2-3. مدل/ چارچوب مفهومی تحقیق
3. ضرورت انجام تحقیق
3-1. ضرورت و اهمیت تحقیق از بعد نظری (دستاوردهای
نظری)
درکشورما نیز، با توجه به نیاز روز افزون به منابع
انرژی و کم شدن منابع انرژی فسیلی، ضرورت سالم نگه داشتن محیط زیست، کاهش آلودگی هوا،
محدودیت های برق رسانی و تأمین سوخت برای نقاط و روستاهای دورافتاده و… استفاده از
انرژی های نو مانند: انرژی باد، انرژی خورشید هیدروژن، انرژی های داخل زمین می
تواند جایگاه ویژه ای داشته باشد.
3-2. ضرورت و اهمیت تحقیق از منظر
کاربردی (دستاوردهای کاربردی برای پاسخ به نیاز دستگاه‌های اجرایی و
شرکتها)
بحران های سیاسی، اقتصادی و مسائلی نظیر محدودیت دوام ذخایر فسیلی،
نگرانی های زیست محیطی، ازدحام جمعیت، رشد اقتصادی و ضریب مصرف، همگی مباحث جهان
مشمولی هستند که با گستردگی تمام، فکر اندیشمندان را در یافتن راهکاهای مناسب در
حل مناسب معضلات انرژی در جهان، به خصوص بحران های زیست محیطی، به خود مشغول داشته
است. بدیهی است امروزی، پشتوانه اقتصادی و سیاسی کشورها، بستگی به میزان بهره وری
آنها از منابع فسیلی دارد و تهی گشتن منابع فسیلی، نه تنها تهدیدی است برای اقتصاد
کشورهای صادرکننده، بلکه نگرانی عمده ای را برای نظام اقتصادی ملل وارد کننده به
وجود آورده است. صاحبان منابع فسیلی بایستی واقع نگرانه بدانند که برداشت امروز
ایشان از ذخایر فسیلی، مستلزم بهره وری کمتر فردا و نهایتاً، تهی شدن منابع شان در
مدت زمانی کمتر خواهد بود.
خوشبختانه، بیشترممالک جهان به اهمیت و نقش منابع مختلف انرژی، به
ویژه انرژی های تجدیدپذیر(نو) در تأمین نیازهای حال وآینده پی برده وبه طور
گسترده، در توسعه بهره برداری از این منابع لایزال، تحقیقات وسیع و سرمایه گذاری
های اصولی می کنند. با توجه به این گونه گرایش های اساسی و فزاینده در زمینه
استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و فناوری های مربوط در کشورهای صنعتی و درحال
توسعه در ایران نیز لازم است راهبردها و برنامه های زیربنای و اصولی تدوین شود.
3-3. ضرورت و اهمیت تحقیق از جنبه قانونی و برنامه‌ای
(دستاوردهای کاربردی مرتبط با سیاستهای کلی نظام، نقشه
جامع علمی کشور، برنامههای توسعه و سایر قوانین و اسناد بالادستی)
انتظار
می رود با توسعه بهره برداری از انرژی های پاک در جمهوری اسلامی ایران، طبق نتایج
ارائه شده دراین اینجا و برمبنای راهبردی
وبرنامه ای مدون بتوان بسیاری از چالش ها را شناسایی و راهکارهای مناسب را انتخاب
و تبیین نمود. امید است روند کاری ارائه شده بتواند به ابهامات و سؤالهای مهمی چون:
۱) میزان پتانسیل
هر یک از حامل های انرژی تجدیدپذیر در ایران؛
۲) شناسایی
وانتخاب مناطق مناسب(سایت یابی)؛
۳) چشم اندازی
مدون برای آینده انرژی های تجدیدپذیر (به ویژه انرژی پاک هیدروژن) در ایران؛
۴) توجیه
اقتصادی با توجه با عوامل گوناگون مطروحه؛
۵) برنامه
ریزی، نحوه و ظرفیت سرمایه گذاری، با تشخیص ارجحیت برای هر یک از انرژی های
تجدیدپذیر؛
۶) برنامه ای
مدون جهت توسعه فناوری های مربوط در ایران؛
۷) ظرفیت
وقابلیت جانشین؛ وپاسخ گو باشد.
● اهمیت موضوع
امروزه
تبعات مداخله انسان در محیط زیست بیش از هر زمانی متجلی شده است. مفهوم توسعه با
رعایت حفاظت از محیط طبیعی و زیست محیط مترادف است و درشاخص های اقتصادی حساب های
ملی، همچون تولید ناخالص داخلی، ملحوظ نمودن منابع طبیعی و زیست محیطی نیز مطرح
است.
انرژی، یک نیاز اساسی برای استمرار توسعه
اقتصادی، تدارک و تأمین رفاه وآسایش زندگی بشری است. در حال حاضر، مصرف انرژی جهان Gtoelyr ۱۰ (معادل ۱۰ میلیارد تن نفت خام درسال) بوده و پیش بینی شود که
این ارقام در سال ۲۰۱۰ و ۲۰۲۰ به ترتیب به ۱۲ و ۱۴ Gtoelyr افزایش یابد این ارقام نشان می دهند که میزان مصرف
انرژی جهان درقرن آینده عظیم بوده و بالطبع، این سؤال مهم مطرح است که آیا منابع
انرژی های فسیلی در قرن آینده جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه
خواهند بود؟ حداقل به سه دلیل عمده، جواب این سؤال منفی است وباید منابع جدید
انرژی را جانشین منابع قدیم کرد. این دلایل عبارتند از: محدودیت و در عین حال
مرغوبیت انرژی های فسیلی که ازنظر منطقی کاربردهای بهتر از احتراق دارند و همچنین
مسائل ومشکلات زیست محیطی، به طوری که امروزه حفظ سلامت اتمسفر، ازمهم ترین پیش
شرط های توسعه اقتصادی پایدار جهانی به شمارمی آید.
آلاینده
های ناشی از احتراق و افزایش غلظت دی اکسیدکربن در اتمسفر و پیامدهای آن، جهان را
باتغییرات برگشت ناپذیر وتهدید آمیزی مواجه ساخته است. افزایش دمای کره زمین،
تغییرات آب وهوای، بالا آمدن سطح دریاها و درنهایت، تشدید منازعات بین المللی، از
جمله این پیامدها محسوب می شوند. از سوی دیگر، اتمام قریب الوقوع منابع فسیلی و
پیش بینی افزایش قیمت، سیاست گذاران را به پیشنهاد موازین و سیاست هایی برای کنترل
محیط زیست و پژوهشگران را به توسعه منابع با آلودگی کمتر وتجدیدپذیری که توان بالقوه ای
برای جانشینی با سیستم انرژی کنونی دارند، ترغیب می کند.
کلیه انرژی های تجدید پذیر، روزبه روز سهم
بیشتری در سیستم تأمین انرژی جهان به
عهده می گیرند. این منابع، امکان پاسخ گویی همزمان به هردو شکل اساسی منابع فسیلی
را نوید می دهند. انرژی های تجدیدپذیر، اساساً با طبیعت سازگاز بوده و آلودگی ندارند و چون تجدیدپذیرند پایانی برای
آنها وجود ندارد. ویژگی های دیگر این منابع، پراکندگی و گستردگی آنها در تمام
جهان، نیاز به فناوری پایین تر، انرژی های تجدیدپذیر را به ویژه برای کشورهای در
حال توسعه ازجاذبه بیشتری برخوردار کرده هم ازاین رو، در برنامه ها وسیاست های بین
المللی، از جمله در برنامه های سازمان ملل متحد، در راستای توسعه پایدار جهانی،
نقش ویژه ای به منابع تجدیدپذیر انرژی محول شده است. اما سازگار کردن منابع
تجدیدپذیر؛ با سیستم کنونی مصرف انرژی جهان، هنوز با مشکلاتی همراه است که برای حل
آنها، حجم مهمی از تحقیقات علمی جهان را در دهه های اخیر به خود اختصاص داده است.
یکی
از شاخص‌های بررسی کارایی مصرف انرژی است. این شاخص با تقسیم واحدی از انرژی بر
واحدی از تولید
ناخالص داخلی به دست
می‌آید. از واحدهای مختلفی برای این اندازهگیری استفاده میشود. مثلاً یک یا هزار
یا یک میلیون دلار به عنوان واحد تولید ناخالص داخلی و معادل یک بشکه نفت خام یا
۱۰۰۰ بی‌تی‌یو، یا کیلوژول به عنوان واحد مصرف انرژی.
بالا
بودن شدت مصرف انرژی نشانگر مصرف بیشتر انرژی است. مثلاً اگر شدت مصرف انرژی در
کشور الف دو برابر کشور ب باشد یعنی کشور الف برای تولید میزان برابری کالا و
خدمات دو برابر کشور ب انرژی مصرف کرده‌است.
با
توجه به روشهای مختلفی که برای اندازهگیری شدت مصرف انرژی و همچنین تولید ناخالص
داخلی وجود دارد، ارقام متفاوتی از شدت مصرف انرژی کشورها در منابع مختلف اعلام
شده‌است. شدت مصرف انرژی از شاخص‌های مطلوب برای مقایسه بهره‌وری مصرف انرژی محسوب
میشود اما با این نقیصه روبروست که عواملی چون شرایط آب‌وهوایی (مثل سرمای شدید)،
تفاوت‌های جغرافیایی، و همچنین ساختارهای اقتصادی و نوع صنایع کشور در آن لحاظ نمی‌شود.
ایران
بالاترین یا یکی از بالاترین شدت‌های مصرف انرژی را در دنیا دارد. بر اساس گزارش
بانک مرکزی ایران در سال ۱۳۸۹
شدت مصرف انرژی دنیا در سال ۲۰۰۸
معادل ۱٫۴ بشکه نفت خام برای هر هزار دلار بوده در حالی که در
ایران این رقم ۴٫۲
یعنی سه برابر بوده است. این درحالی‌است که بخش بزرگی از تولید ناخالص داخلی ایران
فقط مربوط به صدور نفت خام میشود. در صورتیکه صادرات نفت خام ایران از تولید
ناخالص داخلی کسر شود این رقم به ۶٫۸ افزایش پیدا میکند. این رقم در اتحادیه اروپا ۰٫۷۷ در ژاپن ۰٫۸ و در ترکیه ۱ بوده‌است.
در
سال ۲۰۱۰ بریتانیا (۰٫۱۰۲ کیلوژول برای دلار) بهترین شدت مصرف
انرژی دنیا را داشته‌است و ایتالیا، ترکیه، آلمان، ژاپن، مکزیک، آرژانتین، برزیل،
فرانسه و آمریکا در رتبه‌های دوم تا دهم قرار داشته‌اند. کشورهای بازمانده شوروی
سابق، خاورمیانه و بیشتر کشورهای در حال توسعه آسیایی نیز شدت مصرف انرژی بالایی
داشته‌اند که این بیشتر به دلیل وجود صنایع انرژی‌بر و قیمت‌های پایین انرژی در
این کشورهاست.
با
توجه به فناوری کنونی بشر، انرژی هسته ای و انرژی برق آبی، دو نوع انرژی جانشین
برای سوخت فسیلی می باشند. گفتنی است که پتانسیل برق آبی در جهان محدود بوده واز
طرف دیگر انرژی اتمی نیز، تقریباً در تمامی اروپا، ساخت نیروگاه های اتمی متوقف
شده است. کشور ایران از لحاظ منابع مختلف انرژی، یکی از غنی ترین کشورهای جهان
محسوب می شود و از یک سو دارای منابع گسترده فسیلی نفت وگاز است و از سوی دیگر،
دارای پتانسیل فراوان انرژی های تجدیدپذیر، همچون باد، ژئوترمال، خورشیدی و… می باشد. اما
ایران، کشور کم آبی است و نیروگاه های آبی بزرگ، دارای پتانسیل محدودی هستند. لذا
در چشم انداز دراز مدت جانشین دیگری غیر از تجدیدپذیری به عنوان منبع انرژی دیده
نمی شود.
از
منظری دیگر، هر انرژی به لحاظ فناوری ساخت وبهره برداری، مسائل زیست محیطی، ویژگی
های فنی، امکان دستیابی، توزیع جغرافیایی و سایر ویژگی ها، دارای مشخصه های خاص
خود است. بنابراین، تنوع استفاده از انرژی های مختلف، کشور را به لحاظ تأمین انرژی
در وضعیت مطمئن تری قرار خواهد داد ولازم است فناوری آنها در کشورایجاد شود.
البته، فناوری که به میزان زیادی متکی به صنعت، مواد اولیه منابع داخلی است
خودبخود، محتاج ارز خارجی کمتری است و از سوی دیگر، فرصت های اشتغال و افزایش
تولید داخلی را هموار می سازد. برای رسیدن به این هدف ها، لازم است نظام قیمت
گذاری انواع حامل های انرژی، با توجه به هزینه واقعی آنها اصلاح شده و اقدامات
اساسی جهت تشویق سرمایه گذاری بخش خصوصی صورت گیرد.
ضروری
است دولت با پرداخت وام های دراز مدت، واگذاری یارانه های تخصیص یافته در بخش سوخت
های فسیلی به سرمایه گذاری در بخش انرژی های تجدیدپذیر و فراهم آوردن امکان انتقال
دانش فنی، زمینه های لازم را برای ساخت وتوسعه تأسیسات انرژی های گفته شده درکشور
فراهم آورد.
چشم
انداز انرژی و محیط زیست جهان تا سال ۲۰۳۰ آب وهوای زمین درنتیجه فعالیت های انسان، به ویژه در بخش انرژی، تغییرات
بسیاری یافته است، عمده تغییرات آب وهوایی و زیست محیطی در جهان در سال های اخیر
را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:
میزان
انتشارCO۲ در، ۲۰۰ سال گذشته ۳۱ درصد افزایش یافته است.
میزان
انتشارCH۴ از سال ۱۸۰۰ به دو برابر افزایش
یافته است.
دمای
سطحی کره زمین در قرن گذشته نسبت به متوسط، ۱۴ درجه سانتی گراد معمول، از ۴/۰تا ۸/۰
درجه افزایش یافته است.
دهه
۱۹۹۰ به احتمال زیاد گرم ترین دهه در ۱۰۰ سال گذشته بوده است.
از
دهه ۱۹۵۰، دمای حداقل درشب به دوبرابر دمای حداقل
در روز افزایش یافته است.
تعداد
روزهای سرد سال، تقریباً برای تمام نواحی زمین درقرن گذشته کاهش یافته است.
نزولات
جوی درنیمکره شمالی، ۵ تا ۱۰ درصد افزایش یافته است، هرچند در نواحی
خشک (به خصوص آفریقای شمالی وغربی)، این روند معکوس بوده است.
در
اثر افزایش نزولات جوی در عرصه های جغرافیایی میانی و بالا شاهد سیل وطوفان های
عظیم و افزون بوده ایم.
در
قرن گذشته، سطح آب های آزاد دریاها در جهان به طور متوسط سالانه ۱ الی ۲ میلی متر افزایش یافته است.
از
دهه ۱۹۵۰ تاکنون، در تابستان یخ های دریای شمال تا
۴۰ درصد نازک تر و ۱۰ تا ۱۵
درصد کم عرض تر شده اند.
پدیده
ال.نی.نو، به کرات و به طور شدیدتر و پایدارتری اتفاق افتاده است.
فصل
رویش تا حدود ۱ تا ۴ روز در هر دهه، در عرض ۴۰ سال گذشته طولانی تر شده اند. پرندگان،
گیاهان، حشرات وماهیان به طرف قطب ها وعرض های بالاتر تغییر مکان داده اند. پیش
بینی می شود بیش از ۶۰ درصد افزایش مصرف
انرژی پایه در جهان در دوره زمانی ۲۰۰۰
تا ۲۰۳۰ ناشی از رشد تقاضای انرژی در کشورهای در
حال توسعه، به ویژه آسیا خواهد بود. طبق پیش بینی های انجام شده توسط آژانس بین
المللی انرژی، براساس سناریوی ادامه روند موجود۱، تقاضای جهانی برای انرژی پایه، بین سال های ۲۰۰۰ تا ۲۰۳۰ با میانگین نرخ رشد ۷/۱ درصد درسال به ۳/۱۵ میلیارد تن معادل نفت خواهد رسید، این امر، به معنی
افزایش ۶۷ درصدی مصرف انرژی پایه، معدل ۱/۶ میلیارد تن معادل نفت نسبت به سطح مصرف
کنونی ظرف ۳۰ سال آینده است.
در۳۰ سال آینده میزان انتشار دی اکسیدکربن در
اثر تولید و مصرف انرژی، با آهنگی سریع تراز رشد مصرف انرژی پایه، افزایش خواهد
یافت. میزان انتشار آن بین سال های ۲۰۰۰
تا ۲۰۳۰ با رشد یکنواخت ۸/۱ درصد در سال، درنهایت به ۳۸ میلیارد تن در سال خواهد رسید که به منزله ۷۰ درصد افزایش نسبت به میزان انتشار سالانه
کنونی است. دو سوم این افزایش ناشی ازمصرف درکشورهای درحال توسعه خواهد بود و بخش
تولید نیرو و حمل ونقل، بیش از ۷۵
درصد افزایش انتشار دی اکسیدکربن را موجب خواهند شد ومکان جغرافیایی رشد انتشار دی
اکسیدکربن از کشورهای صنعتی به کشورهای درحال توسعه منتقل خواهد شد.
● تقسیم بندی انواع انرژی
انرژی،
استعداد و توانایی انجام کار را بیان می کند، انرژی شکل های مختلفی دارد که
عبارتند از:
انرژی
مکانیکی، انرژی زمین گرمایی، شیمیایی، الکتریکی، تابشی و انرژی اتمی،که همه انواع
انرژی می توانند به همدیگر تبدیل شوند. به طور کلی وبه لحاظ اقتصادی که موضوع اصلی
چگونگی استفاده از انواع انرژی می باشد، انرژی
در
جهان به چهار گروه عمده زیر تقسیم می شود:
الف)
انرژی های آلوده کننده وتجدید ناپذیر؛
ب)
انرژی های آلوده کننده وتجدید پذیر؛
ج)
انرژی های بدون آلودگی وتجدید ناپذیر؛
د)
انرژی های بدون آلودگی وتجدید ناپذیر ونامحدود.
● اهمیت توجه به انرژی های پاک
امروزه
انرژی های نو به رغم ناشناخته ماندن، به سرعت درحال گسترش و نفوذ است و غفلت از
آن، غیرقابل جبران خواهد بود، انرژی خورشیدی، بادی، آبی، بیوماس، بیوگاز وانرژی
زمین گرمایی از عمده ترین منابع انرژی های پاک می باشند. وقوع سه عامل در سال ۱۹۹۵ میلادی، سبب ایجاد نقطه عطفی برای انرژی
های تجدید پذیر، به خصوص انرژی باد شده است.
-
تغییرات آب وهوایی بر اثر انباشت گازهای گلخانه ای در جو؛
-
افزایش تقاضای مصرف انرژی برق در سراسر جهان؛
-
گشوده شدن چشم انداز نوید بخشی در مورد انرژی های
تجدید پذیر بود که با صراحت از سوی کارشناسان اعلام شد.
باید
درنظر گرفت که درواقع، در ازاء هر کیلووات ساعت برق تولیدی از انرژی های تجدید
پذیر به جای زغال سنگ از انتشار حدود یک کیلوگرم CO۲ جلوگیری خواهد شد. بنابراین به عنوان نمونه، برای هر یک درصد انرژی
متداول که توسط انرژی باد جانشین شود، حدود ۱۳ درصد انتشار گاز CO۲ کاهش می یابد. همچنین، کاهش سولفور و
اکسید نیترات ( عوامل باران اسیدی) یکی دیگر از منابع محیط زیستی انرژی باد است.
در
ایران، وجود زمینه مناسب اقلیمی و تابش آفتاب در بیشتر مناطق و در اکثر فصول سال،
همچنین وجود پستی وبلندی ها در مسیر نهرهای آب، داشتن مناطق واجد پتانسیل بالای
باد و قابلیت های تولید انرژی زمین گرمایی، زمینه لازم و مناسبی را برای استفاده و
گسترش انرژی های نو و پاک فراهم آورده است. در این راستا، با توجه به افزایش توان
مهندسی کشور در ساخت نیروگاه های برق آبی، در سال های اخیر، امیداست استفاده از
پتانسیل های برق آبی به یک اولویت در ساخت نیروگاه های جدید تبدیل شود در سال ۱۳۸۱، ظرفیت نیروگاه های آبی کشور به ۱۰ درصد کل ظرفیت نصب شده، تولید برق کشور
رسید.
در
ضمن استفاده از انرژی های بادی و زمین گرمایی و نیز استفاده حرارتی از انرژی
خورشیدی (آبگرمکن های خورشیدی) نزدیک به اقتصادی شدن است. اگر چه، نیروگاه های
حرارتی خورشیدی و فتوولتائیک تا افق دو دهه آینده، اقتصادی نخواهد بود، لیکن توسعه
تحقیقات و کسب فن آوری های ساخت آنها، با توجه به پتانسیل عظیم انرژی خورشیدی در
ایران از اهمیت بالایی برخوردار است.
با
این وجود، ایران در راه بکارگیری انرژی های نو با موانع عمده واساسی مواجه است.
یکی از این موانع، وجود نفت ارزان و منابع غنی هیدروکربنی در کشور است. نبود شناخت
از انرژی های نو و مجهول ماندن مزایای آن توسط مردم ومسئولان از دیگر موانع
دستیابی به انرژی های نو، نبود توجیه اقتصادی، علی الخصوص در این برهه زمانی است.
انرژی
های پایان پذیر و آلاینده محیط زیست نفت، گاز طبیعی، زغال سنگ و انرژی هسته ا ی،
که در حال حاضر، عمده منابع تأمین کننده انرژی در جهان هستند، همه دارای آلاینده
های زیست محیطی و جبران ناپذیر در زمین و فضا، از قبیل افزایش CO۲، افزایش دمای زمین، ذوب شدن یخ های قطب
ها، از بین بردن لایه ازن و… هستند که حرکت دانش بشری برای تأمین انرژی جهان در آینده
باید به سوی تأمین انرژی جهان از انرژی های پاک و جانشینی آن با انرژی های آلاینده
باشد.
● انرژی های پاک:
▪ انرژی برق آبی
در
سال ۲۰۰۱، مصرف جهانی انرژی برق آبی به رقم ۲۶۲۷ تراوات ساعت رسید. در این سال، آمریکای
شمالی ۸/۲۱ درصد، اروپا ۹/۲۳ درصد، کشورهای آسیا و اقیانوسیه ۷/۲۱ درصد، آمریکای جنوبی و مرکزی ۲۰ درصد، کشورهای شوروی سابق ۷/۵ درصد، آفریقا ۱/۳ درصد و خاورمیانه ۳/۰ درصد، مصرف انرژی برق آبی جهان را به خود اختصاص
داده اند. در میان کشورهای جهان، بیشترین سهم مصرف، به کانادا، برزیل، چین و
آمریکا، به ترتیب با ۶/۱۲، ۳/۱۰، ۸/۹ و ۱/۸ درصد ازمصرف جهانی
تعلق داشت.
▪ انرژی خورشیدی
حدود
دو دهه پس از ورود سلول های فتوولتائیک به عرصه عمومی تولید انرژی، ارتباط تنگاتنگ
سیاست و منابع انرژی موجب شد تا دیگرجایی برای بحث توجیه اقتصادی یافتن برای روی
آوردن به سمت بهره گیری از انرژی خورشید و تولیدی الکتریسته نماند. در ایران، چون
ایران روی کمربند خورشیدی جهان قرار گرفته است و یکی از کشورهایی است که از تابش
نور خورشید با قدرت و توان مطلوب برخوردار بوده و از مناطق بسیار مستعد برای بهره
گیری از این انرژی است، به طوری که میزان تابش متوسط روزانه آفتاب به ۴ کیلووات ساعت بر متر مربع می رسد و متوسط
تعداد ساعات آفتابی، از ۲۸۰۰
ساعت درسال بیشتر است. البته، مقادیر ذکر شده به طور متوسط بیان شده اند و در
شهرهای کویری کشور همچون یزد، ساعات آفتابی به ۳۲۰۰ ساعت نیز می رسد. با توجه به این که، ایران کشور
کوهستانی است که اکثر نقاط آن در ارتفاعی بالاتراز ۱۰۰۰ متر از سطح دریا واقع شده اند توان دریافتی از تابش
نور خورشید آن بیشتر خواهد بود.
گفتنی
است که مصرف انرژی های تجدید پذیر ایران پایین بوده و از این رو، هنوزانرژی
خورشیدی رسماً تجاری نشده است. مناطقی که پتانسیل بالایی برای انرژی خورشیدی
دارند؛ عبارتند از: شیراز، تهران، خراسان، یزد و سمنان. طرح های خورشیدی شامل
نیروگاه دریافت کننده مرکزی، سهموی خطی، سیستم فتوولتائیک و آبگرمکن های خورشیدی
می باشند.
ـ
بررسی امکان استفاده از انرژی خورشیدی از دیدگاه اقتصادی
هر
چند هزینه استفاده از انرژی خورشیدی بسیار بالاست، ولی امروزه در سیاست گذاری ها
فقط هزینه سیستم های خورشیدی در نظر گرفته نمی شود، بلکه فوایدحاصل از بکارگیری آنها، مانند کاهش آلودگی محیط زیست نیز مدنظر قرار می گیرد، با
وجود تمام مسائلی که مطرح می شود، می توان مناطقی از کشور را یافت که استفاده از
انرژی خورشیدی در آنها توجیه اقتصادی دارد. به عنوان نمونه، استفاده ازسلول های
خورشیدی در مناطق دور دست رامی توان در عرض چند سال به قیمت روز رساند. با توجه به
فناوری های موجود و وسعت استفاده از انرژی خورشیدی در دنیا، به نظر می آید در بخش
هایی مانند گرمایش ساختمان ها، تولید آب گرم، طبخ غذا، خشک کن ها وآب شیرین کن ها،
این انرژی می تواند با انرژی های رایج رقابت کند. تحقیقات انجام شده نشان می دهد
که درحال حاضر، ساخت نیروگاه های مستقل خورشیدی به صرفه نیست بلکه نیروگاه های
چرخه ترکیبی، همچون خورشیدی گازی یا خورشیدی بخاری بسیار اقتصادی خواهند بود.
یکی
از موانع مهم در استفاده از انرژی های خورشیدی، سرمایه بر بردن صنایع خورشیدی است
که باید راهکارهای اساسی آن اندیشیده شوند. انواع مختلف انرژی های تجدیدپذیر بر
اثر وجود آفتاب تولید شده اند. سلول های فتوولتائیکی که تولید برق می کنند، سیستم
های سهموی و برج های متمرکز کننده خورشیدی، انرژی باد وانرژی زمین گرمایی همگی
انرژی خود را از خورشید می گیرند، هم اکنون در کشورهای اروپایی به شدت روی انرژی
خورشیدی کار می شود و استفاده از این انرژی، حرف اول زندگی بشر را در آینده خواهد
زد.
▪ انرژی باد
در
چند سال گذشته، میانگین رشد سالانه انرژی باد در دنیا حدود ۳۰ درصد گزارش شده است که بیشترین نرخ رشد را درمیان
سایر منابع انرژی در دنیا برخوردار است. کل ظرفیت برق بادی در جهان در سال ۲۰۰۱ به ۲۴۰۰۰ مگا وات رسید. اروپا در حال حاضر؛ بیش از ۷۰ درصد از برق بادی جهان را تولید می کند و
حدود دو سوم از ظرفیت های اضافه شده تولید در سال ۲۰۰۱، به کشورهای اروپایی اختصاص دارد. در حال حاضر،
مزرعه های بادی در آمریکا حدود ۱۰
میلیارد کیلو وات ساعت در سال برق تولید می کنند که از نظر ملاحظات زیست محیطی و
مبارزه با تولید گازهای گلخانه ای، این میزان انرژی باد می تواند سالانه از انتشار
۵/۷ میلیون تن دی اکسید کربن جلوگیری کند.
استفاده
از انرژی برق در ایران در پروژه «تعیین پتانسیل باد درایران»، ۲۶ منطقه کشور شامل ۴۵ سایت مورد مطالعه قرار گرفت که براساس نتایج این
پروژه، ایران کشوری با باد متوسط است، ولی برخی از مناطق آن، دارای باد مناسب و
مداومی برای تولید برق می باشند. توان بالقوه انرژی باد در سایت های مطالعه شده
حدود ۶۵۰۰ مگا وات بوده و اکثر نقاط دارای پتانسیل،
در مناطق شرقی کشور واقع شده اند.
در
میان انواع انرژی های تجدید پذیر، انرژی باد هزینه سرمایه گذاری اولیه کمتری دارد.
با بهبود فناوری، افزایش توربین ها و رفع محدودیت ها، کاهش چشمگیری در این هزینه
متصور است. در حال حاضر، برق تولیدی از سوخت های فسیلی، ارزان تر از برق تولیدی از
توربین های بادی است. که هزینه بهره برداری از انرژی باد حدود ۸۵ درصد در طول ۲۰ سال گذشته کاهش نشان می دهد.
▪ انرژی زمین گرمایی (ژئوترمال)
انرژی
زمین گرمایی، از حرارت حاصل از تجزیه مواد رادیواکتیو، هسته مذاب کره زمین، کوه
زایی و واکنش های درون زمین سرچشمه می گیرد. تقریباً در همه جا، در قسمت های کم
عمق زمین و یا در ۱۰ فوت بالاتر از سطح
زمین درجه حرارت تقریباً یکنواخت باقی می ماند و بین ۵۰ تا ۶۰
درجه فارنهایت (۱۰ تا ۱۶ درجه سانتیگراد) می باشد. چشمه های آب
گرم، نمونه هایی از انرژی زمین گرمایی هستند، آب توسط سنگ های زیرزمین گرم می شوند
و سپس در سطح زمین جریان می یابند. حدود بیست کشور از این انرژی برای گرم کردن
خانه ها، آب و یا برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند در حال حاضر بازده کلی
این سیستم کمتراز یک درصد از انرژی مورد نیاز جهان است.
درسال
۲۰۰۰ حجم تولید برق و حرارت از انرژی زمین
گرمایی در جهان ۶۵/۴۹۲۶۱ گیگاوات ساعت
برق بوده است.
▪ انرژی زیست توده
گونه
های مختلفی از انرژی، سوخت های منابع جامد وگازی، حرارت، موادشیمیایی و دیگر مواد
را می توان به وسیله فناوری های بیو انرژی، از منابع گیاهی جانوری تجدیدپذیر به
دست آورد. تحقیقات وگسترش فناوری های این نوع سوخت در سه حوزه اصلی صورت می پذیرد:
تولید سوخت، پیدا کردن کاربردهای آن، ایجاد کردن زیرساخت های مناسب توزیع زیست
توده، چهارمین منبع بزرگ انرژی در جهان بوده و حدود ۱۴ درصد انرژی جهان را فراهم می کند و زیست توده یا
بیوماس، اصطلاحی است که برای توصیف یک رشته از محصولاتی که از فرآیند
نورساخت(فتوسنتز) به دست می آید، به کار می رود. کاربرد اقتصادی بسیار رایج انرژی
زیست توده، استفاده از مواردی است که برای منظورهای دیگر جمع آوری شده اند، نظیر
پس مانده های حاصل از کشاورزی، غذا و ضایعات شهری.
▪ انرژی های دریایی
دریاها
با فرآیندهای مختلف فیزیکی، انرژی را دریافت و ذخیره نموده وسپس آن را از دست می
دهند. این انرژی به صورت موج، جزر ومد، اختلاف درجه حرارت و اختلاف غلظت نمک
دراعماق مختلف آب دریا وجود دارد که می توان از هر یک از آنها بهره برداری کرد.
انرژی امواج دریا عبارت است از: انرژی مکانیکی منتقل شده از باد که امواجی با
پریود کوتاه، آن را به صورت انرژی پتانسیل و جنبشی در خود ذخیره می کنند. انرژی
موج حاصله در مناطق ساحلی در حدود ۲ تا ۳ میلیون مگاوات برآورد می شود.
نوع
دیگر انرژی جزر و مد که در اثر حرکت دورانی زمین و جاذبه ماه و خورشید به صورت
امواج با پریود بلند ذخیره می شوند که با ساخت یک سد در دهانه منطقه جزر ومد می
توان از آن استفاده کرد. که بزرگ ترین سایت جزر ومد کنونی در جهان یک ایستگاه
تولید نیروی برق در فرانسه است که ۲۴۰
مگا وات انرژی الکتریسته تولید می کند. دیگر انرژی ذخیره شده در آب های گرم سطحی
که به خاطر وجود آب های عمیق وسرد اقیانوس ها قابل استفاده است و تحت عنوان انرژی
حرارتی دریاها مورد بحث قرار می گیرند سیستم هایOTEC این انرژی گرمایی را به
انرژی الکتریسیته تبدیل می کنند که گاهی دراین فرآیند آب شیرین نیز تولید می شود.
این نیروگاه ها برای تولید بار پایه بسیار مناسب هستند. درنهایت، انرژی موجود در
اختلاف شوری بین آب های شیرین رود ها وآب شور دریاها، انرژی گرادیان نمک می باشد.
● هیدروژن و پیل سوختی
هیدروژن
عمده ترین گزینه مطرح به عنوان حامل جدید انرژی است. فراوانی، سهولت تولید از آب،
مصرف تقریباً منحصربه فرد و سودمندی زیست محیطی ذاتی هیدروژن، از جمله ویژگی هایی
است که آن را از دیگر گزینه های مطرح، متمایز می کند.
استفاده
از پیل های سوختی (Fuel Cell)،
جهت تأمین هم زمان الکتریسیته و حرارت به روش الکتروشیمیایی است. در این روش، که
به عبارتی می توان آن را عمل الکترولیز معکوس قلمداد کرد، انرژی شیمیایی ذخیره شده
در سوخت های فسیلی، بدون احتراق استخراج می شوند. این سیستم ها در مقایسه با سایر
روش ها، از کارآیی زیادی برخوردار هستند و آلودگی کمی تولید می کنند. پیل های سوختی،
راه حل مناسبی برای مشکلات مختلف مربوط به انرژی هستند. هیدروژن را می توان با
استفاده از انواع منابع انرژی اولیه تولید کرد و درتمام موارد و کاربردهای سوخت
های فسیلی مورد استفاده قرار داد. هیدروژن، به ویژه، منابع تجدیدپذیر انرژی را
تکمیل می کند و آنها را در هرمحل و هر زمان به صورتی مناسب در دسترس قرار داده و
در اختیار مصرف کننده می گذارد. هیدروژن در مقایسه با سوخت های دیگر می تواند با
راندمان بالاتر و احتراق بسیار نیز، به سایر اشکال انرژی تبدیل شود.
سیستم
انرژی هیدروژنی به دلیل استقلال از منابع اولیه انرژی، سیستمی دایمی و پایدار، فنا
ناپذیر، فراگیر و تجدیدپذیر است. ازاین رو، پیش بینی می شود که در آینده ای نه
چندان دور، تولید و مصرف هیدروژن به عنوان حامل انرژی، برسراسر اقتصاد جهان سرایت
کرده و «اقتصاد هیدروژن » تثبیت شود.
