انرژی ها




انرژی توانایی انجام دادن کار است. انرژی می تواند چیزی را جابجا کند یا ماده ای را دگرگون کند. انرژی می تواند بصورت های گرمایی، الکتریکی، شیمیایی، هسته ای، تابشی، جنبشی یا اندوخته ای (پتانسیل) باشد. انرژی هرگز نابود نمی شود، بلکه از صورتی به صورتی دیگر در می آید. بسیاری از دستگاه هایی که برای آسان کردن کارها از آن ها بهره می گیریم، صورتی از انرژی را به صورتی دیگر در می آورند. آدمی همواره کوشیده است که به منابع انرژی گوناگونی دست پیدا کند که همگی از خورشید سرچشمه می گیرند.


ماده و انرژی
جهان ما، از ماده و انرژی درست شده است. آنچه در پیرامون خود می بینیم، ماده است و آنچه بر ماده اثر می کند و باعث جابجایی یا دگرگونی آن می شود، انرژی است. برای نمونه، آب نوعی ماده است و انرژی نور خورشید یا گرمای آتش آن را به صورت بخار در می آورد و از سطح مایع به بالا جابجا می کند. ماده جرم و حجم دارد و به بیان ابوریحان بیرونی بسوده می شود»، یعنی می توان آن را لمس و احساس کرد، اما انرژی اندکی مرموز است و جرم و حجم ندارد. انرژی درون ماده وجود دارد و از ماده ای به ماده ای دیگر جابجا می شود، اما ما، نمی توانیم آن را به مانند آب احساس کنیم.

انرژی را از روی پیامدهایش می توان شناخت. انرژی می تواند:
۱. چیزی را جابجا کند.
۲. چیز ساکن را به حرکت در آورد.
۳. چیز در حرکت را ساکن کند.
۴. سوی حرکت چیزی را تغییر دهد.
۵. سرعت جابجایی را کاهش یا افزایش دهد.
۶. ظاهر چیزی را دگرگون کند.
۷. حجم چیزی را تغییر دهد.
۸. دمای چیزی را بالا یا پایین ببرد.

با این که ماده و انرژی ویژگی های متفاوتی دارند، به یکدیگر وابسته اند. آلبرت اینشتین، فیزیکدان آلمانی، رابطه بین ماده و انرژی را به صورت فرمول بسیار شناخته شده E=mC2 بیان کرد که در آن، E مقدار انرژی، m مقدار ماده (جرم) و C سرعت نور است. چون مقدار مجذور سرعت نور (C2) بسیار بزرگ است، بر پایه این فرمول، مقدار اندکی از ماده می تواند به مقدار بسیار زیادی انرژی تبدیل شود و اگر بخواهیم ماده را از انرژی به دست آوریم، به انرژی بسیار زیادی نیاز داریم. از اینرو، در واکنش های هسته ای و شیمیایی مجموع جرم فرآورده های واکنش از مجموع جرم عامل های واکنش ممکن است کمتر باشد. این جرم کاهش یافته به انرژی تبدیل می شود که بطور معمول به صورت انرژی گرمایی آزاد می شود.

کار و انرژی
برای پی بردن به مفهوم درست انرژی، باید تعریف علمی کار را بدانیم. فکر کردن به یک موضوع علمی یا ایستادن در صف اتوبوس از نظر علمی کار به شمار نمی آید. بر پایه تعریف دانشمندان علمی فیزیک، هنگامی کار انجام می شود که ماده ای که در برابر آن مقاوتی هست، جابجا شود. اگر شما چیزی را از روی زمین بلند کنید، میخی را با چکش در چوبی بکوبید و یا فنری را بکشید، از نظر فیزیکدان ها، کاری انجام داده اید. شما کیف را در برابر نیروی گرانش زمین، میخ را در برابر اصطکاک چوب و فنر را در برابر نیروی مقاومت آن، جابجا کرده اید. شما برای انجام این کارها انرژی مصرف می کنید.
اکنون بار دیگر به کاری که با چکش روی میخ انجام داده اید دقت کنید. هنگامی که شما چکش را بر خلاف جهت نیروی گرانش بالا می برید، کار انجام می دهید. کار انجام شده روی چکش به صورت انرژی در آن اندوخته می شود که آن را انرژی اندوخته ای یا پتانسیل، می گوییم. هرچه وزن یک چیز بیشتر و فاصله آن از سطح زمین بیشتر باشد، انرژی اندوخته ای آن بیشتر است. هنگامی که چکش را بر میخ فرود می آوریم، انرژی اندوخته ای آن به انرژی جنبشی (حرکتی) تبدیل می شود و این انرژی بر اصطکاک چوب چیره می شود و با جابجایی میخ در چوب، کار انجام می دهد.
اندازه انرژی جنبشی به جرم جسم و سرعت آن بستگی دارد. در کار فروبردن میخ در چوب، وزنه چکش است که کار انجام می دهد. اگر چکش به آرامی روی سر میخ گذاشته شود، نمی تواند آن را در چوب فرو ببرد. اما اگر سرعت آن دو یا سه برابر شود، میزان انرژی جنبشی آن و در نتیجه مقدار کاری که می تواند انجام دهد، چهار برابر یا نه برابر می شود. همچنین اگر سنگ بزرگی که در فاصله کافی بر بالای میخ نگه داشته است، رها شود، می تواند کار انجام دهد و میخ را در چوب فرو ببرد.
هر چه جرم سنگ بیشتر باشد، کار بیشتری انجام می دهد.
انرژی اندوخته ای (پتانسیل) در سه دسته گرانشی، کش سانی و شیمیایی بررسی می شود. انرژی گرانشی هنگامی در چیزی اندوخته می شود که آن چیز را از سطح زمین بالا ببریم. هر چه جرم آن بیشتر و از سطح زمین بالاتر باشد، انرژی گرانشی بیشتری خواهد داشت. انرژی اندوخته شده در یک فنر یا کش لاستیکی تیرکمان را انرژی کش سانی می گویند که میزان آن به سختی فنر یا کش و تغییر طول آن بستگی دارد. انرژی شیمیایی، انرژی اندوخته شده در پیوندهای شیمیایی بین اتم هاست که هنگام شکسته شدن پیوند ها آزاد می شود.

صورت های گوناگون انرژی
انرژی به صورت های گوناگون، وجود دارد؛ انرژی گرمایی، انرژی الکتریکی، انرژی شیمیایی، انرژی هسته ای، انرژی تابشی و انرژی جنبشی آب و باد.
۱. انرژی گرمایی یکی از صورت های بسیار آشنای انرژی است که از انرژی جنبشی ذره های سازنده ماده بر می خیزد. هر چه جنبش این ذره ها بیشتر باشد، انرژی گرمایی و دمای ماده بیشتر است. این انرژی می تواند کار انجام دهد. برای نمونه، می تواند دمای آب را بالا ببرد و آن را به صورت بخار درآورد. اگر بخار در ظرف بسته ای تولید شود، فشار زیادی به دیواره ظرف وارد می کند. این فشار می تواند کار انجام دهد. برای نمونه، توربین یک نیروگاه تولید برق را به کار اندازد. از این راه، انرژی گرمایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.
۲. انرژی الکتریکی یکی از پرکاربردترین صورت های انرژی است که از جنبش الکترون ها و جابجایی آن ها بر می خیزد. الکترون ها از ذره های سازنده اتم ها هستند که بار منفی دارند و جابجایی آزادانه آن ها در فها باعث فراهم شدن جریان الکتریسیته می شود. ما با کمک دستگاه هایی به نام ژنراتور یا باتری باعث جابجایی الکترون ها و تولید جریان الکتریکی می شویم. نیروی مورد نیاز برای کار کردن ژنراتور از چرخش توربین و نیروی مورد نیاز برای تولید جریان الکتریکی در باتری از مواد شیمیایی ویژه به دست می آید.
۳. انرژی شیمیایی در هر ماده ای که بتواند کاری انجام دهد، اندوخته شده است. برای نمونه، آمیزه ای از مواد شیمایی که باروت یا دینامیت را می سازند، می توانند سنگ های بزرگ را خرد کنند. پس انرژی شیمیای دارند. بنزین نیز انرژی شیمیایی دارد، زیرا می تواند خودروها را به راه اندازد. نفت، الکل، زغال سنگ و گاز طبیعی همگی انرژی شیمیای دارند. اما انرژی آن ها باید در جریان واکنش های شیمیایی آزاد شود و بصورت دیگری از انرژی درآید. در جریان این واکنش ها برخی پیوندهای پرانرژی می شکنند و پیوندهای تازه ای به وجود می آید که انرژی کمتری دارند. بنابراین، مقداری انرژی آزاد می شود که ما به کمک دستگاه های گوناگون آن را به صورت های دیگری در می آوریم و از آن ها بهره مند می شویم.

۴. انرژی تابشی از تغییر جای بارهای الکتریکی یا تغییر میدان های مغناطیسی یا الکتریکی بوجود می آید. جنبش این بارها و تغییر میدان ها، موج هایی را پدید می آورد که به آن ها موج های الکترومغناطیسی می گویند. نور» بخشی از این موج هاست. موج ها رادیویی، پرتوهای فروسرخ، فرابنفش، ایکس و گاما، بخش های دیگری از موج های الکترومغناطیسی هستند که همگی می توانند کار انجام دهند. برای نمونه، نور در باتری خورشیدی به الکتریسیته تبدیل می شود و دستگاه های الکتریکی را به راه می اندازد. موج های رادیویی در دستگاه رادیو به جریان الکتریکی تبدیل می شوند. پرتوهای گاما می توانند آب را گرم کنند. پرتوهای دیگر را نیز می توانیم با کمک دستگاه های ویژه برای انجام دادن کار به کار بگیریم.
۵. انرژی هسته ای از ذره های سازنده هسته اتم ها بر می خیزد. هسته اتم ها از نوترون و پروتون درست شده است. همانگونه که جاذبه بین اتم ها پدیدآورنده انرژی شیمیایی است، جاذبه بین ذره های درون هسته نیز انرژی هسته ای را پدید می آورد. برخی از اتم ها بطور خود به خود، آرایش دیگری پیدا می کنند یا برخی از ذره های سازنده خود را از دست می دهند و در نتیجه انرژی آزاد می کنند. برای نمونه، هسته رادیوم خود به خود دو پروتون و دو نوترون از دست می دهد و پرتو گاما (تابش الکترومغناطیسی) آزاد می کند. این ذره ها و پرتوها، انرژی را از هسته بیرون می آورند و در نتیجه هسته سبک تر و پایدارتر می شود.
انرژی هسته ای را بطور مصنوعی نیز می توان آزاد کرد! برای این کار دو روش وجود دارد؛ در روش نخست، هسته برخی از اتم های سنگین، ماند اورانیوم، را با نوترون ها بمبارن می کنند تا در پی برخورد نوترون ها به هسته اتم ها نوترون های بیشتری آزاد شود. نوترون های آزاد شده به هسته های دیگری برخورد می کنند و مقدار زیادی انرژی و نوترون از آن ها آزاد می کنند. در روش دوم، که به جوش هسته ای شناخته می شود، هسته های سبک برای بوجود آوردن هسته های سنگین به کار می روند که با آزاد کردن مقدار زیادی انرژی همراه است. نمونه طبیعی این واکنش در خورشید رخ می دهد که اتم های سبک هیدروژن به اتم های سنگین تر هلیوم تبدیل می شوند. در نتیجه این دگرگونی، انرژی زیادی آزاد می شود که بصورت پرتوهای نور و موج های فرابنفش و فروسرخ، به زمین می رسد.

از صورتی به صورتی
یکی از دانستنی های سودمند درباره انرژی این است که می توان آن را از صورتی به صورتی دیگر درآورد. این دگرگونی همواره رخ داده و هنوز هم در زندگی روزانه ما رخ می دهد. فردی که در یا پنجره ای را باز می کند، انرژی شیمیایی اندوخته شده در ماهیچه هایش را به کار می گیرد. این انرژی به انرژی کش سانی رشته های ماهیچه ای تبدیل می شود. انرژی کش سانی ماهیچه، نیرویی به استخوان ها وارد می کند که باعث حرکت آن ها می شود. آن نیرو از دست به در یا پنجره وارد می شود و آن را باز می کند. اگر آن در یا پنجره به دیوار برخورد کند، بخشی از انرژی وارد شده به آن به انرژی صورتی تبدیل می شود. بخشی از انرژی همواره به صورت انرژی گرمایی در می آید که هر چند در این مورد بسیار اندک است، در جاهایی مانند گرمای موتور، گرمای لنت ترمز و گرمای گلوله تفنگ، به آسانی می توان آن را تشخصی داد.
بیشتر دستگاه هایی که آدمی ساخته است، به شیوه ای با دگرگونی انرژی از صورتی به صورتی دیگر کار می کنند. نمونه ساده آن آونگ» است. هنگامی که وزنه آونگ در حرکت رفت و برگشت خود به بالاترین بلندی می رسد، همه انرژی آن از نوع اندوخته ای گرانشی است. هنگامی که وزنه آونگ به پایین حرکت می کند، انرژی اندوخته ای آن به انرژی جنبشی تبدیل می شود. در ادامه حرکت وزنه به بالا، بار دیگر انرژی جنبشی آن کاهش می یابد و بر انرژی اندوخته ای آن افزوده می شود. در این رفت و برگشت، بخشی از انرژی بر اثر اصطکاک و مقاومت هوا از آونگ گرفته می شود که به صورت گرما به هوا وارد می شود.
اکنون درآمدن انرژی از صورتی به صورت دیگر را در دستگاه پیچیده ای مانند تلفن در نظر بگیرید. گوشی تلفن یک بخش دهنی و یک بخش گوشی دارد. هنگامی که کسی با تلفن صحبت می کند، انرژی شیمیایی را برای بیرون راندن هوا از شش هایش و جابجایی لب ها و فک هایش به کار می گیرد. موج های صدایی که تولید می شود، با دیافراگم (صفحه فی نازکی) که در بخش دهنی وجود دارد، برخورد می کند و آن را به نوسان در می آورد. این نوسان به دانه های کوچک زغال، که زیر دیافراگم جای دارند، فشار می آورد و باعث می شود مقاومتشان در برابر جریان الکتریکی ضعیفی که از آن ها می گذرد، بر پایه الگوی موج های صدا تغییر کند. بنابراین، موج های صدا باعث بوجود آمدن الگویی از جریان الکتریکی می شوند که به گوشی گیرنده می رسد. در آن گوشی، جریان الکتریکی باعث می شود یک آهن ربای الکتریکی، دیافراگم بخش گوشی را به نوسان در آورد و صدای گوینده بازسازی شود.
درآمدن انرژی از صورتی به صورت دیگر از قانون پایستگی انرژی پیروی می کند. بر پایه این قانون انرژی هیچگاه از بین نمی رود و خود به خود پدید نمی آید، بلکه از صورتی به صورت دیگر در می آید. بنابراین، مقدار کل انرژی جهان ثابت است. هنگامی که شخصی کاری انجام می دهد، از توانایی اش در انجام دادن کار، یعنی انرژی آن، کاسته می شود و به همان اندازه به انرژی چیز دیگری افزوده می شود. برای نمونه، هنگامی که چیزی را بر سطح شیب دار بالا می بریم، بر انرژی اندوخته ای گرانشی آن افزوده می شود. هنگامی که آن چیز را رها می کنیم تا به پایین بلغزد، از انرژی اندوخته ای آن کاسته و بر انرژی جنبشی آن افزوده می شود. انرژی جنبشی نیز در جریان پایین آمدن آن چیز و در نتیجه اصطکاک به گرما تبدیل می شود.

سرچشمه انرژی
خورشید، سرچشمه اصلی انرژی کره زمین است. برپایه نظریه ماکس پلانک (۱۹۷۴ – ۱۸۵۸ میلادی)، فیزیکدان آلمانی، انرژی خورشید از بسته های کوچکی به نام کوانتوم درست شده است. انیشتین بسته های کوچک انرژی نورانی را فوتون» نامید. فوتون ها، که از خورشید یا سرچشمه های نور برمی خیزند در پی برخورد با چیزها، بازتابش می شوند و به چشم ما می رسند و باعث دیدن آن چیزها می شوند. فوتون ها می توانند در اشیاء جذب شوند و دمای آن ها را بالا ببرند یا دگرگونی فیزیکی یا شیمیایی در آن ها پدید آورند. فوتون ها می توانند باعث ساختن مواد تازه ای نیز شوند. گیاهان با کمک فوتون ها می توانند از آب و دی اکسید کربن مواد گوناگونی بسازند که باعث رشد آن ها می شود و غذای انسان ها و جانوران را فراهم می کنند.
ما انسان ها با خوردن مواد گیاهی و جانوری، انرژی شیمیایی نهفته در آن ها را دریافت می کنیم و طی فرآیندهای پیچیده ای، انرژی آن ها را آزاد می کنیم. بخشی از این انرژی برای ساختن بافت های تازه و نوسازی بدن، و بخشی از آن را برای انجام کارهایمان بکار می رود. هنگامی که بخشی از بدنمان را حرکت می دهیم، بخشی از انرژی شیمیایی را در سلول های عصبی به انرژی الکتریکی تبدیل می کنیم تا پیام عصبی به ماهیچه ها برسد. بخش دیگر برای منقبض شدن سلول های ماهیچه ای بکار می رود که جابجایی استخوان ها و سرانجام حرکت اندام ها را به همراه دارد. بخشی از انرژی نیز به صورت گرما آزاد می شود.
هنگامی که جانوران و گیاهان می میرند، پیکر آن ها از هم می پاشد و انرژی شیمیایی اندوخته شده در پیوندهای شیمیایی بین اتم های آن ها آزاد می شود. مواد برجای مانده از این فرایند، بصورت مواد معدنی بخشی از خاک می شود و بار دیگر به پیکر گیاهان و جانوران وارد می شود. اما در گذشته های دور، پیکر برخی از جاندران پس از انباشته شدن روی هم و در پی فشار و گرمای زیاد، به موادی مانند نفت وگاز و زغال سنگ دگرگون شد و اکنون بصورت سوخت های فسیلی بهره برداری می شوند. این سوخت ها فسیلی که انرژی اندوخته ای شیمیایی را با خود دارند، در خودروها به انرژی جنبشی و در نیروگاه ها به انرژی الکتریکی تبدیل می شوند.

انرژی های ناپایدار
انرژی های ناپایدار یا نونشدنی (تجدید ناپذیر) به آن دسته از انرژی ها گفته می شود که پس از به کارگیری آن ها برای انجام کارها، دیگر نمی توانیم از آن ها بهره بگیریم! برای نمونه، هنگامی که سوخت در خودرو می سوزد، بخشی از آن برای جابجایی خودرو به کار می رود و بخش زیادی از آن بصورت گرما در طبیعت رها می شود. بنابراین، هر چند انرژی از بین نمی رود، انرژی که بتواند کار سودمندی انجام دهد، از دسترس ما دور می شود. انرژی نهفته در سوخت های فسیلی، یعنی نفت، گاز و زغال سنگ، از این دست است.
۱. زغال سنگ نزدیک ۸۸ درصد سوخت های فسیلی جهان را تشکیل می دهد و برآورد می شود که ۱۱۲۰۰ میلیارد تن زغال سنگ در جهان وجود دارد. از این همه، تنها ۴ هزار تن را می توان برای انجام کار سودمند بکار گرفت، چرا که درصد کربن همه زغال سنگ ها یکسان نیست. زغال سنگ را می توان بعنوان سوخت بکار برد یا آن را به صورت کک درآورد که در صنعت ذوب آهن کاربرد زیادی دارد.
۲. نفت یکی از مهمترین منبع های انرژی جهان است که میزان مصرف آن روز به روز در حال افزایش است، بطوری که از سال ۱۳۵۵ تا ۱۳۷۴ از ۸.۱۷۷ میلیون بشکه در روز به ۵۸۴ میلیون بشکه در روز افزایش یافته است! این ماده انرژی زا از ته نشینی پیکر جانداران تک سلولی در بستر دریا و در نتیجه فشار و گرمای لایه های بالایی بوجود می آید. از نفت خام، فرآورده هایی مانند بنزین و گازوییل نیز بدست می آید.
۳. گاز طبیعی بعنوان سوخت خانگی و در نیروگاه های تولید برق بکار گرفته می شود. گاز طبیعی یکی دیگر از فرآورده های فرآیند تولید نفت از پیکر جاندران تک سلولی است که همراه نفت خام یا در نزدیکی آن یافت می شود. میزان گاز طبیعی جهان نزدیک ۸۵ میلیارد مترمکعب برآورد شده است که نزدیک ۷.۱۳ میلیارد مترمکعب آن در ایران جای دارد! ایران از این نظر جایگاه نخست جهان را دارد.
سوخت های فسیلی به ما گرما و روشنی می بخشند و خودروها، کشتی ها، قطارها و هواپیماها را به پیش می رانند. آن ها منبع انرژی بسیاری از کارخانه ها و نیروگاه های تولید برق نیز هستند. با این همه، سوخت های فسیلی باعث آلودگی هوا می شوند و آلودگی هوا به سلامت انسان و دیگر موجودات ساکن در کره زمین، آسیب های زیادی می رساند. سوخت های فسیلی باعث افزایش میزان دی اکسیدکربن در هوا نیز می شوند که گرم شدن جهانی آب و هوا را به همراه داشته است. از این رو، در این چند ساله به صرفه جویی در مصرف سوخت های فسیلی و بهره گیری از دیگر منابع انرژی بیش از پیش توجه شده است.

انرژی های پایدار
انرژی های پایدار یا نوشدنی (تجدید پذیر) به آن دسته از انرژی ها گفته می شود که پس از بکارگیری آن ها برای انجام کارها، بار دیگر می توانیم از آن ها بهره بگیریم. انرژی های نهفته در وزش باد، جریان آب، گرمای درونی زمین، جزر و مد، موج های دریا، پرتوهای خورشیدی و توده زنده، از انرژی های پایدار و تجدید پذیر هستند که تا خورشید و ماه و زمین وجود دارد، می توانیم از آن ها بهره گیریم. این منابع انرژی به آلودگی های زیست محیطی نمی افزایند و از نخستین انرژی هایی بوده اند که انسان از آن ها بهره برداری کرده است.
۱. انرژی باد می تواند با برخورد به بادبان یک قایق، آن را به پیش براند. همچنین، می تواند پروانه یک توربین بادی را بچرخاند و باعث چرخش محور ژنراتور و سرانجام تولید برق شود. بیش از ۲۰۰ هزار توربین بادی در جای جای جهان در چرخش هستند که تنها از ۵۰ هزار از آن ها برای تولید برق بهره می گیرند. توربین های دیگر برای بالا آوردن آب بکار گرفته می شوند.


۲. انرژی آب انباشته شده در پشت سد را می توان به کمک توربین های آبی به برق تبدیل کرد. در گذشته از انرژی آب برای چرخش سنگ آسیاب بهره می گرفتند. موتورهای جت آبی از شیوه های نوین بهره گیری از آب در انجام کارها هستند. این موتورها آب را به دورن خود می کشند و با فشار زیاد بیرون می فرستند و از این راه قایق یا کشتی را به پیش می رانند.


۳. انرژی زمین، از گرمای مواد مذاب درون زمین برمی خیزد. از این گرما می توان برای بخار کردن آب بهره گرفت و بخار را به سوی توربین فرستاد تا سرانجام محور ژنراتور را بچرخش درآورد و در نتیجه برق تولید شود. در ایالات متحده آمریکا هر ساله ۳ هزار مگاوات برق از این راه به دست می آید. یک پنجم برق کشور فیلیپین نیز از این راه فراهم می شود.



۴. انرژی جزر و مد که نتیجه پایین رفتن و بالا آمدن سطح آب دریا در ساحل است، به کمک ژنراتور های ویژه ای به برق تبدیل می شود. شمار زیادی از این ژنراتورها در ساحل هلند به کار گرفته شده اند، اما فقط ۱۰ ساعت در روز کار می کنند و ساعت کارشان نیز با زمان رخ دادن جزر و مد تغییر می کند. این نیروگاه ها باعث کوچ شمار زیادی از پرندگان ساحلی نیز شده اند!


۵. انرژی موج های دریا، پیامد وزش باد است و با کمک ژنراتورهایی که در سطح آب شناورند، به برق تبدیل می شود. بازده این دستگاه ها، بسیار بالاست و نزدیک ۹۰ درصد انرژی جنبشی موج ها را به برق تبدیل می کنند.


۶. انرژی خورشیدی را می توان به کمک صفحه های خورشیدی ویژه ای به برق تبدیل کرد یا به کمک آینه ها و عدسی ها در نقطه ای متمرکز کرد و از آن برای گرم کردن آب یا حتی ذوب ف بهره گرفت. میزان انرژی خورشیدی که به سطح زمین در ایران می رسد، نزدیک دو برابر آن چیزی است که خاک ایالات متحده آمریکا دریافت می کند. با این همه، کوشش چشمگیری برای بهره برداری از این انرژی در ایران انجام نشده است!


۷. انرژی توده زنده، از پیوندهای شیمیایی بین مولکول های سازنده پیکر گیاهان و جانوران برمی خیزد. پسمانده های گیاهی و جانوری را می توان بعنوان سوخت بکار برد یا از آن ها مواد انرژی زایی مانند الکل یا گاز زیستی (بیوگاز) بدست آورد. از سوزاندن زباله ها نیز انرژی فراوانی می توان به دست آورد. بزرگ ترین کوره زباله سوزی جهان در سال ۱۹۹۴ میلای در انگلستان کار خود را آغاز کرد و سالانه ۵۰۰ تن زباله در آن سوزانده می شود. از این میزان زباله، ۳۰ مگاوات برق به دست می آید که برق ۶۰ هزار خانه را فراهم می کند.



منابع:
۱. آسیموف، ایزاک. انرژی. ترجمه اسماعیل سعادت. انتشارات فاطمی، چاپ ششم، ۱۳۷۶
۲. جولاندز، دیوید. نیرو، انرژی و منابع انرژی. ترجمه اسفندیار معتمدی. انتشارات مدرسه، چاپ سوم، ۱۳۷۶
۳. معتمدی، اسفندیار. انرژی و منابع آن. انتشارات مدرسه، چاپ دوم، ۱۳۸۳

۱۰ منبع اصلی انرژی را بیشتر بشناسیم

 


اگرچه هر روز منابع جدیدی از انرژی کشف می‌شوند، اما هنوز به طور عمده و بهینه مورد استفاده قرار نگرفته‌اند.

به‌طور کلی همه‌ی این منابع بیشتر برای تولید برق استفاده شده و از انرژی آن‌ها به‌طور مستقیم کمتر بهره‌برداری می‌شود.


جهان بر پایه‌ی دنباله‌ای از واکنش‌های الکتریکی اداره می‌شود؛ چه استارت زدن خودروی زیر پای شما و چه خاموش کردن لامپ اتاق خواب از این قاعده مستثنی نیستند.

همه‌ی این منابع مختلف انرژی در نهایت به 

توان الکتریکی تبدیل شده و توسط خطوط انتقال پر‌توان به فاصله‌های دور و نزدیک فرستاده می‌شوند.

در ادامه با مروری بر ۱۰ منبع عمده و اصلی انرژی به همراه مزایا و معایب هر‌کدام، با خط مهندسی همراه باشید.

  • انرژی خورشیدی

انرژی-خورشیدیپنل‌های خورشیدی، انرژی خورشید را به شکل‌های مختلف توان قابل مصرف بهره‌برداری می‌کنند. میدان‌های بزرگی ازصفحات خورشیدی در صحرا‌ها نصب شده و می‌توانند برق ایستگاه‌های فرعی را تامین کنند.

همچنین خانه‌های بسیاری در دنیا از سیستم‌های خورشیدی برای تأمین آب داغ، تهویه منزل و تأمین برق استفاده می‌کنند.

در ایران نیز با حمایت‌های وزارت نیرو امکان نصب صفحات خورشیدی روی سقف خانه‌ها امکان پذیر شده و مازاد برق تولید شده توسط وزارت نیرو خریداری می‌شود.

مشکل اصلی انرژی خورشیدی این است که با وجود این‌ که نور خورشید  همیشه به وفور وجود دارد، نقاط محدودی از کره زمین هستند که در همه‌ی بازه‌های زمانی سال و در ساعات مختلف روز نور خورشید را به‌طور مستقیم دریافت کنند.

انرژی خورشیدی یکی از مهم‌ترین منابع انرژی تجدید پذیر و نامحدود در جهان است.


  • انرژی باد

انرژی-بادبهره‌برداری از 

انرژی باد در سراسر دنیا در حال فرا‌گیر شدن است. اختراعات جدید در حوزه‌‌ی مزرعه‌های بادی به گسترش آن‌ها کمک بسیاری کرده‌اند.

همچنین با استفاده از 

توربین‌های بادی می‌توان انرژی باد را به چرخاندن توربین واداشت و توربین نیز با چرخاندن ژنراتور (مولد) برق تولید می‌کند.

در حالی که استفاده از توربین‌های بزرگ عالی به‌نظر می‌رسد،شواهد پیش‌بینی نشده‌ی زیست محیطی مختلفی در حال نقض کردن این رویه‌ی بهره‌برداری از انرژی باد هستند.


  • انرژی زمین گرمایی

انرژی زمین گرمایی، راه‌حلی پاک و پایدار برگرفته از دل زمین است. گرما از اعماق پوسته زمین به شیوه‌های مختلفی گرفته شده و با تبخیر آب و ایجاد بخار پرفشار، درست مانند نیروگاه‌های فسیلی و هسته‌ای توربین‌های تولید برق را می‌چرخاند.

برخی از شیوه‌های گرفتن انرژی زمین گرمایی عبارتند از : منابع آب داغ ، منابع بخار خشک ، منابع تحت فشارزمین ، تخته سنگ‌های خشکِ داغ و منابع ماگمایی

انرژی زمین گرمایی را می‌توان هم در پایگاه‌های مسی و هم در مقیاس‌های صنعتی به بهره برداری رساند و حتی استفاده از آن بسیار مقرون به‌صرفه است.

بزرگترین عیب انرژی زمین گرمایی که فقط در مناطق بسیار محدودی امکان استفاده از آن وجود دارد.

بزرگترین میدان تولید برق زمین گرمایی جهان در گایزر، کالیفرنیا، ایالات متحده‌ی آمریکا قرار دارد. که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید. (

The Geysers Geothermal Field, California, United States of America)

انرژی-زمین-گرمایی


  • انرژی هیدروژن

سوخت-هیدروژن-انرژیمنبع اصلی هیدروژن یعنی آب، فراوان‌ترین ماده در پوسته‌ی زمین است. دو سوم آب از هیدروژن تشکیل شده و هنگامی که این هیدروژن استخراج شود، می‌توان از آن به عنوان سوخت و حتی برای تولید برق استفاده کرد.

هیدروژن منبعی فوق‌العاده از انرژی است که می‌تواند به عنوان سوخت در خودرو ها، کشتی‌ها، خانه‌ها، صنعت، موشک‌ها و منازل استفاده شود.
سوخت هیدروژن کاملاً پاک است و هیچ ضایعات سمی به‌جا نمی‌گذارد.


  • انرژی جذر و مد

انرژی-جذر-و-مدبا تبدیل انرژی جنبشی حاصل از بالا و پایین رفتن سطح دریا‌ها در جذر و مد در ژنراتور‌هایی مخصوص می‌توان برق تولید کرد. بهره‌برداری از انرژی جذر و مد بیشتر در نواحی ساحلی دنیا برتری دارد.

نیاز به سرمایه‌ی گذاری بالا و در دسترس نبودن این تکنولوژی، بزرگترین موانع گسترش بهره‌ برداری از این نوع انرژی هستند.

انرژی جذر و مد نیز کاملاً تجدید‌پذیر و پاک است و همچنین قابلیت تولید برق قابل‌ توجهی در اقیانوس‌ها دارد.


  • انرژی موج

انرژی-موجانرژی موج از موج‌های به‌وجود آمده در دریا‌ها و اقیانوس ها بهره برداری می‌شود. انرژی موج نیز تجدید پذیر وسازگار با محیط زیست است و استفاده از آن به اتمسفر آسیبی وارد نمی‌کند. از انرژی موج می‌توان در نواحی ساحلی بسیاری از کشور‌ها استفاده کرده و باعث کاهش وابستگی آن ها به سوخت فسیلی شد.

اما بهره‌ برداری از انرژی موج می‌تواند باعث آسیب به زیست‌بوم ساحلی و دریایی شود و از نظر دیداری و آلودگی صوتی نیز به زیبایی محیط صدمه می‌زند.

انرژی برقابی (هیدروالکتریک)

انرژی-برقآبیامروزه شهر‌های بسیاری در دنیا به انرژی برقابی وابسته هستند؛ در قرن اخیر هر جا سدی ساخته شده است، یکنیروگاه برقابی برای تغذیه یک ایستگاه برق رسانی نیز ساخته شده است. از توان آب پشت سد‌ها برای گرداندن توربین‌های عظیم و تولید توان الکتریکی استفاده می‌شود.

بزرگترین چالش پیش‌رو در حال حاضر قدیمی شدن این سد ها است. بسیاری از نیروگاه‌های برقابی واقع در این سد‌ها برای حفظ کاربری و امنیت، نیازمند تعمیرات و نوسازی جدی هستند و این امر هزینه زیادی می‌طلبد.

خشک شدن تدریجی منابع آب قابل شرب و رودخانه‌ها نیز چالش دیگری است که باید برای آن چاره‌ای اندیشیده شود.


  • انرژی زیست توده

انرژی-زیست-توده

زیست‌توده از مواد طبیعی به‌وجود می‌آید و هم اکنون به طور گسترده در جهان استفاده می‌شود. کلروفیل موجود در گیاهان انرژی خورشید را با گرفتن کربن دی‌اکسید هوا و آب از زمین، طی فرآیند فتوسنتز به کربوهیدرات تبدیل می‌کند. وقتی گیاه می‌سوزد، دوباره کربن دی‌اکسید و آب را به جو باز می‌گرداند.

زیست توده به طور کلی گیاهان، محصولات کشاورزی، درختان، خرده چوب و ضایعات حیوانات را شامل می‌شود.

انرژی زیست توده به عنوان سوخت برای پخت‌و‌پز و گرمایش در منازل و همچنین در تولیدات صنعتی استفاده می‌شود.

این نوع از انرژی تجدیدپذیر نیست و مقدار زیادی دی اکسید کربن وارد جو می‌کند.


  • انرژی هسته ای

با اینکه انرژی هسته‌ای در سال‌های اخیر هم در زمینه امن بودن استفاده از آن و هم عدم مغرون به صرفه بودن و با در نظر گرفتن زباله‌های هسته ای و مضرات زیست‌محیطی بسیار بحث برانگیز بوده است، اما هنوز نیز به عنوان یکی از منابع اصلی تأمین انرژی در جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انرژی در واکنش‌های هسته‌ای خاصی استخراج شده و سپس به بخار آب برای گرداندن توربین‌ها منتقل می‌شود و در ژنراتور‌های عظیم تولید برق می‌کند.

در عکس زیر 

نیروگاه هسته‌ای بوشهر که در سال‌های اخیر بسیار بحث برانگیز بوده است را مشاهده می‌کنید.

انرژی-هسته-ای-بوشهر


  • سوخت های فسیلی

درحالی که وقتی اکثر مردم درباره منابع انرژی صحبت می‌کنند منابعی چون نفت، گاز و ذغال‌سنگ را مد نظر دارند؛ این‌ها فقط یکی از منابع دهگانه‌ی انرژی یعنی سوخت‌های فسیلی را شامل می‌شوند.

سوخت‌های فسیلی و به طور عمده نفت و ذغال سنگ، توان مورد نیاز بیشتر جهان را تأمین می‌کنند.

سوخت‌های فسیلی و به طور عمده نفت و ذغال سنگ، توان مورد نیاز بیشتر جهان را تأمین می‌کنند. نفت نیز به فرآورده‌های بسیاری تبدیل می‌شود که مهم ترین آن‌ها بنزین و گاز طبیعی هستند. گاز طبیعی در سال‌های اخیر برای گرم کردن منازل و پخت و پز بسیار متداول شده است.

مشکلات استفاده از سوخت‌های فسیلی به عنوان عمده‌ترین منبع انرژی در جهان نیز بسیارند. از استخراج آن‌ها گرفته تا سوختن و تبدیل آن به انرژی، ضایعات مضر و سمی بسیاری به جو وارد کرده و به محیط زیست آسیب‌‌ های جبران ناپذیری وارد می‌کند. همچنین منابع سوخت فسیلی به شدت محدود بوده و طبق پیش بینی ها نهایتاً تا صد سال آینده منابع سوخت فسیلی به اتمام می‌رسند.

 اگر چاره‌ ای برای جایگزین کردن منابع سوخت فسیلی با انرژی‌های تجدیدپذیر اندیشیده نشود، علاوه بر نابودی محیط زیست، قسمت های زیادی از کره زمین از جمله ایران در تاریکی فرو می‌رود.


انرژی-سوخت-فسیلی




در این مطلب حقایق خواندنی درباره انرژی ها بیان می شود از جمله اطلاعاتی درباره انواع انرژی ها مانند انرژی خورشیدی، باد، جنبشی، شیمیایی، هسته ای و زمین گرمایی ارایه می شود. تعریف انرژی پتانسیل و استفاده از ژول و کالری برای اندازه گیری انرژی از جمله نکات خواندنی دیگر این مطلب به شمار می روند. 

واژه انرژی از واژه یونانی (energeia) می آید.

بیشتر انرژی ها یا از نوع جنبشی هستند و یا از نوع پتانسیل.

مثال های رایج انرژی عبارتند از: انرژی گرمایی، انرژی پتانسیل کشسانی، انرژی صوتی، انرژی هسته ای، انرژی زمین گرمایی و انرژی پتانسیل گرانشی.

انرژی جنبشی به حرکت اجسام مربوط می شود. یک خودرو در حال حرکت و یا توپی که شوت می کنیم و یا پاس می دهیم دارای انرژی جنبشی هستند.

انرژی می تواند از شکلی به شکل دیگر تبدیل شود. در رعد و برق انرژی پتانسیل الکتریکی به نور، گرما و انرژی صوتی تبدیل می شود.

انرژی فقط از یک شکل به شکل دیگر تبدیل می شود و نمی تواند ایجاد و یا نابود شود. این اصل، اصل بقای انرژی نامیده می شود.

ممکن است فرمول معروف اینشتین را شنیده باشید که براساس آن انرژی برابر است با جرم مربع سرعت نور.

( E = mc2 )

مواد غذایی حاوی انرژی شیمیایی هستند که موجودات زنده مانند حیوانات برای رشد و تولید مثل از آن استفاده می کنند. انرژی مواد غذایی معمولاً با کالری یا ژول اندازه گیری می شود.

در مناطقی که نیروی باد زیاد باشد، تعدادی توربین بادی کار گذاشته می شود که برای تبدیل انرژی باد به انرژی های مفید مانند برق مورد استفاده قرار می گیرند. میزان استفاده از انرژی باد برای تولید برق بین سال های 2005 و 2008 دوبرابر شد.

بزرگ ترین نیروگاه خورشیدی جهان در صحرای موهاوی ایالات متحده آمریکا ایجاد شده است.

سد سه دره در چین بزرگ ترین نیروگاه برق آبی جهان است.

انرژی هسته ای حدود 13% از برق جهان را تولید می کند.

گیاهان در طول روز از نور خورشید برای امر مهمی به نام فتوسنتز استفاده می کنند.

فردی که در بالای تخته شیرجه یک استخر شنا ایستاده است، دارای انرژی پتانسیل گرانشی است.

در طول واکنش های شیمیایی، انرژی شیمیایی اغلب به نور یا گرما تبدیل می شود.

تسمه های لاستیکی کشیده شده و فنرهای فشرده شده نمونه هایی از انرژی پتانسیل کشسانی هستند.


انرژی توانایی انجام دادن کار است. انرژی می تواند چیزی را جابجا کند یا ماده ای را دگرگون کند. انرژی می تواند بصورت های گرمایی، الکتریکی، شیمیایی، هسته ای، تابشی، جنبشی یا اندوخته ای (پتانسیل) باشد. انرژی هرگز نابود نمی شود، بلکه از صورتی به صورتی دیگر در می آید. بسیاری از دستگاه هایی که برای آسان کردن کارها از آن ها بهره می گیریم، صورتی از انرژی را به صورتی دیگر در می آورند. آدمی همواره کوشیده است که به منابع انرژی گوناگونی دست پیدا کند که همگی از خورشید سرچشمه می گیرند.


ماده و انرژی
جهان ما، از ماده و انرژی درست شده است. آنچه در پیرامون خود می بینیم، ماده است و آنچه بر ماده اثر می کند و باعث جابجایی یا دگرگونی آن می شود، انرژی است. برای نمونه، آب نوعی ماده است و انرژی نور خورشید یا گرمای آتش آن را به صورت بخار در می آورد و از سطح مایع به بالا جابجا می کند. ماده جرم و حجم دارد و به بیان ابوریحان بیرونی بسوده می شود»، یعنی می توان آن را لمس و احساس کرد، اما انرژی اندکی مرموز است و جرم و حجم ندارد. انرژی درون ماده وجود دارد و از ماده ای به ماده ای دیگر جابجا می شود، اما ما، نمی توانیم آن را به مانند آب احساس کنیم.

انرژی را از روی پیامدهایش می توان شناخت. انرژی می تواند:
۱. چیزی را جابجا کند.
۲. چیز ساکن را به حرکت در آورد.
۳. چیز در حرکت را ساکن کند.
۴. سوی حرکت چیزی را تغییر دهد.
۵. سرعت جابجایی را کاهش یا افزایش دهد.
۶. ظاهر چیزی را دگرگون کند.
۷. حجم چیزی را تغییر دهد.
۸. دمای چیزی را بالا یا پایین ببرد.

با این که ماده و انرژی ویژگی های متفاوتی دارند، به یکدیگر وابسته اند. آلبرت اینشتین، فیزیکدان آلمانی، رابطه بین ماده و انرژی را به صورت فرمول بسیار شناخته شده E=mC2 بیان کرد که در آن، E مقدار انرژی، m مقدار ماده (جرم) و C سرعت نور است. چون مقدار مجذور سرعت نور (C2) بسیار بزرگ است، بر پایه این فرمول، مقدار اندکی از ماده می تواند به مقدار بسیار زیادی انرژی تبدیل شود و اگر بخواهیم ماده را از انرژی به دست آوریم، به انرژی بسیار زیادی نیاز داریم. از اینرو، در واکنش های هسته ای و شیمیایی مجموع جرم فرآورده های واکنش از مجموع جرم عامل های واکنش ممکن است کمتر باشد. این جرم کاهش یافته به انرژی تبدیل می شود که بطور معمول به صورت انرژی گرمایی آزاد می شود.

کار و انرژی
برای پی بردن به مفهوم درست انرژی، باید تعریف علمی کار را بدانیم. فکر کردن به یک موضوع علمی یا ایستادن در صف اتوبوس از نظر علمی کار به شمار نمی آید. بر پایه تعریف دانشمندان علمی فیزیک، هنگامی کار انجام می شود که ماده ای که در برابر آن مقاوتی هست، جابجا شود. اگر شما چیزی را از روی زمین بلند کنید، میخی را با چکش در چوبی بکوبید و یا فنری را بکشید، از نظر فیزیکدان ها، کاری انجام داده اید. شما کیف را در برابر نیروی گرانش زمین، میخ را در برابر اصطکاک چوب و فنر را در برابر نیروی مقاومت آن، جابجا کرده اید. شما برای انجام این کارها انرژی مصرف می کنید.
اکنون بار دیگر به کاری که با چکش روی میخ انجام داده اید دقت کنید. هنگامی که شما چکش را بر خلاف جهت نیروی گرانش بالا می برید، کار انجام می دهید. کار انجام شده روی چکش به صورت انرژی در آن اندوخته می شود که آن را انرژی اندوخته ای یا پتانسیل، می گوییم. هرچه وزن یک چیز بیشتر و فاصله آن از سطح زمین بیشتر باشد، انرژی اندوخته ای آن بیشتر است. هنگامی که چکش را بر میخ فرود می آوریم، انرژی اندوخته ای آن به انرژی جنبشی (حرکتی) تبدیل می شود و این انرژی بر اصطکاک چوب چیره می شود و با جابجایی میخ در چوب، کار انجام می دهد.
اندازه انرژی جنبشی به جرم جسم و سرعت آن بستگی دارد. در کار فروبردن میخ در چوب، وزنه چکش است که کار انجام می دهد. اگر چکش به آرامی روی سر میخ گذاشته شود، نمی تواند آن را در چوب فرو ببرد. اما اگر سرعت آن دو یا سه برابر شود، میزان انرژی جنبشی آن و در نتیجه مقدار کاری که می تواند انجام دهد، چهار برابر یا نه برابر می شود. همچنین اگر سنگ بزرگی که در فاصله کافی بر بالای میخ نگه داشته است، رها شود، می تواند کار انجام دهد و میخ را در چوب فرو ببرد.
هر چه جرم سنگ بیشتر باشد، کار بیشتری انجام می دهد.
انرژی اندوخته ای (پتانسیل) در سه دسته گرانشی، کش سانی و شیمیایی بررسی می شود. انرژی گرانشی هنگامی در چیزی اندوخته می شود که آن چیز را از سطح زمین بالا ببریم. هر چه جرم آن بیشتر و از سطح زمین بالاتر باشد، انرژی گرانشی بیشتری خواهد داشت. انرژی اندوخته شده در یک فنر یا کش لاستیکی تیرکمان را انرژی کش سانی می گویند که میزان آن به سختی فنر یا کش و تغییر طول آن بستگی دارد. انرژی شیمیایی، انرژی اندوخته شده در پیوندهای شیمیایی بین اتم هاست که هنگام شکسته شدن پیوند ها آزاد می شود.

صورت های گوناگون انرژی
انرژی به صورت های گوناگون، وجود دارد؛ انرژی گرمایی، انرژی الکتریکی، انرژی شیمیایی، انرژی هسته ای، انرژی تابشی و انرژی جنبشی آب و باد.
۱. انرژی گرمایی یکی از صورت های بسیار آشنای انرژی است که از انرژی جنبشی ذره های سازنده ماده بر می خیزد. هر چه جنبش این ذره ها بیشتر باشد، انرژی گرمایی و دمای ماده بیشتر است. این انرژی می تواند کار انجام دهد. برای نمونه، می تواند دمای آب را بالا ببرد و آن را به صورت بخار درآورد. اگر بخار در ظرف بسته ای تولید شود، فشار زیادی به دیواره ظرف وارد می کند. این فشار می تواند کار انجام دهد. برای نمونه، توربین یک نیروگاه تولید برق را به کار اندازد. از این راه، انرژی گرمایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.
۲. انرژی الکتریکی یکی از پرکاربردترین صورت های انرژی است که از جنبش الکترون ها و جابجایی آن ها بر می خیزد. الکترون ها از ذره های سازنده اتم ها هستند که بار منفی دارند و جابجایی آزادانه آن ها در فها باعث فراهم شدن جریان الکتریسیته می شود. ما با کمک دستگاه هایی به نام ژنراتور یا باتری باعث جابجایی الکترون ها و تولید جریان الکتریکی می شویم. نیروی مورد نیاز برای کار کردن ژنراتور از چرخش توربین و نیروی مورد نیاز برای تولید جریان الکتریکی در باتری از مواد شیمیایی ویژه به دست می آید.
۳. انرژی شیمیایی در هر ماده ای که بتواند کاری انجام دهد، اندوخته شده است. برای نمونه، آمیزه ای از مواد شیمایی که باروت یا دینامیت را می سازند، می توانند سنگ های بزرگ را خرد کنند. پس انرژی شیمیای دارند. بنزین نیز انرژی شیمیایی دارد، زیرا می تواند خودروها را به راه اندازد. نفت، الکل، زغال سنگ و گاز طبیعی همگی انرژی شیمیای دارند. اما انرژی آن ها باید در جریان واکنش های شیمیایی آزاد شود و بصورت دیگری از انرژی درآید. در جریان این واکنش ها برخی پیوندهای پرانرژی می شکنند و پیوندهای تازه ای به وجود می آید که انرژی کمتری دارند. بنابراین، مقداری انرژی آزاد می شود که ما به کمک دستگاه های گوناگون آن را به صورت های دیگری در می آوریم و از آن ها بهره مند می شویم.

۴. انرژی تابشی از تغییر جای بارهای الکتریکی یا تغییر میدان های مغناطیسی یا الکتریکی بوجود می آید. جنبش این بارها و تغییر میدان ها، موج هایی را پدید می آورد که به آن ها موج های الکترومغناطیسی می گویند. نور» بخشی از این موج هاست. موج ها رادیویی، پرتوهای فروسرخ، فرابنفش، ایکس و گاما، بخش های دیگری از موج های الکترومغناطیسی هستند که همگی می توانند کار انجام دهند. برای نمونه، نور در باتری خورشیدی به الکتریسیته تبدیل می شود و دستگاه های الکتریکی را به راه می اندازد. موج های رادیویی در دستگاه رادیو به جریان الکتریکی تبدیل می شوند. پرتوهای گاما می توانند آب را گرم کنند. پرتوهای دیگر را نیز می توانیم با کمک دستگاه های ویژه برای انجام دادن کار به کار بگیریم.
۵. انرژی هسته ای از ذره های سازنده هسته اتم ها بر می خیزد. هسته اتم ها از نوترون و پروتون درست شده است. همانگونه که جاذبه بین اتم ها پدیدآورنده انرژی شیمیایی است، جاذبه بین ذره های درون هسته نیز انرژی هسته ای را پدید می آورد. برخی از اتم ها بطور خود به خود، آرایش دیگری پیدا می کنند یا برخی از ذره های سازنده خود را از دست می دهند و در نتیجه انرژی آزاد می کنند. برای نمونه، هسته رادیوم خود به خود دو پروتون و دو نوترون از دست می دهد و پرتو گاما (تابش الکترومغناطیسی) آزاد می کند. این ذره ها و پرتوها، انرژی را از هسته بیرون می آورند و در نتیجه هسته سبک تر و پایدارتر می شود.
انرژی هسته ای را بطور مصنوعی نیز می توان آزاد کرد! برای این کار دو روش وجود دارد؛ در روش نخست، هسته برخی از اتم های سنگین، ماند اورانیوم، را با نوترون ها بمبارن می کنند تا در پی برخورد نوترون ها به هسته اتم ها نوترون های بیشتری آزاد شود. نوترون های آزاد شده به هسته های دیگری برخورد می کنند و مقدار زیادی انرژی و نوترون از آن ها آزاد می کنند. در روش دوم، که به جوش هسته ای شناخته می شود، هسته های سبک برای بوجود آوردن هسته های سنگین به کار می روند که با آزاد کردن مقدار زیادی انرژی همراه است. نمونه طبیعی این واکنش در خورشید رخ می دهد که اتم های سبک هیدروژن به اتم های سنگین تر هلیوم تبدیل می شوند. در نتیجه این دگرگونی، انرژی زیادی آزاد می شود که بصورت پرتوهای نور و موج های فرابنفش و فروسرخ، به زمین می رسد.

از صورتی به صورتی
یکی از دانستنی های سودمند درباره انرژی این است که می توان آن را از صورتی به صورتی دیگر درآورد. این دگرگونی همواره رخ داده و هنوز هم در زندگی روزانه ما رخ می دهد. فردی که در یا پنجره ای را باز می کند، انرژی شیمیایی اندوخته شده در ماهیچه هایش را به کار می گیرد. این انرژی به انرژی کش سانی رشته های ماهیچه ای تبدیل می شود. انرژی کش سانی ماهیچه، نیرویی به استخوان ها وارد می کند که باعث حرکت آن ها می شود. آن نیرو از دست به در یا پنجره وارد می شود و آن را باز می کند. اگر آن در یا پنجره به دیوار برخورد کند، بخشی از انرژی وارد شده به آن به انرژی صورتی تبدیل می شود. بخشی از انرژی همواره به صورت انرژی گرمایی در می آید که هر چند در این مورد بسیار اندک است، در جاهایی مانند گرمای موتور، گرمای لنت ترمز و گرمای گلوله تفنگ، به آسانی می توان آن را تشخصی داد.
بیشتر دستگاه هایی که آدمی ساخته است، به شیوه ای با دگرگونی انرژی از صورتی به صورتی دیگر کار می کنند. نمونه ساده آن آونگ» است. هنگامی که وزنه آونگ در حرکت رفت و برگشت خود به بالاترین بلندی می رسد، همه انرژی آن از نوع اندوخته ای گرانشی است. هنگامی که وزنه آونگ به پایین حرکت می کند، انرژی اندوخته ای آن به انرژی جنبشی تبدیل می شود. در ادامه حرکت وزنه به بالا، بار دیگر انرژی جنبشی آن کاهش می یابد و بر انرژی اندوخته ای آن افزوده می شود. در این رفت و برگشت، بخشی از انرژی بر اثر اصطکاک و مقاومت هوا از آونگ گرفته می شود که به صورت گرما به هوا وارد می شود.
اکنون درآمدن انرژی از صورتی به صورت دیگر را در دستگاه پیچیده ای مانند تلفن در نظر بگیرید. گوشی تلفن یک بخش دهنی و یک بخش گوشی دارد. هنگامی که کسی با تلفن صحبت می کند، انرژی شیمیایی را برای بیرون راندن هوا از شش هایش و جابجایی لب ها و فک هایش به کار می گیرد. موج های صدایی که تولید می شود، با دیافراگم (صفحه فی نازکی) که در بخش دهنی وجود دارد، برخورد می کند و آن را به نوسان در می آورد. این نوسان به دانه های کوچک زغال، که زیر دیافراگم جای دارند، فشار می آورد و باعث می شود مقاومتشان در برابر جریان الکتریکی ضعیفی که از آن ها می گذرد، بر پایه الگوی موج های صدا تغییر کند. بنابراین، موج های صدا باعث بوجود آمدن الگویی از جریان الکتریکی می شوند که به گوشی گیرنده می رسد. در آن گوشی، جریان الکتریکی باعث می شود یک آهن ربای الکتریکی، دیافراگم بخش گوشی را به نوسان در آورد و صدای گوینده بازسازی شود.
درآمدن انرژی از صورتی به صورت دیگر از قانون پایستگی انرژی پیروی می کند. بر پایه این قانون انرژی هیچگاه از بین نمی رود و خود به خود پدید نمی آید، بلکه از صورتی به صورت دیگر در می آید. بنابراین، مقدار کل انرژی جهان ثابت است. هنگامی که شخصی کاری انجام می دهد، از توانایی اش در انجام دادن کار، یعنی انرژی آن، کاسته می شود و به همان اندازه به انرژی چیز دیگری افزوده می شود. برای نمونه، هنگامی که چیزی را بر سطح شیب دار بالا می بریم، بر انرژی اندوخته ای گرانشی آن افزوده می شود. هنگامی که آن چیز را رها می کنیم تا به پایین بلغزد، از انرژی اندوخته ای آن کاسته و بر انرژی جنبشی آن افزوده می شود. انرژی جنبشی نیز در جریان پایین آمدن آن چیز و در نتیجه اصطکاک به گرما تبدیل می شود.

سرچشمه انرژی
خورشید، سرچشمه اصلی انرژی کره زمین است. برپایه نظریه ماکس پلانک (۱۹۷۴ – ۱۸۵۸ میلادی)، فیزیکدان آلمانی، انرژی خورشید از بسته های کوچکی به نام کوانتوم درست شده است. انیشتین بسته های کوچک انرژی نورانی را فوتون» نامید. فوتون ها، که از خورشید یا سرچشمه های نور برمی خیزند در پی برخورد با چیزها، بازتابش می شوند و به چشم ما می رسند و باعث دیدن آن چیزها می شوند. فوتون ها می توانند در اشیاء جذب شوند و دمای آن ها را بالا ببرند یا دگرگونی فیزیکی یا شیمیایی در آن ها پدید آورند. فوتون ها می توانند باعث ساختن مواد تازه ای نیز شوند. گیاهان با کمک فوتون ها می توانند از آب و دی اکسید کربن مواد گوناگونی بسازند که باعث رشد آن ها می شود و غذای انسان ها و جانوران را فراهم می کنند.
ما انسان ها با خوردن مواد گیاهی و جانوری، انرژی شیمیایی نهفته در آن ها را دریافت می کنیم و طی فرآیندهای پیچیده ای، انرژی آن ها را آزاد می کنیم. بخشی از این انرژی برای ساختن بافت های تازه و نوسازی بدن، و بخشی از آن را برای انجام کارهایمان بکار می رود. هنگامی که بخشی از بدنمان را حرکت می دهیم، بخشی از انرژی شیمیایی را در سلول های عصبی به انرژی الکتریکی تبدیل می کنیم تا پیام عصبی به ماهیچه ها برسد. بخش دیگر برای منقبض شدن سلول های ماهیچه ای بکار می رود که جابجایی استخوان ها و سرانجام حرکت اندام ها را به همراه دارد. بخشی از انرژی نیز به صورت گرما آزاد می شود.
هنگامی که جانوران و گیاهان می میرند، پیکر آن ها از هم می پاشد و انرژی شیمیایی اندوخته شده در پیوندهای شیمیایی بین اتم های آن ها آزاد می شود. مواد برجای مانده از این فرایند، بصورت مواد معدنی بخشی از خاک می شود و بار دیگر به پیکر گیاهان و جانوران وارد می شود. اما در گذشته های دور، پیکر برخی از جاندران پس از انباشته شدن روی هم و در پی فشار و گرمای زیاد، به موادی مانند نفت وگاز و زغال سنگ دگرگون شد و اکنون بصورت سوخت های فسیلی بهره برداری می شوند. این سوخت ها فسیلی که انرژی اندوخته ای شیمیایی را با خود دارند، در خودروها به انرژی جنبشی و در نیروگاه ها به انرژی الکتریکی تبدیل می شوند.

انرژی های ناپایدار
انرژی های ناپایدار یا نونشدنی (تجدید ناپذیر) به آن دسته از انرژی ها گفته می شود که پس از به کارگیری آن ها برای انجام کارها، دیگر نمی توانیم از آن ها بهره بگیریم! برای نمونه، هنگامی که سوخت در خودرو می سوزد، بخشی از آن برای جابجایی خودرو به کار می رود و بخش زیادی از آن بصورت گرما در طبیعت رها می شود. بنابراین، هر چند انرژی از بین نمی رود، انرژی که بتواند کار سودمندی انجام دهد، از دسترس ما دور می شود. انرژی نهفته در سوخت های فسیلی، یعنی نفت، گاز و زغال سنگ، از این دست است.
۱. زغال سنگ نزدیک ۸۸ درصد سوخت های فسیلی جهان را تشکیل می دهد و برآورد می شود که ۱۱۲۰۰ میلیارد تن زغال سنگ در جهان وجود دارد. از این همه، تنها ۴ هزار تن را می توان برای انجام کار سودمند بکار گرفت، چرا که درصد کربن همه زغال سنگ ها یکسان نیست. زغال سنگ را می توان بعنوان سوخت بکار برد یا آن را به صورت کک درآورد که در صنعت ذوب آهن کاربرد زیادی دارد.
۲. نفت یکی از مهمترین منبع های انرژی جهان است که میزان مصرف آن روز به روز در حال افزایش است، بطوری که از سال ۱۳۵۵ تا ۱۳۷۴ از ۸.۱۷۷ میلیون بشکه در روز به ۵۸۴ میلیون بشکه در روز افزایش یافته است! این ماده انرژی زا از ته نشینی پیکر جانداران تک سلولی در بستر دریا و در نتیجه فشار و گرمای لایه های بالایی بوجود می آید. از نفت خام، فرآورده هایی مانند بنزین و گازوییل نیز بدست می آید.
۳. گاز طبیعی بعنوان سوخت خانگی و در نیروگاه های تولید برق بکار گرفته می شود. گاز طبیعی یکی دیگر از فرآورده های فرآیند تولید نفت از پیکر جاندران تک سلولی است که همراه نفت خام یا در نزدیکی آن یافت می شود. میزان گاز طبیعی جهان نزدیک ۸۵ میلیارد مترمکعب برآورد شده است که نزدیک ۷.۱۳ میلیارد مترمکعب آن در ایران جای دارد! ایران از این نظر جایگاه نخست جهان را دارد.
سوخت های فسیلی به ما گرما و روشنی می بخشند و خودروها، کشتی ها، قطارها و هواپیماها را به پیش می رانند. آن ها منبع انرژی بسیاری از کارخانه ها و نیروگاه های تولید برق نیز هستند. با این همه، سوخت های فسیلی باعث آلودگی هوا می شوند و آلودگی هوا به سلامت انسان و دیگر موجودات ساکن در کره زمین، آسیب های زیادی می رساند. سوخت های فسیلی باعث افزایش میزان دی اکسیدکربن در هوا نیز می شوند که گرم شدن جهانی آب و هوا را به همراه داشته است. از این رو، در این چند ساله به صرفه جویی در مصرف سوخت های فسیلی و بهره گیری از دیگر منابع انرژی بیش از پیش توجه شده است.

انرژی های پایدار
انرژی های پایدار یا نوشدنی (تجدید پذیر) به آن دسته از انرژی ها گفته می شود که پس از بکارگیری آن ها برای انجام کارها، بار دیگر می توانیم از آن ها بهره بگیریم. انرژی های نهفته در وزش باد، جریان آب، گرمای درونی زمین، جزر و مد، موج های دریا، پرتوهای خورشیدی و توده زنده، از انرژی های پایدار و تجدید پذیر هستند که تا خورشید و ماه و زمین وجود دارد، می توانیم از آن ها بهره گیریم. این منابع انرژی به آلودگی های زیست محیطی نمی افزایند و از نخستین انرژی هایی بوده اند که انسان از آن ها بهره برداری کرده است.
۱. انرژی باد می تواند با برخورد به بادبان یک قایق، آن را به پیش براند. همچنین، می تواند پروانه یک توربین بادی را بچرخاند و باعث چرخش محور ژنراتور و سرانجام تولید برق شود. بیش از ۲۰۰ هزار توربین بادی در جای جای جهان در چرخش هستند که تنها از ۵۰ هزار از آن ها برای تولید برق بهره می گیرند. توربین های دیگر برای بالا آوردن آب بکار گرفته می شوند.


۲. انرژی آب انباشته شده در پشت سد را می توان به کمک توربین های آبی به برق تبدیل کرد. در گذشته از انرژی آب برای چرخش سنگ آسیاب بهره می گرفتند. موتورهای جت آبی از شیوه های نوین بهره گیری از آب در انجام کارها هستند. این موتورها آب را به دورن خود می کشند و با فشار زیاد بیرون می فرستند و از این راه قایق یا کشتی را به پیش می رانند.


۳. انرژی زمین، از گرمای مواد مذاب درون زمین برمی خیزد. از این گرما می توان برای بخار کردن آب بهره گرفت و بخار را به سوی توربین فرستاد تا سرانجام محور ژنراتور را بچرخش درآورد و در نتیجه برق تولید شود. در ایالات متحده آمریکا هر ساله ۳ هزار مگاوات برق از این راه به دست می آید. یک پنجم برق کشور فیلیپین نیز از این راه فراهم می شود.



۴. انرژی جزر و مد که نتیجه پایین رفتن و بالا آمدن سطح آب دریا در ساحل است، به کمک ژنراتور های ویژه ای به برق تبدیل می شود. شمار زیادی از این ژنراتورها در ساحل هلند به کار گرفته شده اند، اما فقط ۱۰ ساعت در روز کار می کنند و ساعت کارشان نیز با زمان رخ دادن جزر و مد تغییر می کند. این نیروگاه ها باعث کوچ شمار زیادی از پرندگان ساحلی نیز شده اند!


۵. انرژی موج های دریا، پیامد وزش باد است و با کمک ژنراتورهایی که در سطح آب شناورند، به برق تبدیل می شود. بازده این دستگاه ها، بسیار بالاست و نزدیک ۹۰ درصد انرژی جنبشی موج ها را به برق تبدیل می کنند.


۶. انرژی خورشیدی را می توان به کمک صفحه های خورشیدی ویژه ای به برق تبدیل کرد یا به کمک آینه ها و عدسی ها در نقطه ای متمرکز کرد و از آن برای گرم کردن آب یا حتی ذوب ف بهره گرفت. میزان انرژی خورشیدی که به سطح زمین در ایران می رسد، نزدیک دو برابر آن چیزی است که خاک ایالات متحده آمریکا دریافت می کند. با این همه، کوشش چشمگیری برای بهره برداری از این انرژی در ایران انجام نشده است!


۷. انرژی توده زنده، از پیوندهای شیمیایی بین مولکول های سازنده پیکر گیاهان و جانوران برمی خیزد. پسمانده های گیاهی و جانوری را می توان بعنوان سوخت بکار برد یا از آن ها مواد انرژی زایی مانند الکل یا گاز زیستی (بیوگاز) بدست آورد. از سوزاندن زباله ها نیز انرژی فراوانی می توان به دست آورد. بزرگ ترین کوره زباله سوزی جهان در سال ۱۹۹۴ میلای در انگلستان کار خود را آغاز کرد و سالانه ۵۰۰ تن زباله در آن سوزانده می شود. از این میزان زباله، ۳۰ مگاوات برق به دست می آید که برق ۶۰ هزار خانه را فراهم می کند.



منابع:
۱. آسیموف، ایزاک. انرژی. ترجمه اسماعیل سعادت. انتشارات فاطمی، چاپ ششم، ۱۳۷۶
۲. جولاندز، دیوید. نیرو، انرژی و منابع انرژی. ترجمه اسفندیار معتمدی. انتشارات مدرسه، چاپ سوم، ۱۳۷۶
۳. معتمدی، اسفندیار. انرژی و منابع آن. انتشارات مدرسه، چاپ دوم، ۱۳۸۳


ضرورت های توسعه انرژی های تجدید پذیر

 

امروزه با کاهش مصرف سوخت های فسیلی در جهان، استفاده از انرژی های نو و تجدیدپذیر که آلایندگی زیست‌محیطی هم‌به دنبال نداشته باشند، نقش پر رنگی در سبد انرژی کشورهای مختلف جهان بدست آورده زیرا راه‌کاری اساسی در دستیابی به توسعه پایدار است.

به گزارش ایرنا، محدود بودن منابع انرژی فسیلی و مشکلات ناشی از انتشارات گازهای گلخانه ای، توجه بیش از پیش به انرژی های تجدیدپذیر را بر همگان روشن و ضروری کرده است.

با توجه به برخورداری از پتانسیل مطلوب و مناسب انرژی‌های تجدیدپذیر در کشور، توسعه منطقی این منابع ارزشمند و خدادادی موجه به نظر می رسد، چرا که از این طریق می توان در جهت اهداف توسعه پایدار هم گام برداشت.

منابع انرژی از مهمترین عوامل و عناصر 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 اقتصادی، رفاه اجتماعی، بهبود کیفیت زندگی و امنیت جامعه است.

اگر انرژی به نحوی تولید و مصرف شود که توسعه انسانی را در بلندمدت در تمام ابعاد اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی تامین کند، مفهوم انرژی پایدار تحقق خواهد یافت، براین اساس می توان گفت تامین انرژی پایدار ضرورت توسعه پایدار است. به همین دلایل، در سال های اخیر کشورهای مختلف پیشرفته و در حال توسعه توجه فزاینده ای به انرژی تجدیدپذیر(انرژی خورشید، باد، ژئوترمال و غیره)برای ایجاد تنوع در استفاده از منابع انرژی و کاهش وابستگی به یک حامل انرژی و ملاحظات زیست محیطی در جهت دستیابی به انرژی پایدار معطوف داشته اند.

بالا رفتن قیمت سوخت های فسیلی، ملاحظات زیست محیطی، امنیت تامین انرژی، کاربری در پتروشیمی، پیشرفت فناوری و توجیه اقتصادی در برخی موارد از جمله عوامل تعیین کننده آینده انرژی های تجدیدپذیر است.

به هر حال این قلمرو به طور دائم در حال تغییر بوده و آینده این تغییرات نمایانگر کاهش هزینه ها و گسترش نفوذ آن در بازار انرژی جهان و رسیدن به انرژی پایدار است.

باید خاطرنشان کرد:ضرورت بکارگیری بیش از پیش انرژی های تجدیدپذیر را می توان ناشی از دو ضرورت جدی تلقی کرد که موارد زیر را دربر می گیرد:

۱ – محدودیت منابع انرژی: منابع انرژی که مصرف می کنیم به ویژه انرژی فسیلی نامحدود نیست.

۲ – آلودگی زیست – محیطی منابع انرژی: مشکلات محیط زیست جهان که در دهه ۹۰ میلادی به صورت بحران های جهانی و اجتناب ناپذیر مطرح شد، نهایتا به انرژی وابسته است. بخصوص گرم شدن کره زمین ناشی از افزایش غلظت گازهای گلخانه ای دی اکسید کربن و متان و تاثیرات آن بر روی کاهش محصولات کشاورزی و تغییرات آب و هوایی و باران های اسیدی ناشی از اکسیدهای نیتروژن و اکسیدهای سولفور و غیره حاصل از احتراق سوخت های فسیلی که موجب آسیب به جنگل ها، دریاچه ها، مرداب ها و غیره می شوند. در میان گازهای گلخانه ای که موجب گرم شدن کره زمین می شوند، دی اکسید کربن بیشترین سهم را داراست.

استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و روش های سازگار با محیط زیست برای تولید برق یکی از اولویت های امروز کشورهای توسعه یافته به شمار می رود؛ امروزه انرژی خورشیدی دارای بزرگترین قابلیت برای برآوردن نیاز جهان در آینده به عنوان یکی از منابع تجدیدپذیر است، بطوری که بیش از ۲۲۰ هزار مگاوات برق تولیدی جهان توسط فناوری های خورشیدی در دو بخش فناوری های فتوولتاییک و فناوری های حرارتی خورشیدی تامین می شود.

ایران به دلیل شرایط جغرافیایی خاص، ظرفیت های زیادی برای استفاده از انرژی های برق آبی، بادی، خورشیدی، زمین گرمایی و زیست توده دارد و در صورت سرمایه‌گذاری های تازه می توان از این نعمت خدادادی به بهترین شکل بهره مند شد.

کشورمان در منطقه ای واقع شده که با داشتن حدود ۳۰۰ روز آفتابی از نظر دریافت انرژی خورشیدی در میان نقاط مختلف جهان در بالاترین رده ها قرار دارد؛ لذا استفاده از انرژی های خورشیدی و بادی به دلایل مختلفی مانند دسترسی آسان و سهولت تبدیل شدن به انرژی الکتریکی، سازگاری با محیط زیست و تجدید پذیری، از مطلوبیت زیادی برخوردار است.

محدودیت منابع فسیلی، رشد بالای مصرف سالانه انواع انرژی در ایران، خارج شدن کشورمان از جرگه صادرکنندگان نفت از اواخر قرن حاضر و بالطبع قطع درآمد های ناشی از صدرو نفت سبب می شود که در صورت فقدان برنامه ریزی و پیشرفت های لازم، روند توسعه کشور به طور جدی تحت تاثیر قرار گیرد.

نداشتن کارایی فنی و اقتصادی و هدر رفتن حدود ۵۵ درصد از کل انرژی در فرآیندهای مصرف و مشکلات فزاینده زیست محیطی ناشی از آن، ضرورت مدیریت مصرف و بالا بردن بازده و بهره وری انرژی را بیش از پیش آشکار می کند. در این راستا می توان از پیشنهاد وزارت نیرو در خصوص قانون بند و” تبصره ۱۹ برنامه دوم توسعه در مجلس به عنوان نخستین گام اساسی و در پی آن تصویب آیین نامه های اجرایی، تشکیل کمیته تصویب معیارها، برگزاری سمینارها و دوره های آموزشی کارشناسان و مؤسسات نام برد.

در دو دهه اخیر در راستای انتقال و ارتقای فناوری انرژی های تجدیدپذیر(خورشیدی، بادی و غیره) اقداماتی چند انجام شده که به تبع آن افزایش اشتغال و صرفه جویی انرژی را به دنبال داشته است.

شرکت تولیدی فیبر نوری و برق خورشیدی از مجموعه شرکت های مخابراتی و مشتمل بر دو کارخانه تولیدی فیبر نوری و کارخانه تولید برق خورشیدی است. شروع نصب و راه اندازی آن از سال ۱۳۷۱ و به ترتیب با برق خورشیدی (واحدهای تولیدی سلول و ماژول) و سپس فیبر نوری بوده است.

در ایران طی سال های اخیر ضرورت جای دادن انرژی های پاک در سبد انرژی کشور مورد توجه قرار گرفته است، اما نبود تخصیص اعتبارات کافی اجازه نداده تا نیروگاه‌های بزرگی احداث شود و این در حالی است که به اعتقاد صاحبنظران این حوزه، تمام نیاز برق ایران از طریق انرژی خورشیدی قابل تامین است.

چنین ظرفیتی در کشور در حالی بدون استفاده مانده که تولید برق در ایران اعم از احداث و نگهداری نیروگاه ها و تولید برق سالانه دهها میلیارد دلار سوخت و درآمد ارزی کشور را می بلعد.

مصطفی ربیعی مدیرکل دفتر آگاه سازی سازمان انرژی های نو ایران می گوید: وجود منابع بزرگ نفت و گاز و ارزان نگه داشتن قیمت انرژی از طریق پرداخت یارانه در ایران سبب شده تا کشورمان در مقایسه با کشورهای پیشرفته صنعتی از قافله انرژی های نو عقب بماند.

وی در پاسخ به این سوال که ایران در بخش انرژی خورشیدی در چه شرایطی قرار دارد، می گوید: از خورشید به دو طریق، استحصال حرارت از نور خورشید و دیگری از انرژی نور آن استفاده می شود.در روش نخست، با متمرکز کردن نور بر نقطه ای، حرارت را بالا می‌برند و سپس با تبخیر آب، برق تولید می‌شود. این روش به چهار طریق انجام می‌شود که از سال ۱۳۸۰ در شیراز روی روش سهموی خطی” کار شده و از سال ۱۳۸۵ به فناوری آن رسیدیم. ۲۵۰ کیلووات تولید ما است و در سایه تلاش های انجام شده، جزو پنج کشور دنیا هستیم که این فناوری تولید را در اختیار داریم.

مدیرکل دفتر آگاه سازی سازمان انرژی های نو ایران با بیان اینکه از نور خورشید هم با استفاده از صفحه های فتوولتائیک می توان برق تولید کرد، در مورد توانایی کشور برای تولید برق از انرژی خورشید، گفت: بنا به تحقیق یک شرکت آلمانی اگر در یک مسافت به اضلاع ۱۰۰ کیلومتر در ۱۰۰ کیلومتر نیروگاه خورشیدی در ایران احداث کنیم، امکان تولید ۶۰ هزار مگاوات برق معادل نزدیک به کل مصرف کشور وجود دارد و برای این کار هم به ۱۰ میلیارد دلار اعتبار نیاز است. با این حال عددی که تاکنون به آن رسیده ایم ۲۳ مگاوات برق از طریق سیستم های فتوولتائیک بوده است.

گفتنی است: در حالی برای تولید برق در کشور ۶۵ میلیارد مترمکعب سوخت به ارزش ۵۵ میلیارد دلار باید مصرف کرد که تامین برق از طریق انرژی های پاک با یک پنجم این رقم امکان پذیر است.

وی در پاسخ به اینکه چرا ظرفیت نیروگاه های خورشیدی کشور از حد کیلووات ساعت یا نهایتا چند ده مگاوات فراتر نمی رود، یادآور می شود: یکی از دلایلی که منجر به توجیه ناپذیر بودن توسعه این نیروگاه ها در ایران شده، مقرون به صرفه نبودن آن در مقایسه با نیروگاه های فسیلی است. در مورد تولید برق بادی هم پایین بودن قیمت سوخت فسیلی و تحریم ها موانع اصلی توسعه این نوع نیروگاه ها به شمار می رود و قرارداد وزارت نیرو هم برای بانک ها در این زمینه جذاب نیست. زیرا به عنوان مثال یک کارخانه سیمان برای بانک سوخت و سوزی ندارد، در حالی که در مورد نیروگاه های انرژی خورشیدی بعضا چنین توجیهی برای بانک ها به چشم نمی خورد. زیرا وقتی سود بانکی ۲۰ درصد و تورم ۲۰ درصد است، سرمایه گذاری در انرژی خورشیدی که ظرف ۱۲ سال مستهلک می شود، توجیه پذیرنیست.

ربیعی افزود: در حالی که در مناطقی مثل منجیل در طول چهار سال سرمایه گذاری انجام شده در نیروگاه بادی مستهلک می شود، این رقم در انرژی خورشیدی ۱۲ تا ۱۳ سال است که برای سرمایه گذاران توجیه اقتصادی ندارد و به همین دلیل است که از حالت نیروگاه های خورشیدی به صورت مجتمعی خارج شده ایم و فعلا بر برق رسانی به روستاهایی که امکان برق رسانی از طریق شبکه سراسری را نداشتند، متمرکز شده ایم. در این راستا۶۰۰ روستای زیر ۱۰ خانوار شناسایی شده‌اند و تاکنون هزار خانوار روستایی تحت پوشش این نوع سیستم برق‌رسانی قرار گرفته‌اند.

وی در خصوص مزیت ایران در زمینه تولید انرژی خورشیدی خاطرنشان می کند: در حالی از مزیت ۳۰۰ روز آفتابی در کشور برخورداریم که این رقم در لندن ۱۵۰ روز است. از سویی حداقل تابش خورشید در ایران چهار کیلووات ساعت بر مترمربع در روز است و این رقم بیشتر از میانگین دیگر کشورها و به خصوص کشورهای اروپایی است.‏

نامبرده با بیان اینکه تولید هرکیلووات انرژی خورشیدی هفت تا هشت میلیون تومان هزینه دارد، اما اگر این کار در مقیاس نیروگاهی انجام شود، هزینه ها تا ۶۰ درصد قابل کاهش است، درباره مزیت کشورمان در تولید انرژی بادی، تصریح می‌کند: ظرفیت تولید ۴۰ هزار مگاوات برق از طریق باد در ایران وجود دارد که افزایش آن تا پنج برابر این مقدار هم امکان پذیر است.

وی با اشاره به اینکه دشت‌های قزوین و تاکستان به تنهایی ظرفیت تولید دو تا سه هزار مگاوات برق از انرژی بادی را دارند، یادآور می‌شود: ظرفیت نیروگاه منجیل در سال گذشته به ۹۲ مگاوات رسید و در نهایت به ظرفیت نهایی ۱۰۰ مگاوات خواهد رسید.

مدیرکل دفتر آگاه سازی سازمان انرژی های نو ایران سپس به نیروگاه بادی دوم ایران با ظرفیت ۳ر۲۸ مگاوات در منطقه بینالود خراسان رضوی اشاره می کند و می گوید: ساخت نیروگاه های بادی متعددی در شهرهای مختلف ایران مانند خواف و تبریز آغاز شده است.باید اشاره داشت:درباره ظرفیت‌های ایران در توسعه انرژی خورشیدی دو نکته قابل توجه است.نخست اینکه اگر ژاپن، چین و آلمان می توانند روی انرژی خورشیدی حساب کنند، ایران باید بسیار بیشتر از این کشورها به صنعت برق خورشیدی بپردازد. ساده‌ترین دلیل را می توان به دو علت تابش جهانی سالانه و تابش مستقیم سالانه خورشید در ایران دانست. نقشه‌های تابش خورشید در جهان نشان می‌دهند که در ایران، حدود دو هزار کیلووات بر مترمربع تابش سالانه وجود دارد که از میانگین جهانی بالاتر است‏‎ .‎

دوم اینکه، ایران برای تولید برق از نور خورشید، برخلاف کشورهای بزرگ آسیایی، نیازی به هزینه های نجومی ندارد. اگر ژاپن برای توسعه زیرساخت های خورشیدی خود ۷۰۰ میلیارد دلار هزینه می کند، دلیلش این است که این کشور، حدود ۸۵۰ میلیارد کیلووات ساعت مصرف برق دارد. مصرف برق در ایران، حدود ۲۰۰ میلیارد کیلووات ساعت است. افزون بر این، تعداد روزهای آفتابی در ایران، بسیار بیشتر از ژاپن است. ایران کشوری است که به گفته متخصصان این فن با وجود ۳۰۰ روز آفتابی در بیش از دو سوم آن و متوسط تابش ۵ر۵ – ۵ر۴ کیلووات ساعت بر مترمربع در روز، یکی از کشورهای با ظرفیت بالا در زمینه انرژی خورشیدی معرفی شده است.

برخی از کارشناسان انرژی خورشیدی گام را فراتر نهاده اند و در حالتی آرمانی ادعا می کنند که ایران در صورت تجهیز مساحت بیابانی خود به سامانه های دریافت انرژی تابشی می تواند انرژی مورد نیاز بخشی از منطقه را هم تأمین کند و در زمینه صدور انرژی برق فعال شود؛ این در حالی است که متاسفانه علاوه بر توقف اجرای نیروگاه های خورشیدی، طرح هایی مانند دعوت شهروندان در کلانشهرها برای خرید اقساطی تجهیزات خورشیدی هم بیش از آنکه یک طرح اجرایی و قابل برنامه ریزی باشد، برنامه ای است که سرنوشت آن به تصمیم شخصی شهروندان گره خورده است. ‎

آمار وزارت نیرو نشان می دهد که فعلا بزرگترین نیروگاه خورشیدی ایران با ظرفیت ۹۷ کیلووات در منطقه سرکویر”سمنان و دومین نیروگاه بزرگ خورشیدی با ۳۰ کیلووات ظرفیت در شهرستان طالقان نصب شده است.

این در حالی است که با نگاهی به آمار کشورهای ژاپن، چین و هند، در می یابیم که این کشورها سالهاست که تعریف شان از نیروگاه خورشیدی مجموعه ای است که دست کم ده‌ها مگاوات برق تولید کنند و نیروگاه‌های چند کیلوواتی در این کشورها، تنها در مراکز تولید خصوصیِ برق یا در پارک‌های فناوری دیده می شود‎.‎

سرمایه گذاری در صنعت برق خورشیدی، سرمایه گذاری برای استقلال انرژی است و کشورهایی که بتوانند زیرساخت های انرژی خورشیدی و شبکه برق خود را سریع‌تر گسترش دهند، در رقابت برای تولید برق و توسعه اقتصادی، یک گام جلوتر از رقیبان شان خواهند بود‎.‎


آخرین ارسال ها

آخرین جستجو ها