انرژی تجدید پذیر چیست و منابع اصلی آن کدامند؟ - مجله بای بلاگ

خبرنگاران | سرویس علوم - آیا تا به حال کنجکاو شده اید که واقعا انرژی تجدید پذیر چیست؟ به زبان ساده، انرژی تجدید پذیر در منابعی مانند نور خورشید، هوا و جو زمین و اقیانوس ها پیدا شده اند. این ها بخشی از ساختار فیزیکی سیاره زمین هستند، یعنی به طور مداوم توسط ابزار های طبیعی باز فراوری می شوند. به بیان ساده، این منابع تمام شدنی نیستند. در ادامه با منابع اصلی انرژی تجدید پذیر آشنا خواهید شد.

این منابع پایدار انرژی معمولاً به نام انرژی تجدید پذیر شناخته می شوند، زیرا به عنوان جایگزین سوخت های فسیلی سنتی از قبیل نفت و زغال سنگ مورد توجه قرار گرفته اند. البته نمی توان گفت که یک منبع انرژی، فقط به دلیل قابلیت تجدید پذیری، 100 درصد از لحاظ محیط زیستی ایمن است. برای مثال سد ها نیروی جنبشی آب را کنترل می نمایند، اما ممکن است به ماهی ها و حیات وحش نیز صدمه بزنند.

فواید منابع انرژی تجدید پذیر

با این وجود، منابع انرژی جایگزین تأثیرات محیط زیستی بسیار کمتری نسبت به سوخت های فسیلی دارند. به همین دلیل منابع انرژی تجدید پذیر اهمیت بسیار فراوانی دارند. آن ها انسان را به دنیای که دارای آلودگی کمتری است، وارد می نمایند. حتی اگر انسان با تهدید تغییرات اقلیمی هم رو به رو نگردد، به حدأقل رساندن آلودگی در سلامت انسان و محیط زیست نقشی اساسی ایفا می نماید. همچنین هر چیزی که برای محیط زیست مفید باشد، تأثیرات مفید فزاینده ای بر صاحب خانه ها و کسب و کار ها هم خواهد داشت. امروزه در بسکمک از نقاط دنیا، به ویژه نیروی خورشیدی و بادی ارزان تر از سوخت های فسیلی هستند و قیمت ها هر سال کاهش پیدا می نمایند.

پس انرژی تجدید پذیر چگونه عمل می نماید؟ در اینجا به منابع انرژی تجدید پذیر نگاهی می اندازیم. این منابع می توانند به صورت مستقیم یا غیرمستقیم گام های انسان را به سوی خلق دنیای سبز و مبارزه با گرمایش دنیای استوارتر سازند. گذشته از حرارت مرکزی زمین و هیدروژن، خورشید نقش قابل توجهی در هر یک از انواع انرژی تجدید پذیر مورد بحث ایفا می نماید.

منابع انرژی تجدید پذیر؛ سبز و پاک

انرژی خورشیدی

نور خورشید یک منبع تجدید پذیر است و کاربرد مستقیم آن از طریق کنترل انرژی خورشید حاصل می گردد. به این دلیل، تنوعی از فناوری های انرژی خورشیدی برای تبدیل انرژی و نور خورشید به گرما، روشنایی، آب گرم، برق و سیستم های سرمایش کسب و کار ها و صنایع وجود دارند.

سیستم های فتو ولتایک نور خورشید را به واسطه سلول های خورشیدی به برق تبدیل می نمایند. سیستم های آب گرم خورشیدی را می توان با گردش دادن آب از میان گیرنده های خورشیدی مسطح، برای گرمایش ساختمان ها به کار گرفت. ظرف های آینه ای که بر جوشاندن آب در ژنراتور بخار مرسوم تمرکز نموده اند، می توانند از طریق جمع کردن گرمای خورشید به فراوری برق بپردازند. ساختمان های تجاری و صنعتی نیز می توانند برای برآوردن احتیاج های بیشتری از قبیل تهویه، گرمایش و سرمایش از انرژی خورشیدی استفاده نمایند. پایان، طراحی های معماری متفکرانه می توانند به صورت منفعلی از خورشید به عنوان منبع نوری گرمایش و سرمایش بهره ببرند. صاحب خانه ها، کسب و کار ها و نهاد های دولتی می توانند به طرق گوناگونی که در ادامه خواهد آمد، از مزایای انرژی خورشیدی بهره برداری نمایند: نصب سیستم خورشیدی خانگی یا پنل های خورشیدی تجاری؛ ساخت یا تکمیل ساختمانی جهت ثبت آب گرم خورشیدی، سیستم های سرمایش یا تهویه؛ طراحی ساختار خراشی که از ویژگی های طبیعی خورشید برای گرمایش و نور منفعل بهره می گیرد.

مهار باد

باد را می گردد شکلی از انرژی خورشیدی دانست، زیرا گرمایش و سرمایش نامساعد جو زمین (و گردش زمین و دیگر عوامل توپوگرافیکی) باعث پیدایش باد ها می گردد. جریان باد را می توان از طریق توربین بادی مهار و به برق تبدیل کرد. در مقیاس کوچکتری، آسیاب های بادی امروزه هم در پمپاژ آب در مزارع کاربرد دارند. سیستم های فراوری نیروی بادی درجه تجاری برای تأمین احتیاج های انرژی تجدید پذیر بسکمک از سازمان ها در دسترس هستند.

توربین های بادی خاصی، برق الحاقی به ذخیره الکتریکی موجود را فراوری می نمایند. هنگام وزش باد، نیروی فراوریی سیستم به جبران احتیاج استفاده از برق ذخیره شده می پردازد. مزارع بادی در مقیاس مطلوب، برقی را که در بازار های فروش عمده نیرو می توان فروخت، فراوری می نمایند.

حرارت مرکزی زمین؛ نیروی نشأت گرفته از زمین

انرژی ژئوترمال از گرمای مرکزی زمین نشأت می گیرد. این گرما می تواند از نزدیکی سطح زمین یا از صخره های گرم و مخازن آب گرمی که در اعماق چندین و چند کیلومتری زمین قرار دارند، ناشی شوند. واحد های نیروی حرارتی زمین، این منابع گرم را کنترل نموده و از این طریق به فراوری برق می پردازند. در مقیاس بسیار کوچکتری، سیستم پمپاژ گرمای حرارت مرکزی زمین از دمای پایدار زمین، که تنها در عمق 10 پایی زمین واقع شده است، استفاده نموده و آن را برای گرمایش ساختمان مجاور در فصل زمستان یا سرمایش فصل تابستان ذخیره می نماید.

انرژی ژئوترمال را می توان در مقیاسی عظیم، بخشی از استفاده تجاری چاره سازی انرژی یا بخشی از یک تمرین پایدار در سطح منطقه ای دانست. استفاده مستقیم از انرژی حرارت مرکزی زمین شامل گرمایش ساختمان های اداری یا واحد های صنعتی، کمک به رشد گیاهان گلخانه ای، گرمایش آب در کشتزار های ماهی، و کمک رسانی به فرآیند های صنعتی متنوع (برای مثال، پاستوریزه کردن شیر) می گردد.

از توربین آبی تا هیدرو الکتریسیته

نیروگاه های آبی اختراع جدیدی نیستند، و چرخ های آبی که در آمریکای قدیم برای راه اندازی آسیاب غلات و کارخانه اره کشی استفاده می شد، اکنون به عنوان مکان های تاریخی دیدنی و موزه ها ایفای نقش می نمایند. امروزه انرژی جنبشی رودخانه های جاری به روش های کاملاً متفاوتی مهار و به هیدرو الکتریسیته تبدیل می گردد. شاید شناخته شده ترین نیروی هیدرو الکتریکی توسط سیستمی فراوری می گردد که در سد ها کار گذاشته شده است. این سد ها به منظور انبار آب در مخازنی راه اندازی شده اند که در صورت رها کردن آب، جریان حاصل از آن، توربین ها را برای فراوری برق به چرخش درمی آورد.

این پدیده به نام نیروگاه آبی ذخیره پمپاژ شناخته می گردد. در این نیروگاه ها، آب در بین انبار های پایینی و بالایی در گردش است تا فراوری برق در میان اوقات کم مصرف و اوج مصرف کنترل گردد.

ساخت نیروگاه روی رودخانه ها یکی از انواع دیگر این نیروگاه هاست. در این روش مقداری از جریان رودخانه از طریق یک کانال مهار می گردد و به سد احتیاجی نیست. از نظر اندازه می توان واحد های صنعتی نیروگاه آبی را از پروژه های عظیمی مانند سد هوور آمریکا تا سیستم های نیروگاه آبی کوچک تقسیم کرد.

طبیعتاً استفاده مستقیم از نیروی هیدروالکتریکی به موقعیت جغرافیایی بستگی دارد. با فرض وجود و دسترس پذیری یک منبع آبراهه قابل اتکا می توان واحد های هیدروالکتریکی کوچک را راه اندازی کرد و برق را برای مزارع و عملیات های دامپروری یا شهرداری های کوچک ذخیره نمود. شهر های کوچک می توانند انرژی آبراهه های محلی را با ساخت سیستم های نیروگاه هیدروالکتریکی متوسط کنترل نمایند.

نیروی برگرفته از اقیانوس

اقیانوس دو نوع انرژی را برای استفاده انسان فراوری می نماید: انرژی حرارتی ناشی از گرمای خورشید و انرژی مکانیکی ناشی از حرکت جزر و مد و امواج. انرژی حرارتی اقیانوس را با استفاده از تعدادی از سیستم های متکی به سطح گرمای دمای آب، به برق تبدیل می نمایند. اما انرژی مکانیکی اقیانوس، جزر و مد های کشندی ناشی از گردش زمین و تأثیرات گرانشی ماه را کنترل می نماید. انرژی حاصل از امواج ناشی از باد ها را نیز می توان تبدیل و جهت کمک به کاهش هزینه های برق خانوار ها مورد استفاده قرار داد.

فناوری های کمتر توسعه یافته دیگری نیز برای کنترل جریان ها و باد های اقیانوسی و شیب شوری به عنوان منابع تبدیل نیرو، وجود دارند. آب های سرد واقع در اعماق زیرین اقیانوس را می توان برای سرمایش ساختمان ها (با آب نمک زدایی شده که معمولاً به عنوان محصول جانبی فراوری می گردد) استفاده کرد. جوامع ساکن جوار دریا می توانند روش های فوق مهار انرژی طبیعی اقیانوس را به کار گرفته و نیروی شهری و انرژی مورد احتیاج خود را تأمین نمایند.

انرژی اقیانوس یک منبع در حال رشد فراوری انرژی جایگزین است. با توجه به اینکه بیش از 70 درصد سطح کره زمین را آب فرا گرفته است، چنین به نظر می رسد که آینده این نوع از انرژی نوید بخش، وابسته به موقعیت جغرافیایی و رهنمود های منظم است.

دیگر منابع انرژی جایگزین

هر دو نوع انرژی تجدید پذیر بخش قبل را باید با استفاده از ابزار های مکانیکی و نه کنترل فرآیندی طبیعی، فراوری کرد. انرژی زیستی نوعی از انرژی تجدید پذیر است که از توده های زیستی حاصل آمده و در فراوری گرما، برق و سوخت های مایعی مانند اتانول و دیزل زیستی مورد استفاده حمل و نقل، کاربرد دارد.

توده زیستی (بیومس) به هر ماده ارگانیک حاصل از گیاهان یا حیواناتی که تازه مرده اند، اشاره دارد. هرچند دی اکسید کربن ناشی از استفاده از انرژی زیستی تقریباً با سوخت های فسیلی یکسان است، اما گیاهان جایگزین رشد نموده به عنوان توده زیستی، معادل همان مقدار CO2 را از جو زمین خارج می نمایند. پس می توان نتیجه گرفت که توده های زیستی از تأثیرات محیط زیستی نسبتاً خنثی برخوردارند.

سیستم های گوناگونی، از سوزاندن مستقیم توده زیستی تا مهار و استفاده از گاز متان ناشی از تجزیه طبیعی مواد ارگانیک، برای فراوری این نوع از الکتریسیته وجود دارند.

اما انرژی زیستی را چگونه مورد استفاده قرار می دهند؟ کسب و کار ها یا سازمان های حمل و نقل محصولات یا عموم مردم می توانند ناوگان خود را با خودرو هایی تعویض نمایند که از سوخت های زیستی از قبیل: اتانول یا دیزل زیستی استفاده می نمایند.

امکانات کارخانه ای را می توان به سوخت توده زیستی مجهز کرد تا بخار مورد احتیاج توربین مولد برق را تأمین کند. در بعضی موارد، این فرآیند با نیرورسانی به امکانات و گرمایش آن، هدفی دوگانه را محقق می سازد. برای مثال، می توان در کارخانه ساخت کاغذ از زباله چوب برای فراوری برق و از بخار برای گرمایش استفاده کرد. عملیات مزرعه می تواند زباله را از حیوانات اهلی گرفته و با استفاده از سیستم های کوچک و مدولار به برق تبدیل کند. شهر ها می توانند گاز متان فراوریی تجزیه بی هوازی دفن زباله های ارگانیک را مهار نموده و به عنوان سوخت فراوری برق از آن استفاده نمایند.

هیدروژن؛ انرژی فراوان و آلودگی اندک

هیدروژن ساده ترین (تشکیل شده از یک پروتون و یک الکترون) و فراوانترین عنصر موجود در دنیا است. اما این عنصر به طور طبیعی به اندازه گاز در زمین واقع نمی گردد. در عوض آن را در ترکیبات ارگانیک (هیدروکربن هایی مانند گازولین، گاز طبیعی، متانول و پروپان) و آب می توان یافت. همچنین در شرایط خاصی می گردد هیدروژن را به واسطه بعضی از خزه-های دریایی و باکتری هایی که از نور خورشید به عنوان منبع انرژی استفاده می نمایند، فراوری کرد. هیدروژن حاوی انرژی فراوانی است، اما میزان فراوری آلودگی آن در هنگام اشتعال صفر و یا بسیار اندک است. از دهه 1950، هیدروژن مایع را برای پرتاب شاتل فضایی و دیگر راکت ها به فضا مورد استفاده قرار داده اند. سلول های سوختی هیدروژن، انرژی شیمیایی بالقوه آن را به برق تبدیل می نمایند و یگانه محصول جانبی آن نیز آب خالص و گرما است.

به هر حال، تجاری سازی این سلول های سوختی به عنوان منبع عملی انرژی سبز احتمالاً تا زمان کاهش هزینه ها و بهبود سطح ماندگاری آن محدود خواهد ماند. تقریباً تمام هیدروژن مورد استفاده ایالات متحده در صنعت پالایش نفت، فلزسازی، فراوری کود شیمیایی و پردازش غذا ها به کار برده می گردد. علاوه بر آن، سلول های سوختی هیدروژن در اوقاتی که اتم های هیدروژن و اکسیژن برای فراوری برق ترکیب می شوند، به عنوان منبع انرژی عمل می نمایند. همچنین در حال حاضر تعداد چند صد کامیون هیدروژن سوز در ایالات متحده وجود دارند. البته همین که هزینه فراوری سلول سوختی کاهش یافت و تعداد ایستگاه های سوخت-گیری افزایش یافت، می توان تعداد این خودرو ها را نیز افزایش داد. دیگر کاربرد های عملی این نوع از انرژی تجدید پذیر عبارتند از: سلول های سوختی عظیم فراوری نماینده برق اضطراری ساختمان ها و مکان های دورافتاده، خودرو های دارای موتور الکتریکی و کشتی های دریایی که از سلول های سوختی هیدروژن استفاده می نمایند.

mahsanblog.ir: مهسان بلاگ | سیستم مدیریت محتوای مهسان

1com.ir: مجله کامپیوتر | مجله کاربردی فناوری در صنعت گردشگری

heevblog.ir: هیو بلاگ | سیستم مدیریت محتوای هیو بلاگ

dabiblog.ir: دَبی بلاگ، سیستم مدیریت محتوای دَبی

persinablog.ir: پرسینا بلاگ، سیستم مدیریت محتوا پرسینا