خانه » انرژی تجدیدپذیر چیست؟ بررسی انواع انرژیهای تجدیدپذیر
انرژی تجدیدپذیر به دستهای از منابع انرژی گفته میشود که از طبیعت سرچشمه میگیرند، مانند نور خورشید و باد، و قابلیت بازیابی طبیعی دارند؛ یعنی با مصرف، به پایان نمیرسند و همواره در دسترس هستند. این نوع انرژیها کاربردهای گستردهای دارند، از تولید برق گرفته تا گرمایش، سرمایش آب و حتی حملونقل.
طبق گزارشی که توسط سازمان REN21 در سال ۲۰۱۶ منتشر شد، سهم انرژیهای تجدیدپذیر در مصرف جهانی انرژی از ۱۹.۲ درصد در سال ۲۰۱۴ به ۲۳.۷ درصد در سال ۲۰۱۵ افزایش یافته است. این رشد چشمگیر نشاندهنده تمایل جهانی به سمت منابع پایدار است. در همان سال، میزان سرمایهگذاری جهانی در حوزه انرژیهای تجدیدپذیر به رقمی نزدیک به ۲۸۶ میلیارد دلار رسید. عمده این سرمایهگذاریها در زمینههای انرژی بادی، خورشیدی، برق آبی و سوختهای زیستی صورت گرفته است.
در مقابل، منابع غیرتجدیدپذیر همچون سوختهای فسیلی قرار دارند که ذخایر محدودی داشته و فرایند جایگزینی آنها بسیار کند و زمانبر است. برای آشنایی بیشتر با این منابع انرژی نوین و کاربرد آنها، با ما در وبلاگ شرکت آداک، تولیدکننده تابلو برق در ایران، همراه باشید.
به آن دسته از منابع انرژی در جهان که پس از استفاده، بهصورت طبیعی دوباره تولید میشوند و نگرانی بابت پایان یافتن آنها وجود ندارد، انرژیهای تجدیدپذیر گفته میشود. در شرایط کنونی، منابع طبیعی انرژی روی زمین با سرعت رو به کاهش هستند و استفاده از انرژیهای پایدار، تنها راهکار مؤثر برای حفظ محیط زیست و تأمین نیاز نسلهای آینده به شمار میرود.
مقاله پیشنهادی: سوخت زیستی چیست و چه کاربردی دارد؟
منابعی همچون زیستتوده (بیومس)، انرژی زمینگرمایی، نور خورشید، جریان آب و باد، جزو منابع طبیعیای محسوب میشوند که قابلیت تبدیل به انرژیهای پاک و قابل بهرهبرداری را دارند. این منابع به دلیل تجدیدپذیر بودن، نقشی کلیدی در آینده پایدار انرژی ایفا میکنند. فهرست کاملتر این نوع انرژیهای نوین شامل موارد زیر است:
زیستتوده (بیومس)
انرژی زمینگرمایی
هیدروژن
انرژی برقآبی
انرژی ناشی از دریاها
انرژی خورشیدی
انرژی باد
مقاله پیشنهادی: سوخت و انرژی پاک
تا زمانی که خورشید در آسمان میتابد – که تخمین زده میشود حدود ۴.۴ میلیارد سال دیگر ادامه داشته باشد – بشر میتواند از انرژی نور و گرمای آن بهرهمند شود. انرژی خورشیدی معمولاً از دو طریق کاملاً متفاوت مورد بهرهبرداری قرار میگیرد: الکتریکی و حرارتی.
در نوع الکتریکی، نور خورشید توسط سلولهای خورشیدی جذب شده و به جریان برق تبدیل میشود. این فرآیند که به صورت الکترونیکی انجام میگیرد، با نام فناوری فتوولتائیک (PV) شناخته میشود؛ واژهای که ترکیبی از «فتو» به معنای نور و «ولتائیک» به معنای الکتریسیته است. به عبارت سادهتر، فتوولتائیک به تولید برق از نور خورشید اشاره دارد.
در مقابل، انرژی حرارتی خورشیدی – که از آن با عنوان انرژی غیرفعال یا پسیو نیز یاد میشود – گرمای خورشید را مستقیماً جذب کرده و از آن برای گرمکردن آب در سیستمهای خورشیدی یا افزایش دمای داخلی ساختمانها از طریق طراحیهایی مانند پنجرههای بزرگ و شیشهای استفاده میشود.
مقاله پیشنهادی: انرژی خورشیدی چیست و چگونه به برق تولید میشود؟
بسته به منطقهای که در آن سکونت دارید، احتمال دارد در سالهای اخیر حضور توربینهای بادی را در چشماندازهای طبیعی اطرافتان دیده باشید. برای نمونه، در کشورهای اروپایی و ایالات متحده، این توربینها بهطور گستردهای نصب شدهاند.
توربینها دستگاههایی هستند که انرژی حرکتی یک سیال در حال جریان – مانند گاز یا مایع – را دریافت کرده و به نوعی دیگر از انرژی تبدیل میکنند. آسیابهای بادی نیز بر اساس همین اصل برای قرنها در نقاط مختلف جهان مورد استفاده قرار گرفتهاند.
در نسخههای امروزی توربینهای بادی، پرهای بزرگ که شباهت زیادی به ملخ هواپیما دارد، با جریان باد به چرخش درمیآید. این چرخش، ژنراتوری را که درون محفظه فلزی (که به آن ناسل گفته میشود) قرار گرفته، به حرکت درمیآورد و در نهایت، برق تولید میشود.
برای اینکه انرژی حاصل از توربینهای بادی به اندازه تولید یک نیروگاه بزرگ سوخت فسیلی برسد، به هزاران واحد از آنها نیاز خواهد بود. جالب است بدانید که باد نیز در اصل نوعی انرژی خورشیدی محسوب میشود؛ زیرا تابش نامتوازن خورشید بر بخشهای مختلف کره زمین، باعث ایجاد اختلاف دما و در نتیجه شکلگیری جریانهای بادی در سطح سیاره میگردد.
واژه «هیدرو» (Hydro) در اصل به معنی آب است، بنابراین «برقآبی» به تولید انرژی الکتریکی از طریق نیروی آب اشاره دارد. البته در این فرایند، خود آب مستقیماً مصرف نمیشود، بلکه از انرژی جنبشی موجود در جریانهای رودخانهای بهره گرفته میشود.
رودخانهها معمولاً از نواحی مرتفع سرچشمه میگیرند و در مسیر خود به سمت دریاها و اقیانوسها حرکت میکنند. با ساخت سد در مسیر آنها، میتوان مخازن بزرگی از آب ایجاد کرد. این آب پس از رها شدن از سد، با عبور از میان توربینها موجب چرخش آنها شده و در نهایت، انرژی مکانیکی حاصل به الکتریسیته تبدیل میگردد.
در دوران قرون وسطی، چرخهای آبی برای به حرکت درآوردن آسیابها به کار گرفته میشدند که میتوان آنها را نمونههای ابتدایی از نیروگاههای برقآبی دانست. در این سازوکار، نیروی آب از طریق مجموعهای از چرخها و دندهها به سیستم منتقل میشد؛ به همین دلیل این نوع انرژی را میتوان شکلی از انرژی «هیدرومکانیکی» تلقی کرد.
همانند انرژی باد، برقآبی نیز به طور غیرمستقیم از انرژی خورشیدی سرچشمه میگیرد؛ چرا که تابش خورشید، چرخه تبخیر، بارش و جریان آب را در سراسر زمین به حرکت در میآورد و موجب پویایی پیوسته میان منابع آبی روی زمین و جو میشود.
اقیانوسها منبعی عظیم از انرژیهای دستنخوردهاند که از سه روش اصلی میتوان آنها را مورد استفاده قرار داد: انرژی موج، انرژی جزر و مد، و انرژی گرمایی.
انرژی موج با بهرهگیری از دستگاههای مکانیکیای که همراه با حرکت بالا و پایین یا عقب و جلو امواج حرکت میکنند، انرژی جنبشی آب را جذب کرده و آن را به برق تبدیل میکند. این فناوری سالهاست که شناسایی شده و در مناطق مختلف مورد استفاده قرار گرفته است.
انرژی جزر و مد یا کشندی، از طریق ساخت سدهای کوچکی در نقاطی که رودخانهها به دریا متصل میشوند (مصبها)، بهرهبرداری میشود. با نوسان روزانه سطح آب به دلیل جزر و مد – که حداقل دو مرتبه در شبانهروز رخ میدهد – حجم زیادی از آب وارد و خارج میشود. سدهایی که مجهز به توربین هستند، میتوانند از این جابهجایی پیوسته برای تولید انرژی الکتریکی بهرهبرداری کنند. یکی از شناختهشدهترین نمونهها در این حوزه، نیروگاه جزر و مدی رانس در کشور فرانسه است.
انرژی گرمایی اقیانوسها بر پایه اختلاف دمای میان سطح گرم آب و لایههای عمیقتر و سردتر شکل میگیرد. در نوع خاصی از این سیستم که به آن تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس (OTEC) گفته میشود، آب گرم سطحی به بالای یک سازه عظیم عمودی (با ارتفاعی در حدود ۴۵۰ متر) پمپاژ میشود. در همین زمان، آب سرد از اعماق به پایین حرکت کرده و در این فرآیند، آب گرم باعث چرخش توربینها شده و برق تولید میکند. پس از آن، آب سرد بازیافت میشود. برآوردها نشان میدهد که اقیانوسها از لحاظ حرارتی ظرفیت تولید انرژی کافی برای رفع نیازهای انسانی را دارند، هرچند تاکنون تنها بخش اندکی از این ظرفیت مورد بهرهبرداری قرار گرفته است.
زیستتوده اصطلاحی امروزی است که به مواد آلی مانند گیاهان و سایر موجودات زندهای اطلاق میشود که پس از پایان چرخه زندگیشان، میتوان از آنها بهعنوان سوخت بهره گرفت – بهویژه آنهایی که با هدف تأمین انرژی پرورش داده میشوند. برای نمونه، چوبی که مردم برخی مناطق آفریقایی برای پختوپز یا گرمایش جمعآوری میکنند، نوعی زیستتوده به حساب میآید. همچنین، زیستسوختهایی مثل اتانول که در تولید گازوئیل زیستی برای خودروها کاربرد دارد، از همین گروه هستند. حتی کود مرغ نیز زمانی که در نیروگاهها برای تولید حرارت سوزانده میشود، در دسته زیستتوده قرار میگیرد.
نکته قابل توجه درباره زیستتوده این است که در زمره منابع انرژی تجدیدپذیر قرار دارد. فرآیند به این صورت است که گیاهان با جذب انرژی خورشیدی رشد میکنند و آن را به انرژی شیمیایی تبدیل کرده و در بخشهای مختلف خود – مانند برگ، ساقه و ریشه – ذخیره میکنند. زمانی که زیستتوده سوزانده میشود، این انرژی شیمیایی به شکل گرما آزاد میشود. این گرما را میتوان برای تأمین گرمایش ساختمانها، تولید برق یا تولید سوخت وسایل نقلیه مورد استفاده قرار داد.
زیستتوده از جنبههای زیستمحیطی و پایداری، در مقایسه با سوختهای فسیلی مانند زغالسنگ، دارای چندین مزیت مهم است:
۱. بر خلاف زغالسنگ که برای شکلگیری آن به میلیونها سال زمان نیاز است، زیستتوده در بازه زمانی بسیار کوتاهتری قابل تولید است. میتوان گیاهان و درختان را بهسادگی دوباره کشت کرد تا جایگزین آنهایی شوند که در فرآیند تولید انرژی مصرف شدهاند. به همین دلیل، زیستتوده از پتانسیل بالایی برای تبدیل شدن به یک منبع انرژی پایدار برخوردار است.
۲. گیاهان در زمان رشد، دیاکسید کربن موجود در جو را جذب میکنند و هنگام سوختن، همان مقدار گاز را آزاد میسازند. بنابراین، در حالت ایدهآل، میزان خالص انتشار کربن صفر خواهد بود. از این رو، زیستتوده گاهی به عنوان یک منبع انرژی کربن-خنثی معرفی میشود. با این حال، باید در نظر گرفت که عملیات کاشت، برداشت و انتقال زیستتوده ممکن است نیازمند مصرف سوختهای فسیلی (مانند گازوئیل برای ماشینآلات کشاورزی و کامیونها) باشد که این مسئله میتواند بخشی از مزایای زیستمحیطی آن را کاهش دهد. همچنین، درختان جوانی که جایگزین درختان قطعشده میشوند، ممکن است در جذب دیاکسید کربن به اندازه کافی مؤثر نباشند.
۳. یکی دیگر از مزایای زیستتوده، قابلیت تولید آن از مواد زائد است. برای نمونه، سوزاندن باقیماندههای چوب یا فضولات حیوانی نه تنها منبعی برای تولید انرژی فراهم میکند، بلکه به کاهش حجم زبالههایی که باید دفع شوند نیز کمک مینماید. به این ترتیب، زیستتوده هم به مدیریت پسماند یاری میرساند و هم به تولید انرژی پاک.
گاهی ممکن است زمین را مکانی بسیار سرد تصور کنیم، اما در عمق آن، لایهای از سنگهای مذاب با دمایی در حدود ۴۵۰۰ درجه سانتیگراد (۸۰۰۰ درجه فارنهایت) وجود دارد. با بهرهگیری از فناوریهایی مانند پمپهای حرارتی، که آب سرد را به اعماق زمین میفرستند و سپس آب گرم شده را به سطح بازمیگردانند، میتوان به سادگی از این منبع عظیم انرژی زمینگرمایی استفاده کرد. تخمین زده شده است که کل ذخایر انرژی زمینگرمایی کره زمین معادل قدرت تولیدی حدود ۲۵۰۰۰ نیروگاه بزرگ است.
انرژی هستهای متداول، جزو منابع تجدیدپذیر به شمار نمیرود. این نوع انرژی از طریق شکافت اتمهای سنگین و ناپایدار عنصر اورانیوم که به صورت طبیعی در زمین یافت میشود، تولید میگردد. با توجه به اینکه اورانیوم سوخت اصلی در بیشتر نیروگاههای هستهای است و استخراج آن نیازمند حفاری در زمین میباشد، روشهای سنتی شکافت هستهای (که به معنی تقسیم اتمهای سنگین است) را نمیتوان به عنوان انرژی تجدیدپذیر دستهبندی کرد. با این حال، دانشمندان در حال تحقیق روی فناوری جدیدی به نام همجوشی هستهای هستند؛ فرآیندی که در آن اتمهای سبک به یکدیگر میپیوندند و انرژی تولید میکنند. این روش نویدبخش تولید انرژی پاکتر، ایمنتر و بهطور واقعی تجدیدپذیر در آینده است.
مزایای انرژیهای تجدیدپذیر بسیار گسترده است و تأثیرات مثبتی بر اقتصاد، محیط زیست، امنیت ملی و سلامت انسانها دارد. در ادامه، به برخی از مهمترین فواید استفاده از این نوع انرژیها اشاره میکنیم:
شبکه برق کشور از نظر قابلیت اطمینان، امنیت و انعطافپذیری تقویت میشود.
فرصتهای شغلی جدید در صنایع مرتبط با انرژیهای تجدیدپذیر ایجاد میگردد.
تولید انرژی با این منابع باعث کاهش انتشار کربن و کاهش آلودگی هوا میشود.
استقلال انرژی کشور به واسطه کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی افزایش پیدا میکند.
بسیاری از انواع انرژیهای تجدیدپذیر به گونهای توسعه یافتهاند که از نظر هزینه با منابع انرژی سنتی رقابت میکنند و به صرفهتر شدهاند.
دسترسی جوامع دورافتاده، مناطق ساحلی یا جزیرهای که به شبکههای برق متصل نیستند، به انرژی پاک بهبود مییابد.
اصطلاح «انرژی تجدیدپذیر» اغلب به جای واژههای «انرژی سبز» یا «انرژی پاک» به کار میرود، اما بین این مفاهیم تفاوتهای ظریفی وجود دارد. برخی منابع انرژی، مانند باد که به عنوان بهترین منبع انرژی تجدیدپذیر شناخته میشود، در هر سه دسته جای میگیرند. انرژی سبز معمولاً به انرژیای گفته میشود که از منابع طبیعی همچون باد، نور خورشید یا آب به دست میآید. انرژی پاک اما به انرژیهایی اطلاق میشود که در فرایند تولید، هیچ گونه آلودگی هوا ایجاد نمیکنند و همچنین ریسک وقوع بلایای زیستمحیطی را کاهش میدهند. هرچند تمامی انرژیهای سبز، پاک محسوب میشوند، ولی همه منابع تجدیدپذیر لزوماً پاک یا سبز نیستند. برای مثال، برخی سدهای بزرگ برقآبی ممکن است از نظر فنی تجدیدپذیر باشند، اما به دلیل تأثیرات منفی زیستمحیطی و اجتماعی که دارند، نمیتوان آنها را کاملاً سبز یا پاک در نظر گرفت. همچنین منابع انرژی که استخراج یا حفاری آنها به فعالیتهایی منجر میشود که اکوسیستمها را تهدید میکند، معمولاً تحت عنوان «انرژی سبز» شناخته نمیشوند.
مقاله پیشنهادی: سوخت سبز چیست و چگونه تولید می شود؟
تمرکز بیشتر بر موضوع پایداری در سالهای اخیر باعث شده است که انرژیهای تجدیدپذیر به عنوان یک نوآوری مدرن به چشم بیایند. با این حال، انسانها از دیرباز از طبیعت برای تأمین نیازهای روزمره خود بهره گرفتهاند و فناوریهای جدید صرفاً این روشها را به شکلی پیشرفتهتر و بهروز تبدیل کردهاند. گزارش سالانه وضعیت جهانی انرژیهای تجدیدپذیر توسط اندیشکده REN21 نشان میدهد که اگرچه بهرهبرداری از انرژیهای تجدیدپذیر در حوزه تولید برق به سطحی گسترده و مرسوم در سراسر جهان رسیده است، برای رسیدن به آیندهای پاکتر و پایدارتر، باید در بخشهای گرمایش، سرمایش و حملونقل نیز تحولات قابل توجهی صورت گیرد.
سایت های مرتبط
دسترسی سریع
شرکت فنی مهندسی پترو ایمن شریف در سال 1389 توسط تعدادی از مهندسان و متخصصان فارغ التحصیل دانشگاههای برتر ایران که اعتقاد به شعار خواستن آفریدن است و با نکته شتابنده در حرکتهای علمی در زمینه محیط زیست بنیان گذاشته شده است.
تهران.سعادت آباد.میدان کاج.کوچه دوازدهم (علی اکبر).پلاک 5
تهران.سعادت آباد.خیابان علامه جنوبی.کوچه38 غربی.پلاک 1
شنبه تا چهارشنبه ساعت 8:15 الی 16:30 پنجشنبه: 8:15 الی 13
تمامی حقوق مادی و معنوی محتوا برای پترو ایمن شریف(پیشکو)محفوظ است.©
لطفا فرم زیر را به دقت پر کنید تا مشاورین ما در اسرع وقت با شما تماس حاصل فرمایند.