_{تالیف: دکتر سلطانی نژاد}

بنام خدا

منابع انرژی تجدید پذیر و حفاظت مستمر محیط زیست:

مقدمه:

در مباحث قبلی راجع به انرژیهای تجدید ناپذیر و ناپایداریهای مترتب بر سیستمهای انرژی بصورت شامل وکامل بحث کردم.

 

 

 

 

{jcomments on}

بنام خدا

منابع انرژی تجدید پذیر و حفاظت مستمر محیط زیست:

مقدمه:

در مباحث قبلی راجع به انرژیهای تجدید ناپذیر و ناپایداریهای مترتب بر سیستمهای انرژی بصورت شامل وکامل بحث کردم.

واقعیت این است که همه ما انسانها و موجودات زنده روی سیاره زمین، بصورت بسیار گسترده ای به انرژی نیازمندیم. در حال حاضر نصف انرژی تولیدی در شکل گرما در فضا رها شده و ضایع میگردد.

تشکیل این مقدار ضایعات انرژی، عمدتاً بدلیل تکنولوژیهای ناکارآمد و عملیات نامناسبی است که تولید ضایعات را بیش از حد کرده است.

براساس قانون دوم ترمودینامیک هنگامیکه انرژی از یک شکل به شکل دیگر تبدیل می شود، مقدار زیادی از آن در شکل گرما (Heat ) از بین می رود. بعبارت دیگر هیچ یک از تبدیلات انرژی بصورت 100% کارائی ندارد و هدر رفتن انرژی در شکل گرما اجتناب ناپذیر است، ولی نباید اجازه داد مقدار گرمای تلف شده بیش از حد باشد.

با توجه به وابستگی شدید انسان به منابع غیر قابل تجدید انرژی و با عنایت به هزینه اقتصادی و محیط زیستی واتمام منابع فوق، هدر رفتن انرژی و ضایع کردن آن از نظر اقتصادی، محیط زیستی و اجتماعی غیر قابل پذیرش است. این وضعیت ناپایداری را بر همه سامانه های حیات حاکم می گرداند.

مفهوم کلیدی:

 

انرژی در تمام کشورهای جهان بنحو بی سابقه ائی در شکل گرما به هدر رفته و ضایع میگردد. ضایعات بیش از حد انرژی علائمی از ناپایداری تکنولوژیک (Unsustainable Technology )است.

 

منافع اقتصادی و محیط زیستی حفاظت از انرژی:

با توجه به اینکه حفاظت(Conservation) یکی از اصول بیولوژیکی توسعه پایدار می باشد و ضرورت دوران گذار از ناپایداری به پایداری تلقی میگردد، لازم است انسان به ضرورت ها توجه نماید، یعنی اصل مهم صرفه جوی را مدنظر قرار داده و در این راستا آنچه نیاز دارد را در اختیار گیرد، این یعنی حفاظت از منابع در اختیار،(انرژی، منابع طبیعی و غیره).

به عبارت دیگر به اندازه نیاز از منابع استفاده کردن نه کمتر و نه بیشتر، حفاظت از آنها را می رساند.

در صورتیکه به این اصل بسیار مهم(حفاظت) توجه گردد، کره زمین و منابع محیط زیستی آن می توانند بصورت پایدار به موجودات زنده ودر راس آنها انسان، خدمات دهی کنند.

یک مثال: در مقوله انرژی شاید خاموش کردن لامپ های اضافی برای شما خنده دار باشد، ولی باور کنید در صورتیکه کل مردم جهان لامپهای اضافی و سایر استفاده های غیر ضرور ،از برق را از زندگی خود حذف کنند، 70% انرژی در اختیار، حفظ می گردد.

مفهوم کلیدی:

 

اقدامات مربوط به کارائی انرژی می تواند وابستگی جهان به سوخت های فسیلی را بشدت کاهش دهد. اجرای اقدامات مربوط به استفاده کارا از انرژی(فقط نیاز)، هزینه بسیار کمی داشته و منافع فراوان محیط زیستی نیز بر آن مترتب است.

گزینه هائی در مورد کارائی انرژی:

گزینه هائی که می توان از آنها در کارائی انرژی در مجتمع های مسکونی، صنعت و حتی منازل استفاده کرد، بسیار فروانند.

بطور کلی استفاده از انرژی بر اساس صرفه جوی های اقتصادی و محیط زیستی در سطوح مختلف، کارائی آنرا بالا می برد، مثلاً استفاده از لامپ های کم مصرف روشنائی در همه اماکن، نه تنها امکان کاهش قابل ملاحظه مصرف انرژی را بدنبال دارد بلکه کارائی آنرا نیز بطور بی سابقه ای بالا می برد و از هزینه های اضافی و سایر تخریبات محیط زیستی کاسته می گردد.

یا مثلاً رانندگی خودرو در سرعت معین، تنظیم مداوم سیستمهای سوخت، فشار مناسب تایرها، رانندگی درست، همگی باعث می گردد در حجم عظیمی از سوخت های مصرفی خودرو، صرفه جوئی بعمل آمده و میلیونها لیتر بنزین از این طریق ذخیره گردد، که مزایای فراوان محیط زیستی و اقتصادی بهمراه دارد.

مثال دیگری در مورد لامپ کم مصرف: این لامپ ها هر کدام معادل 10 الی 19 لامپ معمولی کار می کنند و 1/4 لامپ های معمولی برق مصرف می کنند و هر لامپ کم مصرف در طول عمر خود 15000 تومان صرفه جوئی اقتصادی بهمراه دارد، علاوه بر این بدلیل کاهش نیاز بشر به سوخت های فسیلی برای تهیه برق از مصرف منابع کاسته و آلودگی های محیط زیستی را نیز کاهش می دهد.

کاشت درختان سایه دار در اطراف ساختمانها، 44% هزینه خنک کردن خانه ها را کاهش می دهد که بدنبال آن منافع اجتماعی، اقتصادی و محیط زیستی فراوان حاصل میگردد.

یکی اجزاء فوق العاده مهم در کاهش هدر روی و ضایعات انرژی، تولید همزمان برق و گرمای مفید است، استفاده از این مکانیزم به کارخانه داران، صنعت گران و نیروگاه داران این اجازه را می دهد که آنها بتوانند بازده انرژی را تا 90% افزایش دهند، لذا در این روش گرمای تولید شده از فرآیند، مهار گردیده و در فرآیند دیگری به مصرف می رسد و به بدین ترتیب هدر روی انرژی و ضایعات آن کاهش یافته و همزمان بازده آن بالا می رود.

مشروح مزایا و منافع تولید همزمان Co-generation بقرار ذیل است:

تولید همزمان گرما و برق (Co-generation)

(Combined Heat and Power)‏ یا به اختصار تولید همزمان، یکی از مهمترین کاربردهای تولید پراکنده است. که عبارت از تولید همزمان و توام ترمودینامیکی دو یا چند شکل انرژی از یک منبع ساده اولیه می باشد.^[۱]

در مولدهای قدرت امروزی، معمولاً از سوزاندن سوخت‌های فسیلی و گرمای حاصله برای تولید قدرت محوری و سپس تبدیل آن به انرژی الکتریسیته استفاده می‌شود. متداول‌ترین این نوع سیستم‌ها، نیروگاه‌های عظیم برق هستند. در نیروگاه‌های حرارتی که سهم عمده‌ای در تأمین نیاز الکتریسیته جوامع مختلف دارند، به‌طور متوسط تنها یکسوم از انرژی سوخت ورودی، به انرژی مفید الکتریسیته تبدیل می‌شود. در این نوع نیروگاه‌ها، مقدار زیادی انرژی حرارتی از طرق مختلف نظیر کندانسور، دیگ بخار، برج خنککن، پمپ‌ها و سیستم لوله کشی موجود در تأسیسات، به هدر می‌رود. از این گذشته، در شبکه‌های انتقال برق نیز حدود 15 درصد از انرژی الکتریسیته تولیدی، تلف می‌شود. اگر تولید برق در محل مصرف صورت بگیرد، این مقدار اتلاف عملاً وجود نخواهد داشت.

استفاده هرچه بیشتر از گرمای آزاد شده در حین فرایند سوختن سوخت، باعث افزایش بازده انرژی و کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش هزینه‌های مربوط به تأمین انرژی اولیه می‌شود.

از گرمای اتلافی بازیافتی از این سیستم‌ها، می‌توان برای مصارف گرمایشی، سرمایشی و بسیاری از فرایندهای صنعتی استفاده کرد. تولید همزمان برق و گرما، می‌تواند علاوه بر افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت، باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده شود. درCHP، از انرژی گرمایی تولیدی به عنوان منبع انرژی در فرایند تولید قدرت استفاده می‌شود. مصرف کنندگانی که به مقدار انرژی گرمایی زیادی در طول روز نیاز دارند (صنایع تولیدی، بیمارستان‌ها، ساختمان‌ها، دفاتر بزرگ، خشکشویی‌ها و...) می‌توانند برای کاهش هزینه‌های خود به نحوی مطلوب از CHP بهره ببرند.

سابقه تاریخی استفاده از گرمایش مرکزی، به زمان امپراتوری‌های پیشرفته یونان و روم باز می‌گردد. آنها برای اولین بار، آب گرمخروجی از لایه‌های آهکی را با حفر کانال به حمام‌های عمومی، ورزشگاه، قصرها و قلعه‌های نظامی منتقل کردند. در اوایل قرن بیستم، اغلب کارخانه‌های صنعتی، برق مورد نیاز خود را با استفاده از دیگ‌های ذغال‌سوز و ژنراتورهای توربین بخار، تولید میکردند. در بسیاری از این کارخانه‌ها، از بخار داغ خروجی در فرایندهای صنعتی استفاده می‌شد به‌طوری که در اوایل 1900 در امریکا، حدود 85درصد از کل توان تولیدی توسط نیروگاه‌های صنعتی در محل مصرف، به صورت تولید همزمان بوده است.

هنگامی که نیروگاه‌های برق مرکزی و شبکه‌های قابل اطمینان برق ساخته شدند، هزینه‌های تولید و تحویل برق، پایین بود و بسیاری از کارخانه‌های صنعتی شروع به خریداری برق از این شبکه‌ها کرده و تولید برق خود را متوقف کردند. دیگر عواملی که در کاهش استفاده تولید همزمان دخیل بودند عبارتند از: قانونمند شدن تولید برق، سهم اندک هزینه‌های خرید برق از شبکه در مجموع هزینه‌های جاری کارخانه‌ها، پیشرفت تکنولوژی‌های دیگ‌های بخار نیروگاهی، فراهم بودن سوخت‌های مایع و گازی در پایین‌ترین قیمت و نبود یا کمبود محدودیت‌های ‌محیط زیستی.

در 1973، پس از افزایش هنگفت هزینه‌های سوخت و متعاقب آن بروز بحران انرژی در اغلب کشورهای جهان، روند یاد شده در تولید همزمان، به صورت معکوس آغاز شد. بر اثر کاهش منابع سوخت فسیلی و افزایش قیمت‌ها، این سیستم‌ها که دارای بازده انرژی بالاتری بودند، بسیار مورد توجه قرار گرفتند.

تولید همزمان، علاوه بر کاهش مصرف سوخت، میزان گازهای آلاینده را نیز کاهش می‌دهد. به همین علت، کشورهای اروپایی و امریکا، اقداماتی را در زمینه افزایش استفاده از تولید همزمان، انجام دادند. در سال‌های اخیر نیز تولید همزمان نه‌تنها در صنعت بلکه در دیگر بخش‌های کسب‌وکار توسعه یافته است. انجام پروژه‌های تحقیق و توسعه نیز به پیشرفت‌های مهم تکنولوژی نظیر فناوری پیل سوختی منجر شده است. امروزه پیل‌های سوختی به یکی از سیستم‌های نوظهور در زمینه تولید انرژی تبدیل شده‌اند.

فرایند تولید همزمان برق و گرما

در مدلسازی سیستم تولید همزمان برق و حرارت، فرض شده است که می‌توان، تلفات ناشی از گازهای داغ خروجی از توربین‌های گازی را به صورت بازیافت حرارت، وارد شبکه تولید همزمان برق و حرارت کرد. انتخاب‌های مطرح برای استفاده از بازیافت حرارت، استفاده از نیروگاه سیکل ترکیبی معمولی برای تولید برق، استفاده از بویلر بازیافت حرارت برای تولید آبگرم و استفاده ازتوربین بخار پس‌فشاری برای تولید برق و آبگرم است. بر اساس اطلاعات موجود، بازده توربین گازی پس از نصب سیستم بازیافت حرارت، از حدود 34 درصد به بیش از 70 درصد افزایش می‌یابد. لذا تلفات توربین‌های گازی از حدود 66 درصد به کمتر از 30 درصد می‌رسد.

سیستم CHP، دارای یک مولد قدرت، مبدل‌های حرارتی بازیافت گرما، ژنراتور، لوله‌ها و اتصالات و دیگر تجهیزات نظیر پمپ‌ها و عایق‌ها و غیره است. اگر این سیستم مجهز به مصارف سرمایشی شود، به یک چیلر تراکمی یا جذبی نیاز دارد. به این نوع سیستم‌ها(Combined Cooling and Heating Power)‏CCHP یا Trigeneration می‌گویند که از توانایی تولید همزمان برق، گرما و سرما برخوردارند.

مولد قدرت اولیه در سیستم‌های CHP، معمولاً موتورهای احتراقی، توربین گازی، میکروتوربین و پیل سوختی است. کیفیت گرمای خروجی هر یک از این فناوری‌ها، متفاوت بوده و بسته به کاربردهای مختلف و نیاز گرمایشی، می‌توان یکی از آنها را به کار برد. امروزه از نظر هزینه نصب و راه‌اندازی، موتورهای احتراقی دارای پایین‌ترین قیمت و سیستم‌های پیل سوختی با توجه به اینکه هنوز به مرحله تجاری شدن نرسیده‌اند، بالاترین هزینه را دارند.

مزایای این سیستم عبارتند از:

در این سیستم‌ها، بازده انرژی افزایش قابل توجهی می‌یابد. در سیستم‌های معمولی، 20 درصد از انرژی ورودی به انرژی مفید تبدیل می‌شود. این میزان در نیروگاه‌های سیکل ترکیبی به 40 درصد می‌رسد. البته نباید تلفات زیاد انرژی در خطوط انتقال نیرو و مصارف داخلی نیروگاه‌ها را نادیده گرفت. در سیستم CHP حدود 80 درصد از انرژی ورودی به انرژی مفید تبدیل می‌شود. اگر از پیل سوختی استفاده شود، بازده به 90 درصد می‌رسد.

از دیگر مزایای این سیستم، کاهش هزینه‌های انرژی اولیه برای مصرف کنندگان است در سیستم‌های معمولی مصرف کننده مجبور است برق را از شبکه‌های تولید و توزیع برق خریداری کند. برای مصارف گرمایشی نیز باید گاز طبیعی یا فسیلی خریداری شود. در سیستم CHP، مصرف کننده از شبکه برق مستقل شده و چون از گاز و یا سوخت فسیلی در بالاترین حد بهره‌وری استفاده میکند، هزینه‌هایش به شدت پایین می‌آیند.

در CHPها، از یک مبدل برای تبدیل برق از DC به AC در خروجی سیستم استفاده می‌شود که باعث یکنواخت شدن و بدون نوسان بودن ولتاژ و فرکانس می‌شود و هیچ آسیبی به دستگاه‌ها و تجهیزات برقی وارد نمی‌آید. در صورتی که برق شبکه‌ها، دارای نوسان ولتاژ و افت فرکانس بوده و مقدار زیادی از انرژی الکتریسیته، از طریق خطوط انتقال نیرو به هدر می‌رود. در CHP از آنجا که برق در محل مصرف، تولید می‌شود، این بخش از تلفات به صفر می‌رسد. تولیدکنندگان برق از این طریق می‌توانند بخشی از برق تولیدی خود را در ساعات اوج مصرف، به شبکه برق بفروشند.^[۲] تولید همزمان گرما و برق، می تواند علاوه بر افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده نیز گردد.

مفهوم کلیدی:

 

هیج محدودیتی در بکار گرفتن راههای ساده، اقتصادی و محیط زیستی برای صرفه جوئی در مصرف انرژی وجود ندارد. این راها شامل تغییرات بسیار ساده رفتاری است، مثلاً خاموش کردن لامپ هنگامیکه از اطاق بیرون می روید یا استفاده از تکنولوژیهائی که بازده زیاد انرژی دارند و غیره بسیار مفید است. مانند استفاده از لامپ های کم مصرف و تاسیسات تولید همزمان برق و گرما. حفظ و ذخیره انرژی منجر به منافع اساسی اجتماعی، اقتصادی و محیط زیستی میگردد.

پتانسل های بازده انرژی:

پتانسل های زیادی با کارائی بیشتر انرژی و حفاظت آن وجود دارد، و اگر مکانیزمهای کارائی و تغییرات رفتاری در جهت استفاده از انرژی مدنظر قرار گیرد، می توان با وضعیت موجود، تا سال 2020 نیازهای تامین انرژی را با درصد کمی افزایش در تولید انرژی، مرتفع نمود.

مفهوم کلیدی:

 

بدلیل استفاده نامطلوب از انرژی و ناکارآمد بودن روشهای استفاده، با انجام دو راه مهم و مطمئن، یعنی استفاده از تکنولوژی کاهنده مصرف انرژی و تغییرات رفتاری در جهت کارآمد کردن استفاده از انرژی و بالا بردن کارائی آن، از میزان بسیار زیاد تقاضا کاسته می شود. برای اینکه پاسخگوی تقاضای انرژی در آینده باشیم، لازم است انرژی حمل و نقل، ساختمان و صنایع که در حال حاضر به هدر می رود، اصلاح گشته و از انرژی به صورت کارا با بازده بالا استفاده کنیم.

 

خود دار ی از مصرف بی رویه انرژی در بخش حمل و نقل:

امروزه در جهان درصد اعظمی از انرژی ناشی از سوخت های فسیلی در بخش حمل و نقل استفاده می گردد و همچنان در کشورهای صنعتی در حال افزایش است.

این کشورها در خصوص استفاده مفید از انرژی در بخش حمل و نقل، پیشرفتهای قابل ملاحظه ائی داشته اند. این بهبودها عمدتاً در بخش خودرو کارآمد و مفید بوده است.

شرکت های بزرگ خودروسازی در جهان امروزه رو به ساخت خودروهای دورگه(ترکیبی) (Hybrid) آورده اند، این خودروها قادرند در هر 100 کیلومتر پیمایش مقدار کمی بنزین مثلاً 5 الی 4 لیتر مصرف کنند و اگر این پیشرفت ادامه یابد، و خودروهای هیبرید بتوانند جایگزین خودروهای معمولی فعلی گردند، به میزان قابل توجهی صرفه جوئی در مصرف بنزین در حمل و نقل ایجاد میگردد، این مهم از نظر اجتماعی، اقتصادی و محیط زیستی فوق العاده پسندیده است.

مفهوم کلیدی:

 

خودروهای بسیار کم مصرف هم اکنون وجود دارند، این بهبود و پیشرفت در کاهش مصرف انرژی در خودروها را باز هم می شود تقویت کرد. در صورتیکه این مهم در کل جهان تحقق یابد، مصرف انرژی در بخش حمل و نقل بشدت کاهش می یابد.

 

حفظ انرژی در مجتمع های ساختمانی:

خانه ها، کارخانه ها، ساختمانهای اداری و سایر تاسیسات اینچنینی، نیاز مبرمی به سیستم انرژی دارند، روشنائی، گرمایش، سرمایش از جمله مواردی است که باید نام برد، وسائل برقی خانکی و تجهیزات الکترونیکی و سایر وسائل برقی نیز در این مکانها مورد استفاده قرار میگرد.

برای استفاده مفید از انرژی در بخش ساختمان، اقدامات جدی باید صورت گیرد، ساختمانهای قدیمی و نحوه مدیریت انرژی بر آنها، بدلیل استفاده ناکارآمد از انرژی، باید دگرگون گردد، انجام این مهم، طراحی دوباره مهندسی با رویکرد مدیریت مصرف انرژی باید مدنظر قرار گیرد، در خصوص ساختمانهای تازه تاسیس لازم است کلیه مکانیزمهای اثر بخشی انرژی همراه با تکنولوژیهای مدرن تعبیه گردد، در چنین حالتی می توان به مصرف درست انرژی و خودداری از مصرف بی رویه امیدوار بود، این موضوع به نفع مردم و محیط زیست است.

مفهوم کلیدی:

 

اقدامات مربوط به استفاده اثر بخش از انرژی در ساختمانها می تواند صرفه جوئی های قابل ملاحظه ای در گرمایش، سرمایش، روشنائی و تجهیزات الکترونیکی، ایجاد نماید، متاسفانه، افکار کوتاه مدت و تجمع ثروت از طریق مصرف بیش از حد انرژی، تقاضای انرژی در بخش ساختمان را بالا برده است و مانع از سرمایه گذاری در جهت کاهش مصرف گردیده است.

 

صرفه جوئی در مصرف انرژی در صنایع:

در صنایع با حالت های مختلفی می توان در مصرف انرژی صرفه جوئی های لازم را بدست آورد.

در بخش های صنعتی و کسب درآمد و منفعت، کاهش مصرف انرژی، منافع زیادی را نصیب شرکت ها می نماید.

در صنایع مختلف ذخیره انرژی، و استفاده درست از آن می تواند از طریق لامپ های روشنائی کم مصرف و عایق کردن ساختمانها تا حدود بسیار زیادی اتلاف گرما کنترل و هزینه های سرمایش را کاهش داد.

استفاده انرژی را نیز می توان از طریق نصب آبگرمکن ها، سیستمهای بالا آورنده آب (Pumps) و موتورهای کم مصرف بطرز چشم گیری (Dramatically) کاهش داد.

برای مثال، پمپ هائی زیادی وجود دارند که با یک سرعت کار می کنند و برای کنترل جریان مایع، از دریچه های مخصوصی استفاده می گردد. در صورتیکه با نصب موتورهای با سرعت متغیر، ضمن اینکه جریان آب کاهش نمی یابد، صرفه جوئی های چشم گیری نیز در انرژی حاصل می شود.

بازیافت(Recycling) نیز استراتژی بسیار مهمی در کاهش مصرف انرژی در صنایع قلمداد می گردد.

تقریباً 3/4 انرژی مصرفی در صنایع برای استخراج(عصاره گیری) و فرآیند مواد خام مورداستفاده قرار می گیرد.

ساخت فلزات از مواد فلزی بازیافتی انرژی بسیار کمتری را در مقایسه با مواد معدنی اولیه می طلبد.

مفهوم کلیدی:

 

مصرف انرژی در صنعت علت اصلی افزایش تقاضای انرژی در جهان امروز محسوب میگردد ولی این مصرف(مصرف فعلی) می تواند بگونه قابل توجهی کاهش یابد و کارخانجات را رقابتی و سود ده نماید.

 

توسعه و ترویج کارائی و بازده انرژی:

از انجائیکه کارائی انرژی در تمام بخش های یک جامعه مورد نیاز و ضروری است.

بشر چگونه می تواند به این نیاز پاسخ دهد؟

همانگونه که در قبل توضیح دادم، گزینه های فراوانی در جهت بالا بردن کارائی و اثر بخش انرزی در دست است. مهمترین آنها عیارتند از:

1- تعلیم و تربیت:

این مقوله جایگاه بسیار مهم و با ارزشی را در زمینه مصرف درست انرژی به ما می آموزد. باید به مردم بگوئیم که منافع اقتصادی، اجتماعی و محیط زیستی ناشی از حفاظت انرژی چیست و چقدر است؟ این مهم باید در تمام سطوح انسانی، مدرسه، دانشگاه، کار و سایر، از طریق رسانه های دیداری، شنیداری مخصوصاً صداو سیما به استحضار همه مردم برسد. یک جامعه بی تعلیم و بی تربیت نمی تواند حافظ خوبی برای منافع خلق و منابع طبیعی در محیط زیست باشد.

 

2- مالیات:

مالیات بر مصرف منابع طبیعی مخصوصاً منابع طبیعی غیر قابل تجدید به حفاظت آنها کمک می کند. مثلاً اگر بر انواع سوخت فسیلی مالیاتهای سنگینی وضع گردد و سال به سال به این مالیات بیافزائیم، مصرف آنها کاهش پیدا کرده و به دیرتر تمام شدن آنها کمک می کند، این موضوع مطلوب اقتصاد، مردم و محیط زیست است.

3- سیستمهای دریافت و پرداخت خانوارهای پرمصرف:

افراد، صنایع، شرکت ها و خدماتی که از وسایل پرمصرف انرژی استفاده می کنند، باید جریمه شوند و در عوض آنهائیکه از وسایل کم مصرف انرژی بهره می برند، تشویق گشته و هزینه کمتری پرداخت کنند.

4- اجرای برنامه های داوطلبانه:

تلاشهای داوطلبانه برای حفاظت انرژی بسیار حیاتی است، این تلاشها می تواند طیف وسیعی از برنامه های متنوع صرفه جوئی در مصرف انرژی در همه اماکن را در بر گیرند. مثلاً اگر مردم بصورت رضایت مندانه و داوطلبانه مصرف انرژی خود را با راههای ابتکاری کاهش دهند، نیاز جوامع به هزینه اضافی برای تامین انرژی نیز کاهش می یابد، تهران را در نظر بگیرید که روزانه چهار میلیون خودرو در آن حرکت می کنند، اگر بخشی از مردم تصمیم بگیرند مثلا هفته ای دو روز از خودرو شخصی استفاده نکنند، چه می شود، غوغا، مصرف انرژی بطرز بی سابقه ای پائین میآید و این مهم حفاظت انرژی، اقتصاد و از همه مهمتر محیط زیست را در بر دارد.

5- برقراری استانداردهای مصرف انرژی در همه بخش ها:

این برقراری و استانداردسازی فوق العاده مهم است و تقریباً جلوی همه ندانم کاری های عده ئی که بی خبر از همه چیز به مصرف بی رویه انرژی می پردازد را می گیرد.

یا اگر وسائل نقلیه بگونه ای طراحی شوند که فقط و فقط در هر 100 کیلومتر پیمایش به میزان 4 لیتر بنزین مصرف داشته باشند، دیگر کاری از دست ولخرجیها در بخش انرژی، بر نمی آید و آنها هر چه زور بزنند بیشتر مصرف کنند، استاندارد جلوی آنها را سد کرده است و این حالت برای محیط زیست و منابع تمام شدنی ، ایده آل است.

مفهوم کلیدی:

 

طرق فراوانی برای بالا بردن بازده انرژی و همچنین کاهش مصرف آن وجود دارد. این راههای بیمثال لازوال به ترتیب اجرای نقش و اولویت عبارتند، تعلیم و تربیت، مالیات بر سوخت های فسیلی، سیستمهای تشویق و تنبیه.

 

اجرای برنامه های دواطلبانه و رضایت مندانه مربوط به کاهش مصرف انرژی و استاندارد سازی وسایل و تجهیزات مصرف کننده انرژی از اهم آنه است.

چالشهای حفاظت انرژی:

علی رغم منافع فراوان اقتصادی و محیط زیستی مربوط به حفاظت انرژی، موانع فراوانی نیز در جهت استقرار سامانه های مختلف حفاظت وجود دارد.

مردمی که یک عمر عادت کرده اند، انرژی را بدون هیچ گونه محدودیتی به مصرف برسانند، بسادگی نمی توانند از کار ناشایستی که انجام می دهند، دست بردارند، سالها طول می کشد تا آنها توجیه شوند که انرژی روزهای فعلی تمام شدنی و اگر مصرف را پائین نیاورند، گرفتار می شوند.

خلاصه اینکه هیچگونه انگیزه ئی در آنها برای کاهش مصرف انرژی و بالا بردن کارائی آن وجود ندارد.

این گناه بزرگ در مرحله اول متوجه همه کسانی است که عموم جامعه را از خطرات فزاینده اتمام منابع در اختیار و تخریب محیط زیست، آگاه نکرده اند.

مانع اول:

عدم آگاهی عموم از عواقب مصرف بیش از حد منابع تمام شدنی و تخریب محیط زیست و همزمان گناه کاری آگاهان این امر نسبت به ناآگاهی جامعه مصرف کننده بی رویه انرژی و سایر مواهب طبیعی مهمترین چالشی است که باید هرچه زودتر علاج شود.

مانع دوم:

پرداخت یارانه های فراوان دولتی به سوخت فسیلی و انرژی هسته ای است، این کمک در واقع اساس و بنیاد حفاظت از انرژی را بر باد فنا می دهد.

این یارانه ها غالباً هزینه های مصرف کننده را بشدت کاهش می دهد، ولی هزینه های صدمه بر منابع طبیعی و محیط زیست را سرسام آور افزایش می دهد.

مثلاً هزینه استخراج، فرآوری، پالایش، حمل، انبار و استفاده یک لیتر بنزین همراه با همه محاسبات پیدا و پنهان آن متجاوز از ده هزار تومان است .

در صورتیکه مردم در حال حاضر این یک لیتر بنزین را به قیمت بسیار نازلی و به بهای تخریب محیط زیست خریداری می کند.

فاجعه است، خدا بداد محیط زیست برسد، هیچکس قادر نیست سد راه این تخریب بشود، پناه بر خدا برای این بی مسئولیتی مسئولین؟!!!

البته مثالهای فراوان دیگری هم در ممانعت از حفاظت انرژی و محیط زیست وچود دارد که از حوصله این بحث خارج است.

مفهوم کلیدی:

خودروی علمی – تخیلی، رویائی و محیط زیستی من

 

اختراع مجدد یک خودروی شخصی برخط:

Reinventing an on-line personal vehicle

تصور کنید خودروی دارید که هر 200 کیلومتر فقط 4 لیتر بنزین مصرف می کند، شما با این وسیله نقلیه می توانید تمام ایران را با یک تانک بنزین 60 لیتری بپماید، جالب نیست ؟!!.

فکر کنید این خودروی رویائی من 5 نفره است و وزن آن بر خلاف همه خودروهای امروزی فقط 400 کیلوگرم است، این خودروئی که می گویم فوق العاده است، یعنی ابرکارآمد وسوپر بازده است.

خیلی خیلی سبک است و علی رغم سبک بودن بسیار ایمن هم هست، اصلاً با خودروهای به اصطلاح ایمنی امروزی، یک دنیا فاصله دارد.

توجه کنید، این ماشین شخصی، بدنه و شاسی آن تنها از 20 قطعه تشکیل شده است در صورتیکه بدنه و شاسی خودروهای امروزی معمولی بیشتر از 250 قطعه دارند.

خودم اطمینان دارم که این وسیله خوب من واقعاً محصولی دوستدار انسان، اقتصاد و محیط زیست است.(Environmentally Friendly)، چون طراحی آن بگونه ای سامان دهی شده است که ابر کارآمد است. این وسیله ،بطرز شگفت انگیزی مصرف سوختهای فسیلی را در جهان کاهش می دهد و از همه مهمتر، به هیچ عنوان آلودگی هوا بوجود نمی آورد، اگر تهرانیها برای 30 سال آینده زنده بمانند، با استفاده از این خودرو، در تهران و محیط زیست و هر جا که مسافرت کنند، حقیقتاً لذت می برند و بر این خودروی رویائی من احسنت می گویند.

این خودرو ایده آل من، واقعاً از نظر محیط زیستی و مصرف بهینه منابع طبیعی غیر قابل تجدید (مواد)، یک ابر خودرو است، چون زیر بدنه این خودرو کاملاً صاف است، و هوا بطور بیسابقه ای در اطراف آن پراکنده گشته و تعادل ایرودینامیکی آن را بطرز حیرت آوری به نمایش می گذارد.

 

بدلیل همه خصوصیاتی که در بالا شرح دادم و سایر ویژه گیهای منحصر بفرد دیگر، بازدهی و کارآمدی این خودرو بدون اینکه فضای درونی، ایمنی و کارائی آن قربانی گردد، بطرز حیرت آوری افزایش یافته است، در واقع مخلوطی از مواد با وزن فوق العاده سبک بگونه ای فشرده شده اند (Composites) که مقاومت این خودروی تخیلی علمی من را بطرز بی سابقه ای بالا برده است، یعنی اگر با سرعت بالا بر هر مانعی برخورد کنم و یا بصورت تفریحی به دیوار بتنی بکوبم، من و خودروام هیچ صدمه ای نمی بینیم و براحتی این خطر عظیم امروزی که همه خودروها از ان بهره میبرند را پشت سر می گذاریم.

تازه چیزهای زیاد دیگری هم هست که نگفتم، قصد دارم در خلال این تفکر ماورائی همه آنها را انشاء کنم تا خودروسازان بدانند، یک خودروی واقعی دوست دار انسان، اقتصاد و محیط زیست چگونه باید باشد؟!!!

داشتم می گفتم، مواد فوق العاده نشکن و با دوام بکار رفته در این خودرو، در عین اینکه منعطف هستند. مقاومتر، نشکننده تر و سبکتر از هر ماده دیگری میباشند. این موادSpace age materials)) به صاحب خودرو اجازه می دهند ، برای مدتی بسیار طولانی بدون اینکه صدمه ای به خود، اقتصاد و محیط زیست، وارد نماید،براحتی زندگی کند و لذت ببرد.

حتی اگر این خودرو از جاده خنده دار و مضحک چالوس هم به قعر دره پرت شود، به خودرو و صاحبش هیچ صدمه ای نمی رسد.

خودروسازها، بهتر می دانند و می فهمند که چه می گویم، راستش را بخواهید، آهن و مواد معدنی که در خودروهای معمولی بکار می رود، شوکها و ارتعاشات ناشی از تصادفات را نه تنها جذب نمی کند ، بلکه درصد اعظمی از آنها را به سرنشینان خودرو منتقل مینماید و این است که سالانه انسانهای بی گناهی که کشته و مرده خودرو سواری هستند با ندام کاری و نیز کیفیت مواد آهنی مرگ آور، دعوت حق را لبیک میگویند.

 

ولی خودروی علمی من بدلیل اینکه مواد بادوام و نشکن در آن بکار رفته است، قادر است شوک های ناشی از تصادفات و حتی ضربه های سنگین عمدی را جذب کرده و قبل از اینکه به سرنشینان برسند، خنثی نماید.

این خودرو محشر است و واقعاً از نظر ایمنی بینظیر خواهد بود.

از همه مهمتر این خودرو، یک موتور بسیار کوچک دارد که عملکرد بالائی از خود نشان می دهد، مخصوصاً در هنگام تصادفات ناخواسته، مناطق و نواحی برای مچاله شدن و فروریختگی در آن ایجاد میگردد و نیروهای ایجاد شده بر اثر تصادف توسط مواد مقاومی که قبلاً توضیح دادم، جذب می گردد و بدین ترتیب ایمن خواهد بود.

این ابر خودروی محیط زیستی من، یک وسیله دو رگه (Hybrid) است.

کلیه سیستمهای جلو برنده و موتور، خیلی کوچک هستند، یعنی یک موتور فوق العاده کوچک که با سوخت فسیلی کار می کند و فقط 20 اسب بخار نیرو ایجاد می نماید.

نیروی ایجاد شده اساساً برای تولید الکتریسته (Electricity) (برق) در سلولهای سوخت بکار میرود.

برق ایجاد شده این خودروی رویائی من، به چهار موتور کوچک که در چرخهای آن تعبیه شده است، هدایت میگردد.

راستی ، موتورهائی را که در چرخها برای حرکت دادن خودرو کار گذاشته ام، هنگامیکه ترمز می گیرم، همانند یک ژنراتور کوچک هم عمل می کنند، یعنی به لحاظ تئوری 70% انرژی ایجاد شده در هنگام ترمز کردن را می قاپند(ربودن).

این انرژی که در اینجا توسط موتور چرخهای خودروی من جذب می شود، معمولاً در خودروهای معمولی ضایع گشته و بهدر می رود.

من این انرژی را در باتریهای خودروام برای استفاده های بعدی، ذخیره می کنم.

آن چیزی که بیشتر از همه این خودرو را محیط زیستی کرده و کارائی آن را بالا می برد در واقع، کاهش مالش و اصطکاکی است که در سطح جاده ایجاد می کند.

یعنی تا حدود بیش از 80% اصطکاک را کاهش می دهد.

بدین ترتیب، این وسیله ایده آل محیط زیستی من با ویژه گیهائی همچون، طراحی فوق العاده، وزن سبک ، آیرودینامیک حیرت آور، و کارائی بالای سیستمهای جلو برنده و دورگه (Hybrid) بودن می تواند ترجیحاً 200 کیلومتر مسافت را با 4 لیتر مصرف سوخت محقق سازد.

البته امروزه شرکت های خارجی زیادی وجود دارند که همانند این خودروی من تولیداتی دارند.

هوندا در ژاپن، تویوتا نیز، در امریکا و در اغلب کشورهای اروپائی نظیر این خودروی محیط زیستی، البته نه به خوبی، تئوریکی که توضیح دادم، کارهائی در دست انجام است، امیدوارم دانشگاههای فنی ما بتوانند این رویای دست یافتنی من را در آینده ای نزدیک محقق سازند.

اگر شرکت خودروسازی که در آن کار می کنم موافقت کند و روی این رویای من سرمایه گذاری نماید، به نظرم چند کار بسیار مهم محیط زیستی ،اقتصادی و ایمنی گرائی انجام داده است.

1- کاهش مصرف منابع طبیعی (مخصوصاً سوخت های فسیلی) محقق میشود.

2- آلودگی هوا، بشدت کاهش می یابد.

3- ایمنی سرنشینان ایجاد می گردد.

4- یکی از اهداف مهم یعنی آینده پایدار(Sustainable Future) عملیاتی میگردد.

5- در دراز مدت سوددهی شرکت بالا می رود.

6- با ایجاد برند مخصوص، ارزش ملی و بین المللی شرکت فزونی می یابد.

منابع انرژی تجدید شونده:

نیروی خورشید(Sun Power)، بادها و سایر انرژیهای پاک یعنی انرژیهای تجدید شونده تنها منابعی هستند که در آینده سیاره زمین می تواند به واسطه آنها قدرت گیرد.

قطعاً جهان آیندگان توسط طیف وسیعی از نیروهای انرژی قابل تجدید قدرت خواهد گرفت.

این اتفاق هم اکنون در آغاز شکل گیری است. گذر از انرژی و نیروهای غیر قابل تجدید به انرژیهای پایدار در آینده و تجدید شونده مستلزم تحقیقات و پژوهشهائی است که سریع ترین و ساده ترین روش دست یابی را تحقق سازد.

اغلب کشورهای جهان، در حال حاضر مشغول انجام تحقیقات در این خصوص می باشند، مثلاً برزیل، با استفاده از اتانل(ٍEthanol) بدست آمده از چوب نیشکر، وسائط نقلیه موتوری خود را بحرکت در می آورد.

یا در کالیفرنیا، انرژی حاصل از باد و گرمای زمین بخشی از نیازهای مردم آن سامان را تامین می کند.

آلمان، اسپانیا، انگلستان، رژیم اشغالگر جعلی صهیونیستی سرمایه گذاریهای زیادی برای دستیابی به انرژی تجدید شونده، انجام داده است، در این میان آلمان امیدوار است که در آینده بتواند 100% انرژی مورد نیاز خود را از انرژی های پاک تهیه کند.

با توجه به کاهش قابل ملاحظه انرژیهای غیر قابل تجدید و رو به اتمام بودن ذخائر نفت و گاز طبیعی و تشدید مشکلات محیط زیستی بعلاوه افزایش جمعیت جهان، کشورها تمایل زیادی برای دست یابی به منابع انرژی های پاک، پیدا کرده اند و خوشبختانه این موضوع در دستور کار جدی اکثر کشورها قرار گرفته است.

البته کشورهای ضعیف نگه داشته شده، همچنان بدبختند و نتوانسته پیشرفتهای قابل ملاحظه ای در این زمینه داشته باشند.

در صورتیکه همه کشورهای جهان بخواهند، ار انرژی پاک و تجدید شونده استفاده کنند، این انرژی در همه جای جهان می تواند یافت شود و بصورت علمی استفاده گردد، با تحقق این امر، دو اتفاق مبارک ظهور می کند.

یکی اینکه آلودگی هوا و سایر مشکلات محیط زیستی از بین می رود و دوم اینکه کشورهای مناطق مختلف کره زمین دارای اقتصادی خودکفا می شوند.

آینده ای بهتر، اقتصادی بزرگتر و سیاستی امنتر برای استفاده کنندگان(ملت ها) از انرژیهای پاک ایجاد می گردد، در این بخش انواع انرژیهای پاک و تجدید شونده را توضیح می دهیم.

مفهوم کلیدی:

 

انرژی تجدید پذیر در آینده ای بسیار نزدیک، یک منبع اصلی انرژی در سیاره زمین محسوب می گردد. گذار به این انرژی پاک و پایدار، از هم اکنون شروع شده است و بزودی شاهد تحقق این پدیده که یک انقلاب در انرژی است، Energy Revolution خواهیم بود.

 

انرژیهای تجدید پذیر:

الف: انرژی ستاره ما:

واقعیت این است که نفت، گاز طبیعی، مازوت و ذغال سنگ و حتی خورشید که منشاء همه انرژیها است، همه محدود بوده و زمانی تمام می شوند.

ولی از آنجائیکه خورشید با حداقل برای مدت 5 میلیارد سال دیگرمی تواند بخوبی پرتوافشانی کند، علی رغم محدود بودن یک منبع پاک انرژی و تجدید پذیر نام گرفته است.

هر روز به میزان (2/1000000000) دو میلیاردیم از انرژی خورشید بر دل سیاره زمین می تابد، اگر چه این مقدار تابش در مقایسه با کل انرژی خروجی از ستاره مشهور زمین (خورشید) بسیار ناچیز است ولی اگر همین انرژی که به زمین می رسد، دردام افتاده و به انرژی مفید تبدیل شود همه سامانه های حیات از آن لذت خواهند برد.

چرا؟

چون این انرژی:

1- پایدار است. حداقل برای 4/5 میلیارد سال دیگر قابل تولید میباشد.

2- غیر آلاینده است. چون تمام ناخالصی های موجود را بطرز حیرت آوری در فضای لایتناهی رها کرده و با عبور از فیلترها مخصوصی بگونه ئی بسیار خالص (clean& pure)، بر گسترده زمین می نشاند.

3- منشاء همه انرژیهای دیگر است. بدون خورشید ،هیچ سامانه ای در منظومه آن، قادر به پا برجای بودن نیست، و مهمتر اینکه انسان هرگز نمی تواند آنرا خراب و ویران کند.

برای بدام اندازی و استفاده از انرژی خورشید، چندین راه و روش متصور است. این روشها مجموعاً تکنولوژیهای خورشیدی(Solar Technologies) نام گرفته اند، تا کنون چها نوع از این تکنولوژیها شناخته شده است. بنامهای 1- سیستم گرمائی خورشیدی غیر فعال . 2- مکانیزم برق خورشیدی فعال. 3- سلولهای خورشیدی. 4- سیستمهای الکتریکی گرمائی خورشیدی.

شرح مختصری در خصوص سیستمهای فوق:

الف: سیستم خورشیدی غیر فعال (Passive Solar Heating)، در این سیستم پنجره خانه ها به طرف آفتاب(نور خورشید) ساخته می شود و نور خورشید در فصول مختلف از طریق این پنجرها به داخل خانها می تابد و گرمای بوجود آمده جذب دیواره های آجری، سیمانی و سایر اجسام جذب کننده گرما می گردد و سپس گرمای ذخیره شده به تدریج به داخل فضاها ی خانه پرتو افکنی می کند.

در روزهای ابری هم گرمای باقی مانده در اجسام جذب کننده گرما، باعث گرم کردن خانه می شوند.

اگر سیستم گرمائی خورشیدی غیر فعال، بخوبی طراحی گردد، براحتی می تواند پاسخگوی نیازهای گرمایشی خانوارها گردد.

مثلاً عایق کاری مناسب خانه برای مهار فرار گرما، نصب پرده های ضخیم جهت حفظ گرمای فضای داخل و سایر موارد مورد نیاز می تواند، بطرز موثری گرمای مناسب را تهیه و در دسترس قرار دهد.

این بدین معنی است که در صورت استفاده از این روش، هزینه های اقتصادی صفر، آلودگی صفر و مصرف منابع طبیعی نیز در این خصوص به صفرمی رسد، مضافاً اینکه از امراض ناشی از از آلاینده ها نیز، خبری نیست.

مفهوم کلیدی:

 

ساختمانهای مسکونی و دفاتر اداری شرکتها و کارخانجات می توانند بگونه ای طراحی شوند که انرژی گرمائی خورشید را در طول سال جذب کرده و در اجسام نگهدارنده گرمائی خود، ذخیره کنند و از این گرمای انبار شده در طول شب و روز استفاده بعمل آورند، دستیابی به انرژی بدین شکل مطلوب اقتصاد، مردم، بهداشت و محیط زیست است.

ب: سیستمهای خورشیدی فعال: (Active Solar Systems)

 

در سیستمهای گرمایشی خورشیدی فعال اساساً صفحه های خورشیدی جمع کننده و بدام اندازنده گرما معمولاً روی سقف ساختمانها نصب می گردد.

اغلب این صفحات جمع کننده انرژی خورشیدی، جعبه های عایق داری هستند که با شیشه های دوجداره ائی به سمت نور خورشید نصب گردیده اند و بنام صفحات پهن جمع کننده انرژی خورشید.(Flat Plate Collectors)معروفند

داخل جعبه های فوق ، برای جذب نور خورشید و تبدیل آن به گرما، بصورت مشکی رنگ آمیزی شده است.

گرما توسط آب یا هر مایع دیگری از طریق لوله هائی که در سیستم جمع کننده وجود دارد، به یک انبار آب منتقل شده، (مثلاً یک تانک ابر عایق شده) و بعد از اینکه این گرمایش را به انباره منتقل کرد، مجدداً به سیستم جمع آوری برگشت داده می شود و این مکانیزم بدین گونه تکمیل می گردد.

آب گرم در تانک ذخیره، برای استفاده های مختلف مثلاً حمام، شستشو و حتی گرم کردن خانه بکار می آید.

البته ساخت، نصب و خرید سیستمهای خورشیدی فعال، در مکانهای مورد نظر، هزینه های زیادی را در بر دارد و باید احتیاطات لازم در این خصوص مخصوصاً نگهداری این گونه سامانه ها، مدنظر قرار گیرد.

مفهوم کلیدی:

 

سیستمهای خورشیدی فعال معمولاً در شکل صفحات خورشیدی بروی سقف منازل و مکانها نصب می گردند. این پانلها(صفحات) گرمای نور خورشید را جمع کرده و از طریق آب یا هر مایعی حمال دیگری انرژی را به خانه های مردم سرازیر میکنند، این انرژی برای کاربردهای متعددی حتی گرم کردن داخل منازل مورد استفاده قرار میگیرد.

پیلهای (مبدل) خورشیدی: (Photovoltais)

مبدلهای خورشیدی، تولید الکتریسته(برق) را از نور خورشید فراهم می کنند، این سلولهای خورشیدی قدرتمند از قطعات نازک سیلیکون یا مواد دیگری ساخته شده اند که به هنگام مواجه با نور خورشید الکترون ساطع می کنند.

(Electron Emitting Materials)

الکترونهای آزاد شده در مواد در طول قطعات سیلیکونی جریان پیدا کرده و بدین ترتیب جریان الکتریسته (Electrical Current) بوجود می آید.

 

این سلولهای فتوولتائیک (Photovoltaics) بر سلولهائی سوار و تجمع پیدا کرده اند و یا روی ماژولهائی نصب و مجتمع گردیده اند که پس از ساخت روی سقف خانه ها و یا دکل ها نصب می گردند.

این نوع برق گیری از نور خورشید نیز پرهزینه بوده و گران است، تقریباً سه برابر هزینه برق معمولی قابل تخمین است

مفهوم کلیدی:

 

سیستمهای برقی- گرمائی- خورشیدی

(Solar Thermal Electric systems)

دانشمندان و مهندسین آزمایشات زیادی را برای پیدا کردن راههائی در جهت بدام انداختن انرژی خورشید برای گرم کردن آب و سپس تولید بخار برای بحرکت در آوردن توربینها و نهایتاً تولید برق، تا بحال انجام داده اند.

ولی هزینه این نوع تولید برق از خورشید هم زیاد بوده و از نظر اقتصادی نامناسب است، مثلاً در جنوب کالیفرنیا یک سری طشتک هائی از آلومینیم که نور خورشید را به لوله های پر از روغن انعکاس می دهد، ساخته اند.

روغن داغ، آب را گرم کرده و به بخار تبدیل می کند . بخار ایجاد شده توربین را به حرکت درآورده و نهایتاً تولید الکتریسته میسر میگردد.

این سیستم برق کافی را برای 170000 خانه فراهم می آورد و قیمت آن هر کیلووات ساعت 8 سنت است که ارزان تر از برق هسته ای می باشد ولی گرانتر از برق ایجاد شده توسط ذغال سنگ است، و اثر محیط زیستی هم ندارد.

مفهوم کلیدی:

انرژی باد: (Wind Energy)

در حدود 2% انرژی خورشیدی که بر دل زمین می تابد به باد (Wind) تبدیل می شود.

از باد می شود برای تولید انرژی و تلمبه کردن آب از اعماق زمین استفاده کرد.

البته کارهای زیادی مکانیکی دیگری را هم می شود انجام داد.(مثلاً خرد کردن دانه و غیره)

با چرخاندن تیغه های میله های پروانه ای (بادی) که توسط باد انجام می شود، الکتریسته(برق) تولید می گردد.

توربین های بزرگ و ماشین های بادی برای تولید انرژی مورد استفاده قرار می گیرند. البته از واحدهای کوچکتردیگری نیز میشود برای تولید برق در مزارع و خانه ها استفاده کرد.

مفهوم کلیدی:

 

توده زنده : (Biomass)

مواد ارگانیک نهفته در گیاهان توده زنده با بیوماس نام دارد.

انرژی موجود در مواد ارگانیک ناشی از انرژی خورشیدی (Sunlight) است.

توده زنده (Biomass) سودمند، چوبها و خرده های و باقی مانده از صنعت چوب نیز در بر میگیرد.

باقیمانده های محصولات، ذغال فعال، کود، ضایعات بیولوژیک شهری، ضایعات صنعتی و پسماندهابیولوژیک نیز توده زنده محسوب می شوند.

بعضی از این توده های زنده بصورت مستقیم مورد استفاده قرار گرفته و انرژی تولید می کنند، و بعضی به گاز(متانول) و مایع (اتانول) تبدیل شده و مورد استفاده قرارمی گیرند.

ساده ترین راه برای بدست آوردن انرژی از توده زنده، سوزاندن آنها می باشد. البته در بعضی از کشورهای جهان توده زنده را به سوخت مایع و گاز (اتانول) تبدیل کرده و بعنوان سوخت وسائط نقلیه مصرف می کنند. این تبدیلات در صنایع شیمیائی، داروئی و پلاستیکی نیز کاربرد دارد.

توده زنده( چوب) 30% انرژی جهان را تامین می کند. یعنی نصف جمعیت جهان از این طریق تامین انرژی دارند.

بعضی از محصولات غیر خوراکی را می شود برای تولید سوخت مایع زیر کشت برد.

مثلاً یک بوته بیابانی بنام ایوفوربیا لاتیریس

(Euphorbia Lathyris)،این گیاه در بیابانهای مکزیک و در جنوب غربی امریکا می روید، ماده روغنی شکلی تولید کرده که پس از پالایش بعنوان سوخت مورد استفاده قرار میگیرد.

یک منبع بالقوه دیگر انرژی، در واقع کودهای حیوانی هستند، این کودها در خمره هائی قرار داده شده که در آنجا تجزیه می گردند و گاز متان

(Methane Gas) از خود متصاعد می کنند.

این گاز قابل سوخت بوده و از آن بعنوان انرژی استفاده می شود، در سرتاسر جهان طرحهائی برای تولید یک سوخت قابل استفاده از کود در دست اقدام است، این عملیات نه تنها اینکه کود را به محصول تبدیل می کند، بلکه کمک شایانی به کاهش آلودگی نیز می نماید.

مفهوم کلیدی:

 

 

سوخت های گیاهی : (Biodisels)

این سوخت تنها سوختی که فعلاً می شود بنحوه ساده ئی آنرا تهیه کرد، تجدید پذیر است و قابلیت تولید مداوم را دارا است.

طیف وسیعی از روغن های گیاهی برای این کار مورد استفاده قرار میگیرند، روغن غلات، لوبیا و سایر روغن های نظیر، می توانند به مایع سوختنی تبدیل شوند.

این مایع بصورت پاک می سوزد(Clean burning) می توان از آن در خودروها و سایر وسائط حمل و نقل استفاده کرد.

در حال حاضر تعداد صد هزار ایستگاه پمپ بنزین سوخت روغن های گیاهی در ایالات متحده امریکا موجود است . این سوخت قابل تجدید و بسیاربا ارزش است.

 

نیرویهای برق آبی: (Hydro-electric powers)

 

بشر از دیر باز با استفاده از جریان آب رودخانه ها و نهرها، برای هزاران سال از نیروی آب برای تولید برق استفاده کرده است.

این جریان به واسطه دو عامل مهم امکان می یابد.

1- انرژی خورشید که چرخه هیدرولوژیک را به حرکت وا می دارد.

2- جاذبه، که مسئول حرکت آب در بسترهای رودخانه است.

لذا نیروی برق آبی (H.P) یک منبع تجدید شونده انرژی است و با ایجاد سد در جلوی رودخانه ها و نهرها، امکان پذیر است.

آب جمع آوری شده پشت سدها از طریق لوله های مخصوصی رها سازی شده و در جریان حرکت خود، پره های ژنراتورهای الکتریکی را چرخانده و بدین ترتیب تولید انرژی صورت می گیرد.

مفهوم کلیدی:

انرژی زمین گرمائی: (Geothermal)

واقعیت این است که در دل زمین گرمای بسیار زیادی نهفته است.

این انرژی انبار شده در اعماق زمین، انرژی زمین گرمائی نام دارد. این گرمای درون زمین عمدتاً از ماگمای (Magma) زمین بیرون می زند، ماگما صخره مذابی است که در زیر سطح(قشر) زمین قرار دارد.

انرژی زمین گرمائی بصورت مداوم باز تولید (Regenerated) می گردد ولی میزان تجدید پذیری آن کند (Slow) است، بهره برداری بیش از حد، قادر است این منبع انرژی را به اتمام برساند.(Overexploitation)

منابع انرژی زمین گرمائی به سه طبقه اصلی قابل تقسیم بندی هستند:

1- مناطق همرفت (تبادل حرارتی) گرم آبی.

hydro-thermal convection Zones

 

این مناطق، مکانهائی هستند که ماگما بزور وارد آنها می شود و معمولاً در پوسته سخت زمین قرار دارند.

لذا مواد مذاب وارد قشر تحتانی زمین شده و صخره ها ، که مقدار زیادی آب با خود دارند را گرم می نماید.

آب گرم زیر مناطق فوق از طریق شکافهای صخره ها به سطح زمین پرتاب

می گردد.

این آب ممکن است به شکل بخار یا به صورت مایع از طریق چشمه های آب گرم به سطح زمین جاری گردد.

 

2- مناطق فشرده زمین. Geo Pressurized Zones

این مناطق سفره های آب زیر زمینی هستند که توسط طبقات صخره ائی غیر قابل نفوذ در اعماق زمین گرفتار شده و توسط گرمای بی امان ماگما بجوش آمده اند.

این آبهای فوق العاده جوشان گرفتار در میان صخره ها که بطرز وحشتناکی فشرده شده اند را می توان از طریق حفر چاههای عمیق، بیرون کشیده و مورد استفاده قرار داد.

البته بعضی از این مناطق فشرده گاز متانMethane Gas هم دارند که بایستی هنگام استحصال اب گرم از دل زمین مد نظر جدی قرار گرفته ودرخصوص بدام اندازی امن گاز فوق نیز احتیاطات ویژه ئی صورت پذیرد.

3- مناطق صخره ئی داغ: (Hot – Rock Zones)

این مناطق گسترده بوده ولی استحصال آب گرم از آنها پر هزینه است.اب موجود در این منازل توسط بسترهای صخره ئی ماگما گرم میشود.

برای بدست آوردن اب گرم فراوان این مناطق، حفر چاه های عمیق لازم است.

مفهوم کلیدی:

 

سوخت هید روژن: (Hydrogen fuel)

هیدروژن سوخت قابل تجدید دیگری است که بخوبی می تواند جایگزین مناسبی برای نفت، بنزین و گاز طبیعی باشد.

گاز هیدروژن با عبور الکتریسته از طریق آب در حضور یک کاتالیرز (تسهیل کننده واکنش شیمیائی برای شکست مولکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن بدون اینکه تغییری در خودش ایجاد شود)، قابل تولید است.

دستگاهی که برای تولید هیدروژن مورد استفاده قرار می گیرد، الکترولیزگر (Electrolyzer) نام دارد.

هیدروژن سوخت پاکی است، آلودگی ایجاد نمی کند و زمانی که می سوزد فقط آب و کمی اکسید نیتروژن تولید می کند.(ترکیب اکسیژن هوا بعلاوه نیتروژن)

البته اکسید نیتروژن تولید شده را می شود با تنظیم درجه حرارت و نصب دستگاههای کنترل آلودگی مهار کرد.

هیدروژن بر خلاف سوخت های فسیلی، هنگامیکه می سوزد، دی اکسیدکربن نیز تولید نمی کند.

سلولهای سوخت: (Fuel Cells)

برای تولید برق در سلولهای سوخت میتوان از هیدروژن استفاده کرد.

انواع سلولهای سوخت وجود دارند. ساده ترین سلول سوخت بشرح ذیل است:

این سلول در واقع شبیه یک باطری است از آند و کاتد که بوسیله یک صفحه از هم جدا شده اند، تشکیل شده است.

هیدروژن در محفظه آندی وارد می شود و با آن وارد واکنش شده و تولید یونهای هیدروژن و الکترون می نماید. الکترونها از طریق سیم خارج شده و الکتریسته(برق) برای روشن کردن لامپ و راه اندازی سایر وسایل الکتریکی تولید میشود.

اکسیژن نیز وارد محفظه کاتدی گشته و با یونهای هیدروژن و الکترونها وارد واکنش می شوند، محصول این واکنش آب است.

مفهوم کلیدی:

آیا یک سیستم تامین انرژی تجدید شونده امکان پذیر است؟

منابع فراوان انرژی تجدید پذیری وجود دارد و همه آنها در دست رس می باشند، یعنی خیلی بیشتر از انرژیهای تجدید ناپذیر(سوخت های فسیلی)، لذا این مسئله باعث گردیده است که دوست داران محیط زیست و سایر دانشمندان در فکر ایجاد یک سیستم تامین انرژی پایدار و تجدید شونده

(Renewable & Sustainable Energy Supply System) باشند.

لذا برای تامین انرژی تجدید شونده و پایدار و با توجه به کاهش ردپای محیط زیستی Reduction Of Environmental Footprintsانرژی خورشیدی از نظر محققین دردستور کار است.

جدول ذیل تامین نیازمندیهای انرژی جامعه را بر پایه انرژی خورشیدی نشان می دهد.

 

سیاره آبی-خاکی ما موجود منحصر به فردی است. همه ما باید در حفاظت از آن نهایت جدیت را بخرج دهیم