طبق آمارهاي به ثبت رسيده طي 30 سال گذشته احتياجات انرژي جهان به مقدار قابل ملاحظه اي افزايش يافته است. در سال 1960 مصرف انرژي جهان معادل 3/3Gtoe بوده است.در سال 1990 اين رقم به 8/8Gtoe بالغ گرديد ، که داراي رشد متوسط سالانه 3/3 درصد مي باشد و در مجموع 166 در صد افزايش نشان مي دهد و در حال حاضر مصرف انرژي جهان 10Gtoe/Year بوده و پيش بيني مي شود اين رقم در سالهاي 2010 و 2020 به 12 و 14 Gtoe/Year افزايش يابد . اين ارقام نشان مي دهند که ميزان مصرف انرژي جهان در قرن آينده بالا مي باشد و بالطبع اين سوال مهم مطرح مي باشد که آيا منابع انرژي هاي فسيلي در قرنهاي آينده، جوابگوي نياز انرژي جهان براي بقا، تکامل و توسعه خواهند بوديا خير؟
حداقل به دو دليل عمده پاسخ اين سوال منفي است و بايد منابع جديد انرژي را جايگزين اين منابع نمود. اين دلايل عبارتند از:
محدوديت و در عين حال مرغوبيت انرژي هاي فسيلي چرا که اين سوختها از نوع انرژي شيميايي متمرکز بوده و مسلماً کاربردهاي بهتر از احتراق دارند.
مسايل و مشکلات زيست محيطي بطوري که امروزه حفظ سلامت اتمسفر از مهمترين پيش شرطهاي توسعه اقتصادي پايدار جهاني به شمار مي آيد. از اين رو است که دهه هاي آينده بعنوان سالهاي تلاش مشترک جامعه انساني براي کنترل انتشار کربن، کنترل محيط زيست و در واقع تلاش براي تداوم انسان بر روي کره زمين خواهد بود
بنابراين استفاده از منابع جديد انرژي به جاي منابع فسيلي امري الزامي است. سيستمهاي جديد انرژي در آينده بايد متکي به تغييرات ساختاري و بنيادي باشد که در آن منابع انرژي بدون کربن نظير انرژي خورشيدي و بادي و زمين گرمايي و کربن خنثي مانند انرژي بيوماس مورد استفاده قرار مي گيرند. بدون ترديد انرژي هاي تجديدپذير با توجه به سادگي فن آوريشان در مقابل فن آوري انرژي هسته اي از يک طرف و نيز بدليل عدم ايجاد مشکلاتي نظير زباله هاي اتمي از طرف ديگر نقش مهمي در سيستمهاي جديد انرژي در جهان ايفا مي کنند. در هر حال بايد اذعان داشت که در عمل عوامل متعددي بويژه هزينه اوليه و قيمت تمام شده بالا، عدم سرمايه گذاري کافي براي بومي نمودن و بهبود کارآيي تکنولوژيهاي مربوطه ، به حساب نيامدن هزينه هاي خارجي در معادلات اقتصادي، نبود سياستهاي حمايتي در سطح جهاني، منطقه اي و محلي، نفوذ و توسعه انرژي هاي نو را بسيار کند و محدود ساخته است. ولي پژوهشگران و صنعتگران همواره تلاش خود را جهت رفع اين مشکلات مبذول مي دارند.
بطور کلي عمده فعاليتهاي مربوط به احداث پايلوتهاي سازگار با محيط زيست با بکار بردن منابع انرژي هاي تجديدپذير و اجراي پروژه هاي مهندسي و انجام خدمات مشاوره اي و مديريت بر طرحها، در چهار بخش ذيل متمرکز شده است:
• انرژي هاي خورشيدي
• انرژي باد و امواج
• انرژي زمين گرمايي
• فن آوري هيدروژن، پيل سوختي و زيست توده
که در اينجا به توضيح اجمالي هر يک مي پردازيم:

1- انرژي خورشيدي
 

جالب است بدانيد که تابش خورشيد بزرگترين منبع تجديد پذير انرژي روي کره زمين مي باشد و اگر فقط يک درصد از صحراهاي جهان با نيروگاه هاي حرارتي خورشيدي به کار گرفته شوند، همين مقدار براي توليد برق سالانه مورد تقاضاي جهان کافي خواهد بود.
براي سود جستن از انرژي خورشيدي دو راه وجود دارد :
استفاده مستقيم از نور خورشيدو تبديل آن به الکتريسيته از طريق سلولهاي فتوولتائيک
استفاده مستقيم از انرژي خورشيدي و تبديل آن به انواع انرژي هاي ديگر و يا استفاده مستقيم از آن (کاربردهاي نيروگاهي و غير نيروگاهي خورشيدي)
يک نيروگاه خورشيدي شامل تاسيساتي است که انرژي تابشي خورشيد را جمع کرده و با متمرکز کردن آن، درجه حرارتهاي بالا ايجاد مي کند. انرژي جمع آوري شده از طريق مبدلهاي حرارتي، توربين ژنراتورها و يا موتورهاي بخار به انرژي الکتريکي تبديل خواهد شد. نيروگاه هاي خورشيدي بر اساس نوع متمرکز کننده ها به سه دسته تقسيم مي شوند:
*نيروگاه سهموي خطي (Parabolic TroughCollectors)
*نيروگاه دريافت کننده مرکزي(C.R.S)
*نيروگاه ديش استرلينگ( اين تکنولوژي در نيروگاه هاي خورشيدي مورد استفاده کمتري دارد و در کاربردهاي غير نيروگاهي بيشتر استفاده مي شوند.)

تصوير1 : نيروگاه سهموي خطي 250 کيلووات شيراز
 

از انرژي حرارتي خورشيد علاوه بر استفاده نيروگاهي، مي توان در زمينه هاي زير بصورت صنعتي، تجاري و خانگي استفاده کرد:
گرمايش آب مصرفي ( آب گرمکنهاي خورشيدي براي منارل، ساختمانها، کارخانجات و استخرها )
گرمايش فضاي داخلي ساختمانها
سرمايش فضاي داخلي ساختمانها و يخچالهاي خورشيدي
آب شيرين کنهاي خورشيدي (در اندازه هاي خانگي و صنعتي)
خشک کنهاي خورشيدي ( براي خشک کردن مواد غذايي و محصولات کشاورزي)
خوراک پزهاي خورشيدي

2- انرژي باد و امواج
 

به منظور شناخت دقيق محدوديتها، موانع و امکانات موجود در جهت استفاده از منابع انرژي در کشور، ضرورري است .ميزان بهره برداري از پتانسيلهاي موجود انرژي و روند تحولات حاملهاي انرژيهاي تجديدپذير در کشور نيز به روش علمي و دقيق محاسبه و ارزيابي گردد.
کشور ايران از لحاظ منابع مختلف انرژي يکي از غني ترين کشورهاي جهان محسوب مي گردد، چرا که از يک سو داراي منابع گسترده سوختهاي فسيلي و تجديد ناپذير نظير نفت و گاز است و از سوي ديگر داراي پتانسيل فراوان انرژيهاي تجديد پذير از جمله باد مي باشد.
با توسعه نگرشهاي زيست محيطي وراهبردهاي صرفه جويانه در بهره برداري از منابع انرژيهاي تجديد ناپذير، استفاده از انرژي باد در مقايسه با ساير منابع انرژي مطرح در بسياري از کشورهاي جهان رو به فزوني گذاشته است. استفاده از تکنولوژي توربينهاي بادي به دلايل زير مي توانديک انتخاب مناسب در مقايسه با ساير منابع انرژي تجديد پذير باشد.
قيمت پايين توربين هاي برق بادي در مقايسه با ديگر صور انرژيهاي نو
کمک در جهت ايجاد اشتغال در کشور
عدم آلودگي محيط زيست در کشورهاي پيشرفته نظير آلمان، دانمارک، آمريکا،اسپانيا، انگلستان، و بسياري کشورهاي ديگر، توربينهاي بادي بزرگ و کوچک ساخته شده است و برنامه هايي نيز جهت ادامه پژوهشها و استفاده بيشتر از انرژي باد جهت توليد برق در واحدهايي با توان چند مگاواتي مورد مطالعه مي باشد.
در ايران نيز با توجه به وجود مناطق بادخيز طراحي و ساخت آسيابهاي بادي از 2000 سال پيش از ميلاد مسيح رايج بوده و هم اکنون نيز بستر مناسبي جهت گسترش بهره برداري از توربينهاي بادي فراهم مي باشد.مولدهاي برق بادي مي تواند جايگزين مناسبي براي نيروگاه هاي گازي و بخاري باشند. مطالعات و محاسبات انجام شده در زمينه تخمين پتانسيل انرژي باد در ايران نشان داده اند که تنها در 26 منطقه از کشور( شامل بيش از 45 سايت مناسب) ميزان ظرفيت اسمي سايتها، با در نظر گرفتن يک راندمان کلي 33%، در حدود 6500 مگاوات مي باشد و اين در شرايطي است که ظرفيت اسمي کل نيروگاه هاي برق کشور، (در حال حاضر) 34000 مگاوات مي باشد. در توربينهاي بادي، انرژي جنبشي باد به انرژي مکانيکي و سپس به انرژي الکتريکي تبديل مي گردد.
استفاده فني از انرژي باد وقتي ممکن است که متوسط سرعت باد در محدوده 5/ الي 25/ باشد. پتانسيل قابل بهره برداري انرژي باد در جهان 110 اگاژول (هر اگاژول معادي 1018ژول) برآورد گرديده است که از اين مقدار 40 مگاوات ظرفيت نصب شده تا اواخر سال 2003 ميلادي(1382 ه.ش.) در جهان مي باشد.
از مزاياي استفاده از اين انرژي عدم نياز توربين بادي به سوخت، تامين بخشي از تقاضاهاي انرژي برق، کمتر بودن نسبي انرژي باد نسبت به انرژي فسيلي در بلند مدت، تنوع بخشيدن به منابع انرژي و ايجاد سيستم پايدار انرژي، قدرت مانور زياد در بهره برداري( از چند وات تا چندين مگاوات) ، عدم نياز به آب و نداشتن آلودگي محيط زيست مي باشد.

تصوير2: توربين 600 کيلو وات واقع در روستاي بابائيان منجيل
 

توربينهاي بادي کوچک
 

از توربينهاي بادي کوچک جهت تامين برق جزيره هاي مصرف و يا مناطقي که تامين برق از طريق شبکه سراسري برق مشکل مي باشد استفاده مي شود. اين توربينها تا قدرت 10 کيلووات توان توليد برق را دارا مي باشند.

توربينهاي بادي متوسط
 

عموماً توليد اين توربينها بين 250-10 کيلووات است. از اين توربينها جهت تامين مصارف مسکوني، تجاري، صنعتي و کشاورزي استفاده مي شود.

توربينهاي بادي بزرگ( مزارع بادي)
 

اين نوع توربينها معمولاً شامل چند توربين بادي متمرکز با توان توليدي 250 کيلووات به بالا مي باشند که به صورت متصل به شبکه و يا جدا از شبکه طراحي مي گردند.

3- انرژي زمين گرمايي
 

مرکز زمين( به عمق تقريبي 6400 کيلومتر)که در حدود 4000 درجه سانتيگراد حرارت دارد، به عنوان يک منبع حرارتي عمل نموده و موجب تشکيل و پيدايش مواد مذاب با درجه حرارت 650 تا 1200 درجه سانتيگراد در اعماق 80 تا 100 کيلومتري از سطح زمين مي گردد. بطورميانگين ميزان انتشار اين حرارت از سطح زمين که فرايندي مستمر است معادل 82 ميلي وات در واحد سطح است که با در نظر گرفتن مساحت کل سطح زمين(10*1/5 متر مربع) ، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن، برابر با 42 مليون مگاوات است. در واقع اين ميزان حرارت غير عادي، عامل اصلي پديده هاي زمين شناسي از جمله فعاليتهاي آتشفشاني، ايجاد زمين لرزه ها، پيدايش رشته کوه ها( فعاليتهاي کوه زايي) و همچنين جابجايي صفحات تکتونيکي مي باشد که کره زمين را به يک سيستم ديناميک تبديل نموده و پيوسته آن را تحت تغييرات گوناگون قرار مي دهد.
امروزه با بهره گيري از فنآوريهاي موجود، تنها بخش کوچکي از اين منبع سرشار مهار شده و بطور اقتصادي قابل بهره برداري است.
بنابراين انرژي زمين گرمايي، همان انرژي حرارتي قابل استحصال از پوسته جامد زمين است. انرژي زمين گرمايي بر خلاف ساير انرژي هاي تجديدپذير منشاء يک انرژي پايدار با فاکتور دسترسي 100% است که بطور شبانه روزي در طول سال قابل بهره برداري است.

تصوير3 : خروج بخار از يک چاه زمين گرمايي
 

از انرژي زمين گرمايي در دو بخش کاربردهاي نيروگاهي( غير مستقيم) و غير نيروگاهي ( مستقيم) استفاده مي شود. توليد برق از منابع زمين گرمايي هم اکنون در22 کشور جهان صورت ميگيرد که مجموع قدرت اسمي کل نيروگاههاي توليد برق از اين انرژي بيش از 8000 مگاوات مي باشد. اين در حالي است که بيش از 64 کشور جهان نيز با مجموع ظرفيت نصب شده بيش از 15000 مگاوات حرارتي از اين منبع انرژي در کاربردهاي غير نيروگاهي بهره برداري مي نمايند.
نيروگاه زمين گرمايي تبخير آني
در اين نيروگاه ها سيالي که معمولاً به حالت دوفاز مايع و بخار از اعماق زمين واز طريق چاه هاي زمين گرمايي استخراج مي شود به مخزن جدا کننده هدايت شده و بدينوسيله فاز بخار از فاز مايع جدا مي شود.بخار جدا شده وارد توربين شده و باعث چرخش پره هاي توربين مي شود.پره ها نيز به نوبه خود محور توربين و در نتيجه محور ژنراتور رابه حرکت وا مي دارند که باعث بوجود آمدن قطبهاي مثبت و منفي در ژنراتور شده و در نتيجه برق توليد مي شود.
نيروگاه زمين گرمايي با چرخه دو مداره(باينري)
در اين نوع نيروگاه ها نياز به مخزن جداکننده در تجهيزات نيروگاه وجود ندارد زيراآب گرم استخراج شده وارد مبدل حرارتي شده و حرارت خود را به سيال عامل ديگري که معمولاً ايزوپنتان مي باشد و نقطه جوش پايينتري نسبت به آب دارد منتقل ميکند. در اين فرآيند ايزوپنتان به بخار تبديل شده و به توربين منتقل مي شود که در اينجا توربين و ژنراتور طبق توضيحات فوق مي توانند برق توليد کنند.
از کاربردهاي مستقيم انرژي زمين گرمايي ميتوان به مواردي همچون احداث مراکز آب درماني و تفريحي-توريستي ، گرمايش انواع گلخانه، احداث مراکز پرورش آبزيان و طيور، پيش گيري از يخ زدگي معابر در فصل سرما، تامين گرمايش و سرمايش ساختمانها توسط پمپهاي حرارتي زمين گرمايي اشاره نمود.
* ارسال مقاله توسط عضو محترم سايت با نام کاربري : majidbemani
ج/