آشنایی با انرژیهای تجدیدپذیر: انواع

آشنایی با انرژیهای تجدیدپذیر انواع، مزایا و چالشهای کلیدی, مصرف سوختهای فسیلی همانند نفت، گاز و زغالسنگ یکی از عوامل مهم افزایش گازهای گلخانهای و درنتیجه گرمایش جهانی است. در مقابل این بحران، انرژیهای تجدیدپذیر بهعنوان یک راهحل مؤثر برای مقابله با تغییرات اقلیمی بهراحتی در حال گسترش هستند.

بهطور خاص، منابع انرژی خورشیدی و بادی به دلیل تولید کمتر گازهای گلخانهای گزینههای مناسبی برای مقابله با تغییرات اقلیمی محسوب میشوند. یقیناً همانند هر منبع انرژی دیگر، انرژیهای تجدیدپذیر نیز چالشها و مباحث خاص خود را دارند. یکی از این مباحث مربوط به تعریف دقیق انرژی تجدیدپذیر است. در ادامه، با تعریف، انواع، مزایا و چالشهای پیشرو در استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر آشنایی بیشتری خواهیم داشت. انرژی تجدیدپذیر چیست؟

انرژی تجدیدپذیر به انرژیهایی گفته میشود که از منابع طبیعی بهدست میآید. این منابع بهطور طبیعی و در زمان کوتاهی نسبت به عمر انسان تجدید میشوند. منابع é تجدیدپذیر شامل نور خورشید، باد، آب، امواج دریا، زیستتوده و انرژی گرمایی ذخیرهشده در پوسته زمین میباشند. این منابع نهتنها تجدیدپذیر و بیپایاناند، بلکه با تولید کمتر گازهای گلخانهای به حفظ محیطزیست کمک میکنند. این منابع در مقایسه با سوختهای فسیلی مزایای قابلتوجهی دارند.

برخلاف سوختهای فسیلی که عمدتاً در چند منطقه محدود همانند کشورهای خاورمیانه یافت میشوند، منابع تجدیدپذیر بهطور گستردهتری در دسترساند. استفاده از این منابع برای کاهش آلودگی و کاهش وابستگی به منابع انرژی محدود است. تعداد زیادی از کشورها برای حفظ توسعه پایدار و کاهش آسیبهای زیستمحیطی، بهطور در انرژیهای تجدیدپذیر سرمایهگذاری میکنند.

این انرژیها با گذشت زمان پیشرفت کردهاند و هزینه کلیهٔ آنها برای استفادهٔ عمومی کاهش یافته است؛ به طوری که از سال ۲۰۱۱ تا کنون سریعتر از هر منبع انرژی دیگر رشد کردهاند. در سال ۲۰۲۳، انرژیهای تجدیدپذیر رکورد جدیدی ثبت کردند و ۵۳۶ گیگاوات ظرفیت تازه به سیستم انرژی جهان افزودند. در حال حاضر این منابع انرژی تجدیدپذیر حدود ۱۳ درصد کل مصرف انرژی جهان را فراهم میکنند.

این افزایش استفاده از برق در بخشهای مختلف همچون کشاورزی، ساختمانها، صنعت و حملونقل که انرژی تجدیدپذیر بیشتر در شبکه برق جهانی ادغام میشود. اکنون، ۳۰ درصد برق جهان از این منابع فراهم میشود. با این حال، به رغم اجماع جهانی بر ضرورت dé به سوی انرژیهای تجدیدپذیر، این منابع تا به امروز با مانعهای زیادی روبرو بودهاند.

در رقابت با سوختهای فسیلی که به شدت یارانه میگیرند، شرایط ناعادلانهای دارند؛ به همین دلیل، جهان هنوز به سوختهای فسیلی وابسته است، به طوری که در سال ۲۰۲۲، ۷۹ درصد انرژی مصرفی جهان از این منابع فراهم شد. برای بیش از ۱۵۰ سال، انسانها بهطور گستردهای از سوختهای فسیلی همانند زغالسنگ و نفت برای تأمین انرژی استفاده کردهاند و این باعث افزایش بیسابقه گازهای گلخانهای شده است.

این گازها گرمای جو را جذب میکنند و دمای جهانی را افزایش میدهند که یکی از علائم تغییرات اقلیمی است. این تغییرات شامل افزایش دما، رویدادهای شدید آبوهوایی، مهاجرت انسانی، تحول زیستگاههای حیاتوحش و افزایش سطح دریاها میشود. انواع انرژیهای تجدیدپذیر کلمه انرژی تجدیدپذیر به انرژیای اطلاق میشود کهپایپเร للات نامحدود بوده و در مقادیر نامحدود در دسترس است. این انرژی عمدتاً از ۶ منبع طبیعی زیر استخراج میشود ۱.

انرژی خورشیدی انرژی خورشیدی به انرژیای گفته میشود که از خورشید بهدست میآید. این انرژی میتواند به شکل انرژی حرارتی و الکتریکی پاک تبدیل شود و برای تولید برق، گرمایش و آب گرم استفاده گردد. در حال حاضر، تنها حدود ۵.۵ درصد برق جهان از انرژی خورشیدی فراهم میشود.

یقیناً پتانسیل این انرژی بسیار است؛ برای مثال، پنلهایی که مساحتی معادل دریاچه ارومیه (۵۲۰۰ کیلومتر مربع) را پوشش دهند، نه تنها برق مصرفی ایران، بلکه برق تمام کشورهای خاورمیانه را میتوانند تأمین کنند! انواع انرژی خورشیدی برای استفاده از انرژی خورشیدی، ۳ فناوری مهم وجود دارد فتوولتائیکها نور خورشید مستقیم به برق تبدیل میشود.

نیروی خورشیدی متمرکز گرمای خورشید (انرژی حرارتی) برای چرخاندن توربینهای برق مقیاس بزرگ استفاده میشود. سیستمهای گرمایش و سرمایش خورشیدی انرژی حرارتی برای گرم کردن آب و هوا به کار میرود. ۲. انرژی بادی انرژی بادی از نیروی مکانیکی باد برای تولید انرژی به دست میآید. مولدها این انرژی مکانیکی را به برق تبدیل میکنند. این نیروی مکانیکی میتواند مستقیماً برای کارهایی مانند آردکردن غلات یا پمپاژ آب استفاده شود.

توربینهای بادی رایجترین روش برای برداشت انرژی باد، استفاده از توربینهای بادی است. این توربینها با استفاده از نیروهای هوادینامیکی، پرههای روتور را میچرخانند که به ق متصل شده و به ژنتراتور منتقل میشود. این تبدیل نیروی هوادینامیکی به گردش ژنراتور برق ایجاد میکند.توربینهای بادی برای تعداد زیادی از مردم نماد آشکار انرژیهای تجدیدپذیرند.

در مورد این که آیا این توربینها نمادی از پیشرفت هستند یا منظرهای نامطبوع، بحثهای گستردهای در جریان است. مزایای انرژی باد مهمترین مزایای انرژی باد عبارتاند از اینکه منبعی نامحدود، رایگان و تجدیدپذیر است. این نوع انرژی از نظر هزینههای نگهداری و مصرف برای مصرفکنندگان اقتصادی است. علاوه بر این، نیروگاههای بادی میتوانند در دریا ساخته شوند.

مزرعههای بادی دریایی به دلیل بادهای قویتر در، انرژی بیشتری تولید میکنند.برخلاف نیروگاههای سنتی، انرژی باد هیچ آلودگی هوایی یا گازهای گلخانهای ایجاد نمیکند. معایب انرژی باد اگرچه انرژی باد پاک و ارزان است، ساخت توربینها و تأسیسات بادی هزینهبر است. هزینههای ساخت و مهندسی توربینهای عظیم در گران، پیچیده و زمانبر است.اینگونه برخی اثرات بصری توربینهای بادی بر مناظر طبیعی محسوب میشوند.

تعداد زیادی از مزارع بادی در مناطق دورافتاده طبیعت قرار دارند که قبلاً دستنخورده بودند. علاوه بر این، برخی مزارع بادی میتوانند صدای ő که برای جوامع محلی آزاردهند است.توربینهای بادی اینگونه میتوانند برای برخی از حیاتوحش خطرناک باشند. تعداد زیادی از پرندگان و خفاشها با برخورد به پرههای توربین کشته شدهاند و کارشناسان الآن در حال تحقیق بر توربینهای بادی بر زیستگاههای دریایی هستند. ۳.

انرژی آبی انرژی آبی از قدیمیترین منابع انرژی در جهان است که از نیروی آب جاری برای چرخاندن توربینها به دست میآید، همانند سدهای مدرن یا آسیابهای آبی پیش از انقلاب صنعتی.اکنون، انرژی آبی بزرگترین منبع انرژیهای تجدیدپذیر هم در جهان (نزدیک به ۱۷ درصد) هم در ایران (نزدیک به ۴ درصد) را در حال است. تاریخچه انرژی آبی منفعتگیری از انرژی آبی حداقل چندین هزار سال دارد.

اولین کاربردهای شناختهشده آن در چین بین سالهای ۲ قبل از میلاد و ۹ میلادی بوده که از چرخهای برای خرد کردن غلات و استخراج مواد معدنی استفاده میکردند. در همین دوران، یونانیها نیز چرخهای برای آسیاب کردن گندم ساخته بودند.توربینهای مدرن هیدروالکتریک بر پایه اصول کتاب نوشته مهندس نظامی فرانسوی، برنارد فورست دو بلیدور، گسترش یافتند.

این کتاب در قرن هجدهم پایهگذار طراحی توربینهایی شد که انرژی جنبشی آب را به برق تبدیل میکردند.اولین پروژه هیدروالکتریک سال ۱۸۷۸ برای تأمین برق یک لامپ در خانه انگلستان راهاندازی شد. ۴ سال بعد، اولین نیروگاه هیدروالکتریک در ویسکانسین افتتاح شد و در یک دهه، صدها نیروگاه مشابه در سراسر ایالات متحده راهاندازی شدند.

مزایا و معایب انرژی آبی انرژی هیدروالکتریک بهگفتن منبعی داخلی، این امکان را به هر منطقه میدهد که انرژی مورد نیازش را تولید کند. پس از نصب، هزینههای بهرهبرداری از این انرژی بسیار کم است و میتواند به کاهش هزینههای مصرف انرژی برای خانوارها منجر شود.علاوه بر تولید انرژی، ساخت سدهای هیدروالکتریک میتواند به ذخایر آب و فراهم کردن تسهیلات تفریحی مانند شنا و قایقرانی کمک کند.

این پروژهها چنین میتوانند در کنترل سیلاب، تأمین آب آشامیدنی و حمایت از آبیاری کشاورزی مفید باشند.با این حال، این پروژهها مشکلات زیستمحیطی قابلتوجهی ایجاد میکنند. ساخت سدها میتواند به تخریب زیستگاههای طبیعی و ممانعت از مهاجرت ماهیها منجر شود.

اینطور، تغییر مسیر رودخانهها میتواند بر جوامع بومی و مناطق که به این منابع آب وابستهاند، اثرات منفی بگذارد.برخی پژوهشگرها معتقدند این معایب میتواند دلیل آن باشد که انرژی آبی بهعنوان منبع انرژی کاملاً پایدار در نظر گرفته نشود. ۴.

انرژی کشندی؛ یکی دیگر از منابع انرژی تجدیدپذیر انرژی کشندی یا انرژی جزرومدی، برخلاف انرژی آبی که به جریان آب در دریاچهها و رودخانهها وابسته است، از توان امواج دریا در زمان بال و پایین رفتن جزرومد تشکیل میشود. شبیه انرژی باد، این امواج باعث حرکت توربینها میشوند که به ق متصلاند و این حرکت به تولید برق منجر میشود.

آینده انرژی کشندی انرژی کشندی تا به امروز منبع انرژی نسبتاً نوین است و تا بحال تأثیر زیادی در تولید nă نداشته است اما پژوهشگران بهطور فزایندهای به پتانسیل عظیم اقیانوسها برای تولید انرژی تجدیدپذیر، پاک و قابل اعتماد پی بردهاند. این انرژی میتواند به تولید برق برای میلیونها خانه در سراسر جهان منجر شود.

مزایای انرژی کشندی آب بهطور قابلتوجهی از هوا متراکمتر است و به همین دلیل انرژی کشندی نسبت به انرژی خورشیدی و بادی توان بیشتری دارد. این انرژی میتواند قوه بیشتری را با همان قطر توربین و شدت روتور تولید کند و در حالی که پیشبینیپذیرتر است؛ به عبارت دیگر، انرژی کشندی تمام مزایای انرژیهای تجدیدپذیر همانند انرژی خورشیدی و بادی (انطلاقاً انرژی پاک و ارزان) را دارد اما بدون مشکل قطعی و ناپایداری نیرو.

این ویژگیها میشود که انرژی کشندی یک منبع انرژی تجدیدپذیر امیدوارکننده و دلنشین بهنظر برسد. معایب انرژی کشندی با وجود مزایای دیدنی، انرژی کشندی تا به امروز در مرحله اولیه توسعه قرار دارد و هزینههای بالای اندوه اولیه آن از بزرگترین چالشها است. گسترش این فناوری و اتصال آن به شبکههای برق نیاز به کارهای مهندسی پیچیده و هزینهبر دارد که این کار سبب میشود آغاز پروژهها زمانبر و پرهزینه باشد.

این کار مانع جذب سرمایهگذاران و بهطور کلی کند شدن پیشرفت آن میشود. انرژی زمین گرمایی انرژی زمینگرمایی از گرمای درون پوسته زمین گرفته میشود. این گرما نتیجه تجزیه رادیواکیو ذرات در هسته زمین است. هستهای که دمای آن بهگمان با دمای سطح خورشید برابر است! آتشفشانها و چشمههای آب گرم، همانند آنچه در پارک ملی یلواستون میبینید، مثالهای برجستهی رسیدن انرژی گرمایی زمین به سطح هستند.

این گرما میتواند از طریق کانالهای آب یا بخار از پوسته زمین انتقال یابد و به انرژی تبدیل شود تا مورد استفاده قرار گیرد. این منبع انرژی قوی در کشورهایی با ذخایر زمینگرمایی زیاد، مقادیر عظیمی از برق تولید میکند. کشورهایی مانند السالوادور، نیوزیلند، کنیا، فیلیپین و ایسلند که انرژی زمین گرمایی أکثر از ۹۰ درصد نیازهای گرمایشی آنها را برآورده میسازد، مثالهای برجستهای از استفاده گسترده از این منبع انرژی هستند.

کاربردهای انرژی زمینگرمایی منافعگیری از انرژی گرمای زمین میتواند به ۳ دسته تقسیم شود کاربردهای مستقیم استفاده مستقیم از آب گرم از منبع بدون تجهیزات تخصصی، همانند استخرهای شنا، چشمههای آب گرم و شهرهایی که حمامهای معدنی دارند. پمپهای حرارتی زمینگرمایی سیستمی از مبدل حرارتی (حلقهای از لولههای دفن شده در زمین) و یک پمپ که میتواند ساختمانها را در تابستان خنک و در زمستان گرم کند.

تولید برق نیروگاههای زمینگرمایی که از بخار برای تولید برق استفاده میکنند. مزایای انرژی زمینگرمایی؛ یکی دیگر از منابع انرژی تجدیدپذیر مزیت مهم انرژی زمینگرمایی این است که به شرایط غیرقابل پیشبینی مثل شرایط آبوهوایی وابسته نیست. دمای مرکز زمین پایدار است و وقتی که بهدرستی از آن استفاده شود، میتواند قدرت عظیمی در مقیاس نامفهوم را به کار گیرد.

ظرفیت انرژی زمینگرمایی موجود در عمل بیشتر از ۱۵ تراوات (۱۵ هزار گیگاوات) مصرف انرژی در سراسر جهان است. معایب انرژی زمینگرمایی اهمیت ترین نکته ضعف انرژی زمینگرمایی وابستگی آن به مکان است. نیروگاههای زمینگرمایی باید جایی ساخته شوند که انرژی از طریق منبع آب یا بخار در دسترس باشد. متأسفانه، این به این معناست که برخی نقاط زمین نمیتوانند از این منبع منفعت ببرند.

اینطور، همانند دیگر انواع انرژیهای تجدیدپذیر، هزینه و نیروی انسانی نیز معضلساز است. حتی اگر منبع مداوم گرما در وجود داشته باشد، انرژی لازم برای استخراج آن میتواند خیلی بالا باشد. نرخ استخراج سیالات و بخار گرم żه از نرخ پر کردن زیادتر شود که به این معنا است که هزینه و زمان صرفشده کمتر شود و در پایداری آن ảm یابد. ۶. انرژی زیستتوده زیستتوده یک ماده آلی و تجدیدپذیر است که از گیاهان و حیوانات بهدست میآید.

زیستتوده میتواند مستقیماً برای تولید گرما سوزانده یا به مایعات و گازهای تجدیدپذیر تبدیل شود. تا اواسط سده نوزدهم که انقلاب صنعتی منابع انرژی تجدیدناپذیر را، زیستتوده منبع مهم مصرف انرژی بود. یقیناً تعداد زیادی از کشورها تا به امروز از انرژی زیستتوده بهعنوان منبع مهم سوخت، بهاخصیته در عرصههای پخ و گرمایش، استفاده میکنند.

منابع انرژی زیستتوده منابع انرژی زیستتوده عبارتند از چوب و ضایعات فرآوری چوب شامل چوب هیزم، الوار، ضایعات کارخانههای مبلمان و مایع سیاه از کارخانههای خمیر کاغذ و کاغذ است. محصولات زراعی و ضایعات آنها مواد و پوستههای حاصل از کشت ذرت، سویا، نیشکر و ضایعات فرآوری محصولات زراعی و غذایی. مواد زیستی در زبالههای جامد شهری شامل محصولات کاغذی، پنبه و پشم باشد.

کود حیوانی و فاضلاب انسانی برای تولید بیوگاز/گاز طبیعی تجدیدپذیر. مزایای انرژی زیستتوده انرژی زیستتوه یکی از متنوعترین انواع انرژیهای تجدیدپذیر است. میتوان آن را در تولید بیودیزل برای وسایل نقلیه، گاز متان و طیف وسیعی از سوختهای زیستی دیگر، گرم کردن خانهها و تولید برق تبدیل کرد. این چنین سوختهای زیستتوده را میتوان تقریباً همهجا یافت. منابع انرژی زیستتوده تقریباً تمام کره زمین وجود دارد.

یکی از مزایای این منبع انرژی این است که برخلاف دیگر انواع انرژیهای تجدیدپذیر — و در واقع انرژیهای تجدیدناپذیر — هزینههای جمعآوری سوختهای زیستتوده بسیار کم است. این کار انرژی زیستتوده را برای تولیدکنندگان و سرمایهگذاران دلنشینتر میکند؛ زیرا میتوانند به زودی از سرمایهگذاری اولیه خود به نقطه سر برسند.

علاوه بر این، بخش زیادی از زبالههای زیستتخریبپذیر ما میتواند بهطور مؤثر برای تولید انرژی زیستتوده استفاده شود؛ به این دلیل، این نیروی دوجانبه برای پایداری است — تولید انرژی تجدیدپذیر و منفعتگیری از زبالههایی که در dé میمانند و میپوشند. معایب انرژی زیستتوده تفاوت مهم این انرژی با دیگر منابع انرژی تجدیدپذیر همانند خورشید و آب این است که انرژی زیستتوده نیاز به نگهداری مداوم دارد.

گیاهان بهوفور یافت میشود اما استفاده از انرژی زیستتوده نیاز به تلاشهایی برای بازتولید و نگهداری ذخایر دارد، همانند آبیاری منظم و رسیدگی به مواد اضافی ناشی از تولید بیش از حد (هرچند این مواد آلی باشند). این کار در نهایت به پایداری انرژی زیستتوده آسیب میرساند. اینطور، انرژی تولیدشده از زیستتوده کاملاً پاک نیست. سوزاندن چوب و دیگر گیاهان گازهایی را تولید میکند که نه به اتن دیاکسید کربون.

این گازها میتوانند آلودگی ایجاد کنند، هرچند نه به همان اندازه و شدت منبعهای انرژی تجدیدناپذیر. برخی سازمانها، مانند شراکت برای ادغام سیاستها، سوختهای زیستتوده را نوعی آلودگی هوا میدانند. انرژی تجدیدپذیر در برابر انرژی تجدیدناپذیر انرژی تجدیدناپذیر به انرژیای اطلاق میشود که از سوختهای فسیلی همانند زغالسنگ، نفت، گاز طبیعی و غیره تشکیل میشود.

با این حال، ذخایر این منابع بهنظر واسع میآیند، اما این منابع قابلتجدید نیستند و با گذشت زمان کاستن میشوند. به نرخ کنونی مصرف جهانی، سوختهای فسیلی در جدول زیر به پایان خواهند رسید چرا باید سریعتر از انرژیهای تجدیدناپذیر فاصله بگیریم؟

ایران، همانند بسیاری از کشورهای جهان، در حال حاضر از انواع گوناگون انرژیهای تجدیدناپذیر همانند نفت، گاز، زغالسنگ و انرژی هستهای استفاده میکند اما دلایل مهمی وجود دارد که نشان میدهد باید به بازنگری در éé پرداخته شود تخریب زمین برای دستیابی به منابع نفت، گاز، زغالسنگ و اورانیوم، بستر دریاها شکسته میشود، کوهها جابهجا میشوند و زیستگاهها نابود میشوند.

آلودگی آب عملیات استخراج زغالسنگ بهطور مکرر سبب، خاک و مواد شیمیایی سمی در زمینی و آبهای زیرزمینی میشود. نشت نفت نیز اقیانوسها را آلوده کرده، زندگی دریایی را از بین میبرد و بهطور دائمی به تمام اکوسیستمها آسیب میزند. آب آشامیدنی ما میتواند به حدی آلودگی یابد که در مناطق نزدیک به محلهای ناکامی هیدرولیکی، رابطهٔ علت‑و‑معلولی بین آلودگی و بیماریهایی مانند سرطان، نقص زادی و آسیبهای عصبی وجود داشته باشد.

انتشار کردن گازهای آلاینده در هوا حتی قبل از اینکه از سوختهای فسیلی استخراجشده استفاده شود، این سوختها هوای ما را آلوده کرده و طیف گستردهای از مشکلات را برای انسانها و حیاتوحش ایجاد میکنند. بنزن که سبب سرطان خون کودکان و اختلال خونی میشود و فرمالدئید که خود عامل سرطان است، فقط دو نمونه از این سموم هستند. اینگونه ناکامی هیدرولیکی که صنعتی در حال رشد در ایالات متحده است، با مشکلات جدی سلامتی مرتبط است (فناوری شل).

افزایش شدت گرمایش جهانی احتمالاً مهمترین مشکل این است که سوزاندن سوختهای فسیلی عامل مهم एिस گازهای گلخانهای است که سبب تسریع در گرمایش جهانی (تغییرات اقلیمی) میشود.