مقاله؛
انرژيهاي پاک و محيط زيست
خبرگزاري تخصصي معدن- يکي از عوامل توسعه جوامع صنعتي انرژي مي‌باشد. تاکنون سوخت‌هاي فسيلي تامين کننده اصلي انرژي مورد نياز بشر بوده‌اند، اما با کاهش منابع انرژي ترديدي نيست که در آينده‌اي نزديک بايد از منابع جديدتر استفاده شود.
خبرگزاري تخصصي معدن- يکي از عوامل توسعه جوامع صنعتي انرژي مي‌باشد. تاکنون سوخت‌هاي فسيلي تامين کننده اصلي انرژي مورد نياز بشر بوده‌اند، اما با کاهش منابع انرژي ترديدي نيست که در آينده‌اي نزديک بايد از منابع جديدتر استفاده شود.
يکي از عوامل توسعه اقتصادي جوامع صنعتي انرژي مي‌باشد. تاکنون سوخت‌هاي فسيلي نظير نفت، گاز و زغال سنگ تامين کننده اصلي انرژي مورد نياز بشر بوده‌اند، اما با کاهش منابع انرژي و ازدياد جمعيت و پيشرفت تکنولوژي ترديدي نيست که در آينده‌اي نزديک بايد از منابع جديدتر استفاده گردد. اگر چه بالا رفتن پيوسته و دائمي قيمت منابع انرژي فسيلي از دلايلي است که لزوم تجديد نظر در استفاده آنها را توجيه مي‌کند، اما همچنان مهمترين دغدغه استفاده از اين انرژي‌ها مشکلات زيست‌محيطي آنهاست. آلودگي هوا در شهرهاي بزرگ از مهمترين چالش‌هاي بشر است و تهديدي جدي براي سلامتي ساکنين جوامع صنعتي به حساب مي‌آيد. علاوه بر آن با افزايش روزافزون گازهاي گلخانه‌اي ناشي از سوخت‌هاي فسيلي شاهد تغيير آب و هوا و گرم شدن جهان هستيم. اين پديده نيز کم‌کم آثار زيان بار خود را نشان مي‌دهد. آب شدن يخ‌هاي قطبي و افزايش سطح بيابان‌ها از نشانه‌هاي بارز افزايش گازهاي گلخانه‌اي است. استفاده از انرژيهاي تجديدپذير يا انرژيهاي نو تنها گزينه پيش روي بشر براي مبارزه با تهديداتي است که سوخت‌هاي فسيلي عامل اصلي آنهاست. اين انرژي‌ها در عين حال که کمترين آلودگي زيست‌محيطي را ايجاد مي‌کنند، پايان ناپذير بوده و نگراني‌هايي که در مورد امکان اتمام سوخت‌هاي فسيلي در آينده‌اي نزديک وجود دارد، براي آنها وجود نخواهد داشت. امروزه با افزايش قيمت حامل‌هاي انرژي در ايران پيش‌بيني مي‌شود انرژيهاي نو در آينده، سهم بيشتري در سبد انرژي مصرفي داشته باشند. مهمترين انواع انرژيهاي تجديدپذير عبارتند از: انرژي خورشيدي، انرژي باد، انرژي زيست توده، انرژي زمين گرمايي و فن آوري ئيدرژن که شرح مختصري از هريک همراه با پتانسيل‌هاي کشور در بهره‌برداري از آنها ذکر مي‌شود.
انرژي خورشيدي
خورشيد منبع عظيم انرژي و سرآغاز حيات و منشاء تمام انرژيهاست. انرژي تابيده شده به زمين در مدت يک ساعت توسط خورشيد از کل انرژي مصرف شده توسط تمام مردم جهان در مدت يک سال بيشتر است. در واقع تمام انواع انرژيهاي ديگر را مي‌توان اشکال مختلفي از انرژي خورشيدي دانست. انرژي خورشيدي يکي از پاک‌ترين انرژيهاي موجود مي‌باشد. کاربردهاي انرژي خورشيدي را مي‌توان به دو دسته سيستم‌هاي نيروگاهي و غير نيروگاهي تقسيم‌بندي نمود. تأسيساتي که با استفاده از آنها انرژي جذب شده حرارتي خورشيد به الکتريسيته تبديل مي‌شود، نيروگاه حرارتي خورشيدي ناميده مي‌شود. اين تأسيسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌هاي موجود و بر حسب اشکال هندسي متمرکز کننده‌ها به سه دسته تقسيم مي‌شوند:
الف ـ نيروگاههايي که گيرنده آنها آينه‌هاي سهموي خطي هستند،
ب ـ نيروگاههايي که گيرنده آنها در يک برج قرار دارد و نور خورشيد توسط آينه‌هاي بزرگي به نام هليوستات به آن منعکس مي‌شود (دريافت کننده مرکزي)،
ج- نيروگاههايي که گيرنده آنها بشقابي سهموي (ديش) مي‌باشد.
دودکش‌هاي خورشيدي را نيز مي‌توان در زمره نيروگاه‌هاي خورشيدي به شمار آورد. در اين سيستم با استفاده از يک برج بلند به ارتفاع حدود 200 متر و تعداد زيادي گرم‌خانه‌هاي خورشيدي که در اطراف آن است هواي گرمي که بوسيله انرژي خورشيدي در يک گرم‌خانه توليد مي‌شود به طرف دودکش يا برج مرکزي گلخانه‌ها هدايت مي‌شود. اين هواي گرم بعلت ارتفاع زياد برج با سرعت زياد صعود کرده و باعث چرخيدن پروانه و ژنراتوري که در پايين برج نصب شده‌است مي‌گردد و بوسيله اين ژنراتور برق توليد مي‌شود. هم‌اکنون يک نمونه از اين سيستم در 160 کيلومتري جنوب مادريد احداث گرديده که ارتفاع برج آن به 200 متر مي‌رسد. استفاده از انرژي خورشيدي در پيل‌هاي فتوولتائيک نيز يکي از پر مصرف‌ترين شيوه‌هاي استفاده از اين انرژي مي‌باشد. اگرچه اين پيل‌ها راندمان بسيار پاييني دارند اما به دليل اين که در ساختار آنها هيچ گونه قطعه متحرکي وجود ندارد و سهولت استفاده از آنها گسترش فراواني يافته‌اند. کابردهاي غير نيروگاهي از انرژي حرارتي خورشيد شامل موارد متعددي مي‌باشد که اهم آنها عبارتند از آبگرمکن و حمام خورشيدي، سرمايش و گرمايش خورشيدي، آب شيرين‌کن خورشيدي، خشک‌کن خورشيدي، اجاق خورشيدي، کوره‌هاي خورشيدي و خانه‌هاي خورشيدي. کشور ايران در بين مدارهاي 25 تا 40 درجه عرض شمالي قرار گرفته است و در منطقه‌اي واقع شده که به لحاظ دريافت انرژي خورشيدي در بين نقاط جهان در بالاترين رده‌ها قرار دارد. ميزان تابش خورشيدي در ايران بين 1800 تا 2200 کيلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمين زده شده است که البته بالاتر از ميزان متوسط جهاني است. در ايران به طور متوسط ساليانه بيش از 280 روزآفتابي گزارش شده است که بسيار قابل توجه است.
انرژي باد
در ميان اين انرژيهاي نوظهور، انرژي بادي از جايگاه ويژه‌اي برخوردار است. ايرانيان اولين کساني بودند که حدود 200 سال قبل از ميلاد مسيح براي آرد کردن غلات از آسيابهاي بادي با محور قائم استفاده کرده‌اند. عدم نياز به نيروي انساني براي استخراج اين نوع انرژي و همچنين به دست آمدن نتيجه مستقيم بدون انتظار طولاني مدت، از مزايايي است که کارشناسان براي انرژي بادي بر شمرده‌اند.
هزينه‌هاي کمتر توليد اين انرژي در مقايسه با انرژي خورشيدي نيز عامل مهم ديگري بوده است تا بسياري از کشورهاي جهان به فکر ساخت توربينهاي بادي بزرگ و کوچک و همچنين تأسيس مزارع بادي بيفتند. در ايران با توجه به وجود مناطق بادخيز، طراحي و ساخت آسيابهاي بادي از 2000سال پيش از ميلاد مسيح رايج بوده و هم اکنون نيز بستر مناسبي جهت گسترش بهره‌برداري از توربينهاي بادي فراهم مي‌باشد. مطالعات و محاسبات انجام شده در زمينه تخمين پتانسيل انرژي باد در ايران نشان داده‌اند که تنها در 26منطقه از کشور (شامل بيش از 45سايت مناسب) ميزان ظرفيت اسمي سايتها، با در نظر گرفتن يک راندمان کلي 33?، در حدود 6500مگاوات است و اين در شرايطي است که ظرفيت اسمي کل نيروگاه‌هاي برق کشور در حال حاضر حدود 50000 مگاوات مي‌باشد. در سال 2004ميلادي تنها 25مگاوات از 33000مگاوات برق توليد شده در ايران با استفاده از انرژي بادي توليد شده بود. در سال 2006ميلادي سهم برق توليد شده در ايران با استفاده از انرژي بادي 45مگاوات بود (رتبه سي‌ام در دنيا) که به نسبت سال 2005رشد چهل درصدي را نشان مي‌داد. در سال 2008ميلادي نيروگاه بادي منجيل در استان گيلان و بينالود در استان خراسان رضوي در يک سال 128000مگاوات برق توليد کردند. ظرفيت برق بادي در ايران در سال 2009ميلادي 130مگاوات ساعت بوده‌است.
انرژي زيست‌توده
زيست‌توده به چوب، ضايعات کشاورزي، زباله‌هاي شهري، فضولات دامي و فاضلاب‌هاي شهري و صنعتي اطلاق مي‌گردد. با تخمير اين ضايعات مي‌توان گاز متان حاصل کرد و از اين گاز در صنايع مختلف استفاده نمود و يا آن را به مصرف تهيه الکتريسيته رساند. اين انرژي در بين انرژيهاي تجديدپذير مقام نخست را در جهان از نظر عرضه انرژي داراست.
در ايران پتانسيل توليد ضايعات کشاورزي کشور 22 ميليون تن در سال مي باشد که اين ميزان قابليت توليد 15 ميليارد متر مکعب گاز متان را داراست. علاوه بر آن هرگاه فضولات دامي قبل از اين که به عنوان کود مورد استفاده قرار بگيرند در يک سيستم بيوگاز تخمير شوند، علاوه بر توليد گاز متان، باقيمانده آنها تبديل به کودي مي‌شود که غني شده بوده و کارائي بيشتري دارد. اين روش براي جوامع روستايي که تامين سوخت آنها به دشواري صورت مي‌پذيرد گزينه بسيار خوبي است. در هندوستان بسياري از روستاها از اين طريق مجهز به سيستم بيوگاز شده‌اند. زباله‌هاي شهري نيز يک منبع بسيار عظيم از انرژي زيست توده مي‌باشند. در تهران روزانه 7000 تن زباله توليد مي‌شود و اين ميزان زباله براي شهرهاي مشهد، شيراز و اصفهان به ترتيب روزانه 1300، 1100 و 800 تن مي‌باشد. بطور متوسط در ايران هر فرد روزانه 8/0 کيلوگرم زباله توليد مي‌کند. از هر 15 کيلوگرم زباله شهري مي‌توان يک متر مکعب گاز تهيه نمود. اگر راندمان توليد الکتريسيته از بيوگاز را تنها 25% فرض نماييم، از دفن اصولي هر تن زباله شهري 650 کيلو وات ساعت الکتريسيته توليد مي‌شود و اين بدين معناست که گاز توليد شده از 400000 تن زباله براي تامين برق 60000 خانه کافي است. استفاده از انرژي زيست‌توده علاوه بر ارزاني و صرفه‌جويي در مصرف انرژيهاي فسيلي، آلودگيهاي زيست‌محيطي بسيار ناچيزي دارد.
انرژي زمين گرمايي
انرژي زمين گرمايي انرژي ذخيره شده در پوسته زمين است که عمدتاً در نواحي زلزله‌خيز و آتشفشاني جوان و همچنين در امتدااد صفحات تکتونيکي زمين متمرکز شده است. همان طور که مي‌دانيم هر چه به سمت مرکز زمين نزديک شويم دما بالاتر مي‌رود و حرارت مرکز زمين در حدود 5000 درجه سانتي‌گراد است. گل فشان‌ها، چشمه‌هاي آب گرم و آب فشان‌ها پديده‌هاي طبيعي هستند که بر اثر پديده زمين گرمايي بوجود مي‌آيند. بهره‌برداري از انرژي زمين گرمايي بر خلاف ساير انرژيهاي تجديدپذير محدود به فصل و يا زمان خاصي نبوده و بدون وقفه قابل بهره‌برداري است. در عين حال قيمت تمام شده برق توليد شده توسط نيروگاه‌هاي زمين گرمايي با ساير نيروگاه‌هاي سوخت فسيلي قابل رقابت بوده و از انواع ديگر انرژيهاي نو ارزان‌تر است. در سه دهه اخير نيروگاه‌هاي زمين گرمايي در جهان از رشد و توسعه چشمگيري برخوردار بوده است.
ايران به دليل قرار گرفتن در کمربند زلزله جهان و فعاليت‌هاي آتشفشاني جوان مربوط به دوران چهارم زمين‌شناسي، شرايط مطلوبي جهت تشکيل ميدان‌هاي زمين گرمايي دارد. وجود چشمه‌هاي متعدد آبگرم دليلي بر اين مدعاست. از سال 1354 مطالعات گسترده‌اي توسط وزارت نيرو با همکاري مهندسين مشاور ايتاليايي در محدوده‌اي به وسعت 260000 کيلومتر مربع در نواحي شمال و شمال غرب ايران آغاز شده و نتيجه اين تحقيقات نشان داد که مناطق سبلان، دماوند، خوي، ماکو و سهند با مساحتي بالغ بر 31000 کيلومتر مربع جهت بهره‌برداري از انرژي زمين گرمايي مناسب مي‌باشند. امروزه با ادامه مطالعات 10 پتانسيل مستعد ديگر در ايران يافت شده که عبارتند از تفتان، طبس، فردوس، تکاب، بيابانک، محلات، رامسر، ميناب، کازرون و لار. اولين چاه زمين گرمايي ايران به عمق 3000 متر در ارتفاعات سبلان در نزديکي مشکين‌شهر در ارديبهشت ماه 1382 پايان يافت. مطالعات در جهت ساخت و احداث اولين نيروگاه زمين‌گرمايي ايران در اين منطقه ادامه دارد. انرژي زمين‌گرمايي يکي از تميزترين انرژيهاي تجديدپذير بوده و آلودگي محيط زيستي آن بسيار ناچيز است.
فن‌آوري ئيدرژن
ماهيت اغلب انرژيهاي تجديدپذير در غيرپيوسته بودن آنهاست. بنابراين همواره نياز به يک واسطه براي ذخيره و حمل انرژي وجود دارد. اين وظيفه مي‌تواند به عهده ئيدرژن گذاشته شود. اين گاز فراوان‌ترين عنصر روي زمين مي‌باشد. امکان توليد ئيدرژن از منابع پاک و يا فسيلي به همراه سهولت احتراق و يا واکنش شيميايي و توليد الکتريسيته در پيل‌هاي سوختي سبب معرفي ئيدرژن به عنوان سوخت آينده بشر شده است. گاز طبيعي بزرگ‌ترين منبع توليد ئيدرژن در جهان است. مواد زائد کشاورزي و جنگلي نيز مي‌توانند از منابع توليد ئيدرژن باشند و قيمت گاز ئيدرژن توليد شده توسط اين منابع قابل رقابت با قيمت گاز ئيدرژن توليد شده توسط گاز طبيعي مي‌باشد. آب نيز يک منبع لايزال ئيدرژن بوده و الکتروليز آب يکي از روشهاي توليد ئيدرژن مي‌باشد. امروزه استفاده از ئيدرژن در موتورهاي احتراق داخلي توسط برخي از کمپاني‌هاي سازنده اتومبيل نظير BMW در حال بررسي است. پيل سوختي نيز که در سال 1839 توسط ويليام گرو ساخته شده است يکي از مهمترين جذابيت‌هاي ئيدرژن مي‌باشد چرا که مستقيماً انرژي حاصل از واکنش سوختن ئيدرژن را تبديل به الکتريسيته مي‌نمايد.
اين پيل‌ها با راندمان بالا و با کمترين اتلاف انرژي و آلودگي صوتي و شيميايي، انرژي حاصل از ترکيب ئيدرژن با اکسيژن را به الکتريسيته تبديل مينمايند. مزاياي استفاده از پيل‌هاي سوختي عبارتند از راندمان بالا و عملکرد عالي، مدولار بودن، قابليت اعتماد بالا، بهره‌برداري راحت، عدم وجود اجزاي متحرک، هزينه و زمان نصب پايين و حداقل توليد و نشر آلودگيهاي صوتي و شيميايي. اين سيستم را مي‌توان بصورت ترکيبي با ساير انرژيهاي تجديدپذير استفاده کرد و علاوه بر ذخيره انرژي کمک بزرگي به حفظ محيط زيست نمود.
دو تصور غلط درباره انرژي برقابي و اتمي
يکي از انرژي‌هايي که ممکن است به عنوان انرژيهاي پاک مطرح شود انرژي برقابي است. انرژي برقابي انرژي الکتريکي بدست آمده توسط توربين‌هايي است که توسط آب به گردش در مي‌آيند. توربينهاي برقابي در ميان تجهيزاتي که انرژي مکانيکي را به انرژي الکتريکي تبديل مينمايند بالاترين راندمان را دارند. اگرچه استفاده از انرژي آبشارها و يا منابع آبي موجود در طبيعت مي‌تواند در جرگه انرژيهاي پاک و دوست‌دار محيط زيست به شمار رود، اما اگر منشا همين انرژي، آب ذخيره شده در پشت سدهاي بزرگ باشد، به هيچ عنوان يک انرژي پاک محسوب نخواهد شد، زيرا سدهاي بزرگ از عوامل تهديد کننده محيط زيست به شمار مي‌آيند. در کشور ما ساخت سدهاي بزرگ هميشه به عنوان يک موفقيت مطرح بوده است و درباره مزاياي اين گونه سدها همواره قلم‌فرسايي شده است اما امروزه از اين سدها به عنوان فجايع زيست‌محيطي نام برده مي‌شود. نهضت جهاني مبارزه با ساخت سدهاي بزرگ آنقدر گسترش يافته است که روز 14 مارس هر سال، معادل 24 اسفند ماه را روز جهاني مبارزه با احداث سدهاي بزرگ نام نهاده‌اند. اگرچه آبخيزداري و ساخت آب‌بندهاي کوچک باعث بهبود شرايط طبيعي، جهت دوام و استقرار اکوسيستمها مي‌شوند اما سدهاي بزرگ براي محيط زيست و طبيعت مسئله‌ساز مي‌باشند. برخي از مشکلات ناشي از احداث سدهاي بزرگ عبارتند از تغيير در اقليم،تغييرات اکولوژيکي، تاثير بر خاک و فرسايش و شور شدن خاک مناطق مجاور. انتشار گازهاي گلخانه‌اي توسط آب جمع شده در پشت سد نيز از معضلات اين گونه سدها مي‌باشد. اين گازها از پوسيدگي قسمت‌هاي مختلف گياهان و زباله‌هايي به وجود مي‌آيند که از بالاي رودخانه آمده‌اند و به وسيله باکتري‌هاي بيهوازي تجزيه مي‌شوند. بيشتر گاز توليدي در اثر پوسيدگي را گاز متان تشکيل مي‌دهد که از نظر آثار گلخانه‌اي از دي‌اکسيدکربن خطرناک‌تر است. براساس گزارش کميسيون جهاني سدها، سدهايي که برق توليدي آنها نسبت به منبعشان کوچک است (کمتر از 100 وات به ازاي هر مترمربع از آب) و درخت‌هاي اطراف مسير رودخانه پاکسازي نشده‌اند، ميزان گاز گلخانه‌اي توليدي از يک نيروگاه گرمايي با سوخت نفت بيشتر است.شکسته شدن سدها اگرچه به ندرت اتفاق مي‌افتد اما خطري جدي و خطرناک است. براي نمونه مي‌توان به شکسته شدن سد بانکياو (Banqiao) در جنوب چين اشاره کرد که موجب کشته شدن 171000 تن و بي‌خانمان شدن حدود نيم ميليون نفر شد. انرژي اتمي نيز به هيچ عنوان يک انرژي تميز نيست. زباله‌هاي اتمي حاصل از يک نيروگاه اتمي همواره وبال گردن کشورهاي داراي اين نيروگاه‌ها بوده است. هنوز يک شيوه دفع کاملاً ايمن براي اين گونه زباله‌ها يافت نشده است. امروزه اين زباله‌ها را در جعبه‌هايي از جنس سرب با ضخامت ديواره زياد قرار داده و در اعماق زمين يا در دل سنگ‌ها و صخره‌ها و گنبدهاي نمکي دفن مينمايند. حتي اين روش نيز ايمني چنداني ندارد و ممکن است براي نسل‌هاي آينده خطرناک باشد. معضل زباله‌هاي اتمي به قدري جدي است که حتي برخي از دانشمندان به فکر شليک آنها توسط موشک و ارسال آنها به فضاي بالاي جو و به نوعي دفن آنها در فضا افتاده‌اند. شيوه آلوده کنندگي مواد راديواکتيو با ساير آلوده کننده‌هاي شيميايي متفاوت است. يک اتم پايدار و غير راديواکتيو ممکن است بر اثر تابش پرتوهاي راديواکتيو تبديل به يک اتم ناپايدار و راديواکتيو شود و از آن پس خود نيز به عنوان يک منبع آلوده کننده مطرح شود. اين بدين معناست که براي آلوده کردن يک جسم غير راديواکتيو توسط يک ماده راديواکتيو حتي نيازي به انتقال جرم نمي‌باشد و فقط دريافت پرتوهاي آن کافيست. ترس از مواد راديواکتيو ديگر براي جهانيان و دانشمندان هسته‌اي يک کابوس شده است. تجربه فاجعه هيروشيما و انفجار نيروگاه اتمي برق چرنوبيل نشان داد که حتي اگر يک گرم اورانيوم غني شده به طبيعت و محيط زيست زندگي انسان وارد شود، چهار ميليون سال طول خواهد کشيد تا وزن يک گرم اورانيوم و تشعشعات و آلودگيهاي سرطان‌زاي ناشي از آن به حد نصف و يا به حد صفر برسد. هنوز افراد زيادي هستند که در هيروشيما با مشکلات شيميايي و آثار به جامانده از آن جنايت تاريخي دست و پنجه نرم مي‌کنند. همانگونه که ساکنان درياي خزر بعد از گذشت 20 و اندي سال از حادثه چرنوبيل با مشکل آلودگي منطقه و انقراض بسياري از ماهي‌ها و عدم کوچ بسياري از پرندگان نادر به سواحل دريا و همچنين آلودگي بسياري از محصولات سيفي در اين مناطق روبه رو هستند.
معدن‌کاري و انرژيهاي نو
معدن‌کاري در جهان همواره وابسته به انرژي بوده است و يکي از صنايعي است که مصرف انرژي بالايي دارد. امروزه معدن‌کاري در جهان نيز همگام با ساير صنايع نيم نگاهي به استفاده از انرژيهاي نو دارد. به عنوان مثال معدن ليتيوم Mt Cattlin در استراليا هم اکنون 15% از انرژي مورد نياز خود را از انرژيهاي تجديدپذير تامين مي‌کند و برنامه‌هايي براي گسترش استفاده از آنها دارد، بطوريکه قصد دارد اولين معدني باشد که 100% انرژي خود را از اين منابع تامين خواهد کرد. در اين معدن بزودي سه توربين بادي هريک به ظرفيت 2/1 مگاوات و يک نيروگاه خورشيدي يک مگاواتي نصب خواهد شد. در صنعت مس نيز گامهاي بزرگي در اين زمينه برداشته شده است. در دوم دسامبر سال پيش کلنگ احداث يک نيروگاه يک مگاواتي خورشيدي در نزديکي شهر کالاما در شيلي به منظور استفاده در معدن مس زده شد. اين پروژه که در نوع خود نخستين پروزه در آمريکاي جنوبي خواهد بود، بخشي از انرژي الکتريکي مورد نياز معدن Chuquicamata را که توسط شرکت کودلکو بهره‌برداري مي‌شود بر عهده خواهد داشت. کارفرماي احداث اين نيروگاه شرکت کودلکو بوده و توسط شرکت اسپانيايي Solar Pack اجرا خواهد شد.
يکي از عوامل توسعه اقتصادي جوامع صنعتي انرژي مي‌باشد. تاکنون سوخت‌هاي فسيلي نظير نفت، گاز و زغال سنگ تامين کننده اصلي انرژي مورد نياز بشر بوده‌اند، اما با کاهش منابع انرژي و ازدياد جمعيت و پيشرفت تکنولوژي ترديدي نيست که در آينده‌اي نزديک بايد از منابع جديدتر استفاده گردد. اگر چه بالا رفتن پيوسته و دائمي قيمت منابع انرژي فسيلي از دلايلي است که لزوم تجديد نظر در استفاده آنها را توجيه مي‌کند، اما همچنان مهمترين دغدغه استفاده از اين انرژي‌ها مشکلات زيست‌محيطي آنهاست. آلودگي هوا در شهرهاي بزرگ از مهمترين چالش‌هاي بشر است و تهديدي جدي براي سلامتي ساکنين جوامع صنعتي به حساب مي‌آيد. علاوه بر آن با افزايش روزافزون گازهاي گلخانه‌اي ناشي از سوخت‌هاي فسيلي شاهد تغيير آب و هوا و گرم شدن جهان هستيم. اين پديده نيز کم‌کم آثار زيان بار خود را نشان مي‌دهد. آب شدن يخ‌هاي قطبي و افزايش سطح بيابان‌ها از نشانه‌هاي بارز افزايش گازهاي گلخانه‌اي است. استفاده از انرژيهاي تجديدپذير يا انرژيهاي نو تنها گزينه پيش روي بشر براي مبارزه با تهديداتي است که سوخت‌هاي فسيلي عامل اصلي آنهاست. اين انرژي‌ها در عين حال که کمترين آلودگي زيست‌محيطي را ايجاد مي‌کنند، پايان ناپذير بوده و نگراني‌هايي که در مورد امکان اتمام سوخت‌هاي فسيلي در آينده‌اي نزديک وجود دارد، براي آنها وجود نخواهد داشت. امروزه با افزايش قيمت حامل‌هاي انرژي در ايران پيش‌بيني مي‌شود انرژيهاي نو در آينده، سهم بيشتري در سبد انرژي مصرفي داشته باشند. مهمترين انواع انرژيهاي تجديدپذير عبارتند از: انرژي خورشيدي، انرژي باد، انرژي زيست توده، انرژي زمين گرمايي و فن آوري ئيدرژن که شرح مختصري از هريک همراه با پتانسيل‌هاي کشور در بهره‌برداري از آنها ذکر مي‌شود.
انرژي خورشيدي
خورشيد منبع عظيم انرژي و سرآغاز حيات و منشاء تمام انرژيهاست. انرژي تابيده شده به زمين در مدت يک ساعت توسط خورشيد از کل انرژي مصرف شده توسط تمام مردم جهان در مدت يک سال بيشتر است. در واقع تمام انواع انرژيهاي ديگر را مي‌توان اشکال مختلفي از انرژي خورشيدي دانست. انرژي خورشيدي يکي از پاک‌ترين انرژيهاي موجود مي‌باشد. کاربردهاي انرژي خورشيدي را مي‌توان به دو دسته سيستم‌هاي نيروگاهي و غير نيروگاهي تقسيم‌بندي نمود. تأسيساتي که با استفاده از آنها انرژي جذب شده حرارتي خورشيد به الکتريسيته تبديل مي‌شود، نيروگاه حرارتي خورشيدي ناميده مي‌شود. اين تأسيسات بر اساس انواع متمرکز کننده‌هاي موجود و بر حسب اشکال هندسي متمرکز کننده‌ها به سه دسته تقسيم مي‌شوند:
الف ـ نيروگاههايي که گيرنده آنها آينه‌هاي سهموي خطي هستند،
ب ـ نيروگاههايي که گيرنده آنها در يک برج قرار دارد و نور خورشيد توسط آينه‌هاي بزرگي به نام هليوستات به آن منعکس مي‌شود (دريافت کننده مرکزي)،
ج- نيروگاههايي که گيرنده آنها بشقابي سهموي (ديش) مي‌باشد.
دودکش‌هاي خورشيدي را نيز مي‌توان در زمره نيروگاه‌هاي خورشيدي به شمار آورد. در اين سيستم با استفاده از يک برج بلند به ارتفاع حدود 200 متر و تعداد زيادي گرم‌خانه‌هاي خورشيدي که در اطراف آن است هواي گرمي که بوسيله انرژي خورشيدي در يک گرم‌خانه توليد مي‌شود به طرف دودکش يا برج مرکزي گلخانه‌ها هدايت مي‌شود. اين هواي گرم بعلت ارتفاع زياد برج با سرعت زياد صعود کرده و باعث چرخيدن پروانه و ژنراتوري که در پايين برج نصب شده‌است مي‌گردد و بوسيله اين ژنراتور برق توليد مي‌شود. هم‌اکنون يک نمونه از اين سيستم در 160 کيلومتري جنوب مادريد احداث گرديده که ارتفاع برج آن به 200 متر مي‌رسد. استفاده از انرژي خورشيدي در پيل‌هاي فتوولتائيک نيز يکي از پر مصرف‌ترين شيوه‌هاي استفاده از اين انرژي مي‌باشد. اگرچه اين پيل‌ها راندمان بسيار پاييني دارند اما به دليل اين که در ساختار آنها هيچ گونه قطعه متحرکي وجود ندارد و سهولت استفاده از آنها گسترش فراواني يافته‌اند. کابردهاي غير نيروگاهي از انرژي حرارتي خورشيد شامل موارد متعددي مي‌باشد که اهم آنها عبارتند از آبگرمکن و حمام خورشيدي، سرمايش و گرمايش خورشيدي، آب شيرين‌کن خورشيدي، خشک‌کن خورشيدي، اجاق خورشيدي، کوره‌هاي خورشيدي و خانه‌هاي خورشيدي. کشور ايران در بين مدارهاي 25 تا 40 درجه عرض شمالي قرار گرفته است و در منطقه‌اي واقع شده که به لحاظ دريافت انرژي خورشيدي در بين نقاط جهان در بالاترين رده‌ها قرار دارد. ميزان تابش خورشيدي در ايران بين 1800 تا 2200 کيلووات ساعت بر مترمربع در سال تخمين زده شده است که البته بالاتر از ميزان متوسط جهاني است. در ايران به طور متوسط ساليانه بيش از 280 روزآفتابي گزارش شده است که بسيار قابل توجه است.
انرژي باد
در ميان اين انرژيهاي نوظهور، انرژي بادي از جايگاه ويژه‌اي برخوردار است. ايرانيان اولين کساني بودند که حدود 200 سال قبل از ميلاد مسيح براي آرد کردن غلات از آسيابهاي بادي با محور قائم استفاده کرده‌اند. عدم نياز به نيروي انساني براي استخراج اين نوع انرژي و همچنين به دست آمدن نتيجه مستقيم بدون انتظار طولاني مدت، از مزايايي است که کارشناسان براي انرژي بادي بر شمرده‌اند.
هزينه‌هاي کمتر توليد اين انرژي در مقايسه با انرژي خورشيدي نيز عامل مهم ديگري بوده است تا بسياري از کشورهاي جهان به فکر ساخت توربينهاي بادي بزرگ و کوچک و همچنين تأسيس مزارع بادي بيفتند. در ايران با توجه به وجود مناطق بادخيز، طراحي و ساخت آسيابهاي بادي از 2000سال پيش از ميلاد مسيح رايج بوده و هم اکنون نيز بستر مناسبي جهت گسترش بهره‌برداري از توربينهاي بادي فراهم مي‌باشد. مطالعات و محاسبات انجام شده در زمينه تخمين پتانسيل انرژي باد در ايران نشان داده‌اند که تنها در 26منطقه از کشور (شامل بيش از 45سايت مناسب) ميزان ظرفيت اسمي سايتها، با در نظر گرفتن يک راندمان کلي 33?، در حدود 6500مگاوات است و اين در شرايطي است که ظرفيت اسمي کل نيروگاه‌هاي برق کشور در حال حاضر حدود 50000 مگاوات مي‌باشد. در سال 2004ميلادي تنها 25مگاوات از 33000مگاوات برق توليد شده در ايران با استفاده از انرژي بادي توليد شده بود. در سال 2006ميلادي سهم برق توليد شده در ايران با استفاده از انرژي بادي 45مگاوات بود (رتبه سي‌ام در دنيا) که به نسبت سال 2005رشد چهل درصدي را نشان مي‌داد. در سال 2008ميلادي نيروگاه بادي منجيل در استان گيلان و بينالود در استان خراسان رضوي در يک سال 128000مگاوات برق توليد کردند. ظرفيت برق بادي در ايران در سال 2009ميلادي 130مگاوات ساعت بوده‌است.
انرژي زيست‌توده
زيست‌توده به چوب، ضايعات کشاورزي، زباله‌هاي شهري، فضولات دامي و فاضلاب‌هاي شهري و صنعتي اطلاق مي‌گردد. با تخمير اين ضايعات مي‌توان گاز متان حاصل کرد و از اين گاز در صنايع مختلف استفاده نمود و يا آن را به مصرف تهيه الکتريسيته رساند. اين انرژي در بين انرژيهاي تجديدپذير مقام نخست را در جهان از نظر عرضه انرژي داراست.
در ايران پتانسيل توليد ضايعات کشاورزي کشور 22 ميليون تن در سال مي باشد که اين ميزان قابليت توليد 15 ميليارد متر مکعب گاز متان را داراست. علاوه بر آن هرگاه فضولات دامي قبل از اين که به عنوان کود مورد استفاده قرار بگيرند در يک سيستم بيوگاز تخمير شوند، علاوه بر توليد گاز متان، باقيمانده آنها تبديل به کودي مي‌شود که غني شده بوده و کارائي بيشتري دارد. اين روش براي جوامع روستايي که تامين سوخت آنها به دشواري صورت مي‌پذيرد گزينه بسيار خوبي است. در هندوستان بسياري از روستاها از اين طريق مجهز به سيستم بيوگاز شده‌اند. زباله‌هاي شهري نيز يک منبع بسيار عظيم از انرژي زيست توده مي‌باشند. در تهران روزانه 7000 تن زباله توليد مي‌شود و اين ميزان زباله براي شهرهاي مشهد، شيراز و اصفهان به ترتيب روزانه 1300، 1100 و 800 تن مي‌باشد. بطور متوسط در ايران هر فرد روزانه 8/0 کيلوگرم زباله توليد مي‌کند. از هر 15 کيلوگرم زباله شهري مي‌توان يک متر مکعب گاز تهيه نمود. اگر راندمان توليد الکتريسيته از بيوگاز را تنها 25% فرض نماييم، از دفن اصولي هر تن زباله شهري 650 کيلو وات ساعت الکتريسيته توليد مي‌شود و اين بدين معناست که گاز توليد شده از 400000 تن زباله براي تامين برق 60000 خانه کافي است. استفاده از انرژي زيست‌توده علاوه بر ارزاني و صرفه‌جويي در مصرف انرژيهاي فسيلي، آلودگيهاي زيست‌محيطي بسيار ناچيزي دارد.
انرژي زمين گرمايي
انرژي زمين گرمايي انرژي ذخيره شده در پوسته زمين است که عمدتاً در نواحي زلزله‌خيز و آتشفشاني جوان و همچنين در امتدااد صفحات تکتونيکي زمين متمرکز شده است. همان طور که مي‌دانيم هر چه به سمت مرکز زمين نزديک شويم دما بالاتر مي‌رود و حرارت مرکز زمين در حدود 5000 درجه سانتي‌گراد است. گل فشان‌ها، چشمه‌هاي آب گرم و آب فشان‌ها پديده‌هاي طبيعي هستند که بر اثر پديده زمين گرمايي بوجود مي‌آيند. بهره‌برداري از انرژي زمين گرمايي بر خلاف ساير انرژيهاي تجديدپذير محدود به فصل و يا زمان خاصي نبوده و بدون وقفه قابل بهره‌برداري است. در عين حال قيمت تمام شده برق توليد شده توسط نيروگاه‌هاي زمين گرمايي با ساير نيروگاه‌هاي سوخت فسيلي قابل رقابت بوده و از انواع ديگر انرژيهاي نو ارزان‌تر است. در سه دهه اخير نيروگاه‌هاي زمين گرمايي در جهان از رشد و توسعه چشمگيري برخوردار بوده است.
ايران به دليل قرار گرفتن در کمربند زلزله جهان و فعاليت‌هاي آتشفشاني جوان مربوط به دوران چهارم زمين‌شناسي، شرايط مطلوبي جهت تشکيل ميدان‌هاي زمين گرمايي دارد. وجود چشمه‌هاي متعدد آبگرم دليلي بر اين مدعاست. از سال 1354 مطالعات گسترده‌اي توسط وزارت نيرو با همکاري مهندسين مشاور ايتاليايي در محدوده‌اي به وسعت 260000 کيلومتر مربع در نواحي شمال و شمال غرب ايران آغاز شده و نتيجه اين تحقيقات نشان داد که مناطق سبلان، دماوند، خوي، ماکو و سهند با مساحتي بالغ بر 31000 کيلومتر مربع جهت بهره‌برداري از انرژي زمين گرمايي مناسب مي‌باشند. امروزه با ادامه مطالعات 10 پتانسيل مستعد ديگر در ايران يافت شده که عبارتند از تفتان، طبس، فردوس، تکاب، بيابانک، محلات، رامسر، ميناب، کازرون و لار. اولين چاه زمين گرمايي ايران به عمق 3000 متر در ارتفاعات سبلان در نزديکي مشکين‌شهر در ارديبهشت ماه 1382 پايان يافت. مطالعات در جهت ساخت و احداث اولين نيروگاه زمين‌گرمايي ايران در اين منطقه ادامه دارد. انرژي زمين‌گرمايي يکي از تميزترين انرژيهاي تجديدپذير بوده و آلودگي محيط زيستي آن بسيار ناچيز است.
فن‌آوري ئيدرژن
ماهيت اغلب انرژيهاي تجديدپذير در غيرپيوسته بودن آنهاست. بنابراين همواره نياز به يک واسطه براي ذخيره و حمل انرژي وجود دارد. اين وظيفه مي‌تواند به عهده ئيدرژن گذاشته شود. اين گاز فراوان‌ترين عنصر روي زمين مي‌باشد. امکان توليد ئيدرژن از منابع پاک و يا فسيلي به همراه سهولت احتراق و يا واکنش شيميايي و توليد الکتريسيته در پيل‌هاي سوختي سبب معرفي ئيدرژن به عنوان سوخت آينده بشر شده است. گاز طبيعي بزرگ‌ترين منبع توليد ئيدرژن در جهان است. مواد زائد کشاورزي و جنگلي نيز مي‌توانند از منابع توليد ئيدرژن باشند و قيمت گاز ئيدرژن توليد شده توسط اين منابع قابل رقابت با قيمت گاز ئيدرژن توليد شده توسط گاز طبيعي مي‌باشد. آب نيز يک منبع لايزال ئيدرژن بوده و الکتروليز آب يکي از روشهاي توليد ئيدرژن مي‌باشد. امروزه استفاده از ئيدرژن در موتورهاي احتراق داخلي توسط برخي از کمپاني‌هاي سازنده اتومبيل نظير BMW در حال بررسي است. پيل سوختي نيز که در سال 1839 توسط ويليام گرو ساخته شده است يکي از مهمترين جذابيت‌هاي ئيدرژن مي‌باشد چرا که مستقيماً انرژي حاصل از واکنش سوختن ئيدرژن را تبديل به الکتريسيته مي‌نمايد.
اين پيل‌ها با راندمان بالا و با کمترين اتلاف انرژي و آلودگي صوتي و شيميايي، انرژي حاصل از ترکيب ئيدرژن با اکسيژن را به الکتريسيته تبديل مينمايند. مزاياي استفاده از پيل‌هاي سوختي عبارتند از راندمان بالا و عملکرد عالي، مدولار بودن، قابليت اعتماد بالا، بهره‌برداري راحت، عدم وجود اجزاي متحرک، هزينه و زمان نصب پايين و حداقل توليد و نشر آلودگيهاي صوتي و شيميايي. اين سيستم را مي‌توان بصورت ترکيبي با ساير انرژيهاي تجديدپذير استفاده کرد و علاوه بر ذخيره انرژي کمک بزرگي به حفظ محيط زيست نمود.
دو تصور غلط درباره انرژي برقابي و اتمي
يکي از انرژي‌هايي که ممکن است به عنوان انرژيهاي پاک مطرح شود انرژي برقابي است. انرژي برقابي انرژي الکتريکي بدست آمده توسط توربين‌هايي است که توسط آب به گردش در مي‌آيند. توربينهاي برقابي در ميان تجهيزاتي که انرژي مکانيکي را به انرژي الکتريکي تبديل مينمايند بالاترين راندمان را دارند. اگرچه استفاده از انرژي آبشارها و يا منابع آبي موجود در طبيعت مي‌تواند در جرگه انرژيهاي پاک و دوست‌دار محيط زيست به شمار رود، اما اگر منشا همين انرژي، آب ذخيره شده در پشت سدهاي بزرگ باشد، به هيچ عنوان يک انرژي پاک محسوب نخواهد شد، زيرا سدهاي بزرگ از عوامل تهديد کننده محيط زيست به شمار مي‌آيند. در کشور ما ساخت سدهاي بزرگ هميشه به عنوان يک موفقيت مطرح بوده است و درباره مزاياي اين گونه سدها همواره قلم‌فرسايي شده است اما امروزه از اين سدها به عنوان فجايع زيست‌محيطي نام برده مي‌شود. نهضت جهاني مبارزه با ساخت سدهاي بزرگ آنقدر گسترش يافته است که روز 14 مارس هر سال، معادل 24 اسفند ماه را روز جهاني مبارزه با احداث سدهاي بزرگ نام نهاده‌اند. اگرچه آبخيزداري و ساخت آب‌بندهاي کوچک باعث بهبود شرايط طبيعي، جهت دوام و استقرار اکوسيستمها مي‌شوند اما سدهاي بزرگ براي محيط زيست و طبيعت مسئله‌ساز مي‌باشند. برخي از مشکلات ناشي از احداث سدهاي بزرگ عبارتند از تغيير در اقليم،تغييرات اکولوژيکي، تاثير بر خاک و فرسايش و شور شدن خاک مناطق مجاور. انتشار گازهاي گلخانه‌اي توسط آب جمع شده در پشت سد نيز از معضلات اين گونه سدها مي‌باشد. اين گازها از پوسيدگي قسمت‌هاي مختلف گياهان و زباله‌هايي به وجود مي‌آيند که از بالاي رودخانه آمده‌اند و به وسيله باکتري‌هاي بيهوازي تجزيه مي‌شوند. بيشتر گاز توليدي در اثر پوسيدگي را گاز متان تشکيل مي‌دهد که از نظر آثار گلخانه‌اي از دي‌اکسيدکربن خطرناک‌تر است. براساس گزارش کميسيون جهاني سدها، سدهايي که برق توليدي آنها نسبت به منبعشان کوچک است (کمتر از 100 وات به ازاي هر مترمربع از آب) و درخت‌هاي اطراف مسير رودخانه پاکسازي نشده‌اند، ميزان گاز گلخانه‌اي توليدي از يک نيروگاه گرمايي با سوخت نفت بيشتر است.شکسته شدن سدها اگرچه به ندرت اتفاق مي‌افتد اما خطري جدي و خطرناک است. براي نمونه مي‌توان به شکسته شدن سد بانکياو (Banqiao) در جنوب چين اشاره کرد که موجب کشته شدن 171000 تن و بي‌خانمان شدن حدود نيم ميليون نفر شد. انرژي اتمي نيز به هيچ عنوان يک انرژي تميز نيست. زباله‌هاي اتمي حاصل از يک نيروگاه اتمي همواره وبال گردن کشورهاي داراي اين نيروگاه‌ها بوده است. هنوز يک شيوه دفع کاملاً ايمن براي اين گونه زباله‌ها يافت نشده است. امروزه اين زباله‌ها را در جعبه‌هايي از جنس سرب با ضخامت ديواره زياد قرار داده و در اعماق زمين يا در دل سنگ‌ها و صخره‌ها و گنبدهاي نمکي دفن مينمايند. حتي اين روش نيز ايمني چنداني ندارد و ممکن است براي نسل‌هاي آينده خطرناک باشد. معضل زباله‌هاي اتمي به قدري جدي است که حتي برخي از دانشمندان به فکر شليک آنها توسط موشک و ارسال آنها به فضاي بالاي جو و به نوعي دفن آنها در فضا افتاده‌اند. شيوه آلوده کنندگي مواد راديواکتيو با ساير آلوده کننده‌هاي شيميايي متفاوت است. يک اتم پايدار و غير راديواکتيو ممکن است بر اثر تابش پرتوهاي راديواکتيو تبديل به يک اتم ناپايدار و راديواکتيو شود و از آن پس خود نيز به عنوان يک منبع آلوده کننده مطرح شود. اين بدين معناست که براي آلوده کردن يک جسم غير راديواکتيو توسط يک ماده راديواکتيو حتي نيازي به انتقال جرم نمي‌باشد و فقط دريافت پرتوهاي آن کافيست. ترس از مواد راديواکتيو ديگر براي جهانيان و دانشمندان هسته‌اي يک کابوس شده است. تجربه فاجعه هيروشيما و انفجار نيروگاه اتمي برق چرنوبيل نشان داد که حتي اگر يک گرم اورانيوم غني شده به طبيعت و محيط زيست زندگي انسان وارد شود، چهار ميليون سال طول خواهد کشيد تا وزن يک گرم اورانيوم و تشعشعات و آلودگيهاي سرطان‌زاي ناشي از آن به حد نصف و يا به حد صفر برسد. هنوز افراد زيادي هستند که در هيروشيما با مشکلات شيميايي و آثار به جامانده از آن جنايت تاريخي دست و پنجه نرم مي‌کنند. همانگونه که ساکنان درياي خزر بعد از گذشت 20 و اندي سال از حادثه چرنوبيل با مشکل آلودگي منطقه و انقراض بسياري از ماهي‌ها و عدم کوچ بسياري از پرندگان نادر به سواحل دريا و همچنين آلودگي بسياري از محصولات سيفي در اين مناطق روبه رو هستند.
معدن‌کاري و انرژيهاي نو
معدن‌کاري در جهان همواره وابسته به انرژي بوده است و يکي از صنايعي است که مصرف انرژي بالايي دارد. امروزه معدن‌کاري در جهان نيز همگام با ساير صنايع نيم نگاهي به استفاده از انرژيهاي نو دارد. به عنوان مثال معدن ليتيوم Mt Cattlin در استراليا هم اکنون 15% از انرژي مورد نياز خود را از انرژيهاي تجديدپذير تامين مي‌کند و برنامه‌هايي براي گسترش استفاده از آنها دارد، بطوريکه قصد دارد اولين معدني باشد که 100% انرژي خود را از اين منابع تامين خواهد کرد. در اين معدن بزودي سه توربين بادي هريک به ظرفيت 2/1 مگاوات و يک نيروگاه خورشيدي يک مگاواتي نصب خواهد شد. در صنعت مس نيز گامهاي بزرگي در اين زمينه برداشته شده است. در دوم دسامبر سال پيش کلنگ احداث يک نيروگاه يک مگاواتي خورشيدي در نزديکي شهر کالاما در شيلي به منظور استفاده در معدن مس زده شد. اين پروژه که در نوع خود نخستين پروزه در آمريکاي جنوبي خواهد بود، بخشي از انرژي الکتريکي مورد نياز معدن Chuquicamata را که توسط شرکت کودلکو بهره‌برداري مي‌شود بر عهده خواهد داشت. کارفرماي احداث اين نيروگاه شرکت کودلکو بوده و توسط شرکت اسپانيايي Solar Pack اجرا خواهد شد.
نويسنده:رضا ناصح
منابع:
www.suna.org.ir
http://our-environment.mihanblog.com/post/7
http://argoogeo.blogfa.com/post-10.aspx
http://fa.wikipedia.org
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:Q9VxqQX8slsJ:en.mercopress.com/2010/12/10/chile-begins-construction-of-1-mw-solar-energy-plant-to-supply-copper-mine+chilli+solar+energy+in+copper+mining&cd=3&hl=en&ct=clnk&source=www.google.com
http://our-environment.mihanblog.com/post/7
http://argoogeo.blogfa.com/post-10.aspx
http://fa.wikipedia.org
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:Q9VxqQX8slsJ:en.mercopress.com/2010/12/10/chile-begins-construction-of-1-mw-solar-energy-plant-to-supply-copper-mine+chilli+solar+energy+in+copper+mining&cd=3&hl=en&ct=clnk&source=www.google.com