند دهه اخير اصطلاح انرژي سبز مورد استفاده قرار گرفته است . منظور از انرژي سبز در اغلب موارد انرژي طبيعت دوست است يعني منابعي كه با استفاده از آنها محصولات آلاينده وارد طبيعت نشود . هنگامي كه از انرژي سبز صحبت به عمل مي آيد در اغلب موارد انرژي هاي تجديد پذير و پاك به ذهن مي آيد حال آن كه استفاده از سوخت هاي فسيلي متوقف نشده است و با تمام جايگزين هايي كه براي آنها معرفي شده است هنوز اين سوخت ها اصلي ترين منابع توليد انرژي محسوب مي شوند ( سوخت هاي جايگزين تنها تامين 2% انرژي جهان را بر عهده دارند ) . بخش عمده اي از فناوري سبز در تلاش است تا راهي پيدا كند تا سوخت هاي فسيلي را به سوخت هايي تبديل كنند كه پاك تر باشند . در اين زمينه يكي از فعاليت هايي كه صورت گرفته است تبديل زغال سنگ به گاز طبيعي است كه با اين كار سوخت به دست آمد ههم تميزتر و هم قابل اشتعال تر است و هم مي توان با دفن كربن دي اكسيد در زمين از انتشار اين آلاينده جلوگيري كرد كه اين امر يكي از مهم ترين موفقيت هاي اين طرح است .

در ايران استفاده از چه جايگزين هايي امكان پذير است ؟

كشور ايران بر كمربند خورشيدي زمين قرار دارد و به لحاظ دريافت انرژي خورشيد در بين نقاط جهان در بالاترين رده قرار مي گيرد . يك چهارم مساحت اين كشور را كويرهايي تشكيل داده است كه داراي شدت تابش بيش از 5 كيلو وات ساعت برمترمربع است . ميزان تابش خورشيدي در ايران بين 1800 تا 2200 كيلووات ساعت برمتر مربع در سال تخمين زده شده كه اين مقدار بالاتر از ميزان متوسط جهاني است . به همين دليل استفاده از انرژ ي خورشيد به عنوان يكي از انواع انرژي هاي جايگزين براحتي امكان پذير است و در اين زمينه در كشور فعاليت هايي نظير آبگرمكن هاي خورشيدي و حمام خورشيدي ,‌ متمركزكننده هاي خورشيدي ,‌سردكننده ها و تيوب هاي حرارتي صورت گرفته است كه برخي از آنها هم اكنون در مناطقي مورد آزمايش و بهره برداري مي باشد.

از طرفي موقعيت جغرافيايي كشور به گونه اي است كه در فصول مختلف داراي بادهاي موسمي است و نواحي باد خيز بسياري در كشور وجود دارد كه با تاسيس نيروگاه هاي بادي امكان بهره برداري از اين انرژي فراهم مي شود همانطوري كه نيروگاه هاي بادي منجيل و رودبار سالهاست كه مورد استفاده قرار گرفته است  مي توان چنين نيروگاه هايي را در ساير مناطق راه اندازي كرد .

باز هم موقعيت جغرافيايي خاص ايران امكان استفاده از منابع ديگري را فراهم مي كند .وجود خط ساحلي طولاني و جزاير متعدد , وجود منابع گسترد هجنگل و قرار گرفتن بر كمربند آتشفشاني و لرزه خيز جهان كشور را قادر به بهره برداري از انرژي آب و سوخت هاي گياهي و انرژي زمين گرمايي مي سازد .

بهره گيري از انرژي هسته اي  كه درچند سال اخير يكي از بزرگترين عملكردهاي متخصصان ايراني در زمينه استفاده از انرژي هاي جايگزين مي باشد در كشور صورت گرفته است و اين امر به دليل وجود منابع اورانيوم در حال توسعه است از طرفي چون منابعي ازديگر مواد پرتو زا نيز در كشور وجود دارد و به دليل بومي بودن اين فناوري امكان گسترش استفاده از اين انرژي نيز هست .

نتيجه گيري :

توسعه روز افزون صنايع و افزايش بهاي سوخت هاي فسيلي از يك طرف و آلاينده بودن اين سوخت ها همراه با محدود بودن اين سوخت ها از طرف ديگر موجب شده كه انرژي هاي جايگزين به طور جدي در جوامع مورد بررسي قرار بگيرند .چرا كه استفاده از منابع فسيلي موجب انتشار اكسيدهاي گوگرد و نيتروژن و موادي مانند سرب و ديگر ذرات ريز در هوا مي شود كه عامل بروز بيماري هاي تنفسي و ريوي و در بعضي موارد حتي مرگ شوند . در حالي كه استفاده از انرژي هايي نظير خورشيد ,‌آب و باد , سوخت هاي گياهي , زمين گرمايي و انرژي هسته اي  هيچ يك از اين خطرات را بدنبال ندارد . 

 استفاده از منابع انرژي كه تا حد امكان تجديد پذير باشند و مانع از توليد و انتشار آلاينده ها در محيط زيست شوند از چندين دهه قبل آغاز شده است . در اين ميان انرژي هاي تجديد پذير نامبرده  از مهم ترين گزينه ها هستند كه در برخي از كشورها بهره برداري از بعضي از اين منابع آغاز شده است .

  کشور ما نیز به دلیل موقعیت جغرافیایی خاصی که دارد امکان بهره گیری از تمامی این انرژی ها را داراست پس گسترش فعالیت در این زمینه و اجرای طرح های دقیق باید یکی از اصلی ترین اهداف دولت باشد . 

سایت رشته صنایع شیمیایی...
ما را در سایت سایت رشته صنایع شیمیایی دنبال می کنید

برچسب : نویسنده : علیرضا فرزادنیا chemis بازدید : 260 تاريخ : يکشنبه 9 بهمن 1390 ساعت: 12:6

نظر سنجی

سایت صنایع شیمیایی...

خبرنامه