اطلاعاتی پیرامون انرژی های نو
 ( انرژی های پاک )
مقدمه :گستردگی نیاز انسان به منابع انرژی همواره از مسائل اساسی و مهم در زندگی بشر بوده و تلاش برای دستیابی به یک منبع تمام نشدنی انرژی از آرزوهای دیرینه انسان بوده است. با پیشرفت تدریجی تمدن بشری نظیر چوب و پس از آن ذغال سنگ ، نفت و گاز وارد بازار انرژی گردیدند. اما بدلیل افزایش روز افزون نیاز به انرژی و محدودیت منابع فسیلی مثل نفت و گاز از یکسو افزایش آلودگی محیط زیست ناشی از سوزاندن این منابع از سوی دیگر استفاده از انرژی های تجدید ناپذیر را روز به روز با اهمیت تر نموده است. بعبارت دیگر پیشرفت علم و فن آوری علاوه بر دستآوردهای فراوان برای آسایش و رفاه بشر، همواره مشکلات تازه ای را نیز برای بشر به همراه داشته است که آلودگی محیط زیست ناشی از سوخت های فسیلی از جمله آنهاست. بدین معنی که در نتیجه سوختن مواد فسیلی گازهای سمی وارد هوا می شود و تنفس انسان را مشکل می سازد و محیط زیست را آلوده می کند و از طرفی دیگر تراکم این گازها در جو زمین مانع خروج گرما از اطراف زمین می شود و باعث افزایش دمای هوا و تغییرات آب و هوایی در زمین می گردد. محققین و متخصصین بر این باورند که با استفاده از انرژی های پاک نظیر انرژی خورشیدی، بادی، زمین گرمایی و غیره بجای انرژی های حاصل از سوخت های فسیلی از آلودگی های زیست محیطی و خطرات مترتب بر آن جلوگیری خواهد شد. در این تحقیق تلاش شده است تا اطلاعات مختصر ولی کافی از سه انرژی مهم نو نظیر انرژی خورشیدی ، بادی و زمین گرمایی جهت بهره برداری بیشتر ارائه گردد .
الف ) انرژی خورشیدی :
مقدمه : خورشید نه تنها خود منبع عظیم انرژی است، بلکه سرآغاز حیات و منشأ تمام انرژی های دیگر است. طبق برآوردهای علمی در حدود 6000 میلیون سال از تولد این گوی آتشین می گذرد و در هر ثانیه 2/4 میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می شود. با توجه به وزن خورشید که حدود 333 هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می توان بعنوان منبع عظیم انرژی تا 5 میلیارد سال آینده به حساب آورد. خورشید از گازهایی نظیر هیدروژن ( 8/86 درصد ) ، هلیوم ( 3 درصد ) و 63 عنصر دیگر که مهمترین آنها اکسیژن _ کربن_ نئون و نیتروژن است تشکیل شده است. میزان دما در مرکز خورشید حدود 10 تا 14 میلیون درجه سانتیگراد می باشد. زمینه در فاصله 1150 میلیون کیلومتری خورشید واقع است و 8 دقیقه و 18 ثانیه طول می کشد تا نور خورشید به زمین برسد.
1. کاربردهای انرژی خورشيدی : در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم های مختلف برای مقاصد مختلف استفاده می شود که عبارتند از : - استفاده از انرژی حرارتی خورشیدی برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی - تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسته بوسیله تجهیزاتی به نام فتو ولتائیک. بخش انرژی های حرارتی خورشیدی خود به دو گروه نیروگاهی و غیر نیروگاهی تقسیم می شود.
کاربردهای نیروگاهی : تأسیساتی که با استفاده از آنها انرژی جذب شده حرارتی خورشید به الکتریسیته تبدیل می شود نیروگاه حرارتی خورشیدی نامیده می شود. این نوع نیروگاه خود دارای انواع متفاوتی مثل شلجمی بشقابی، شلجمی باز و دریافت کننده مرکزی ( آینه های بزرگ ) می باشد. مزایای نیروگاههای خورشیدی : نیروگاههای خورشیدی که انرژی خورشید را به برق تبدیل می کنند امید است در آینده با مزایای قاطعی که در برابر نیروگاههای فسیلی و اتمی دارند بخصوص اینکه سازگار با محیط زیست می باشند، مشکل برق بخصوص در دوران اتمام ذخایر نفت و گاز را حل نمایند. بکارگیری نیروگاههای خورشیدی آینده ای پر ثمر و زمینه ای گسترده را برای کمک به خودکفایی و قطع وابستگی کشور به صادرات نفت فراهم خواهد کرد. مهمترین مزایای این نیروگاه عبارتند از :
1. تولید برق بدون مصرف سوخت2. عدم احتیاج به آب زیاد 3. عدم آلودگی محیط زیست 4. امکان تأمین شبکه های کوچک و ناحیه ای 5. استهلاک کم و عمر زیاد 6. عدم احتیاج به متخصص کاربرد های غیر نیروگاهی : کاربرد غیر نیروگاهی از انرژی حرارتی خورشید شامل موارد متعددی می باشد که اهم آنها عبارتند از :1. آبگرمکن و حمام خورشیدی 2. گرمایش و سرمایش ساختمان و تهویه مطبوع خورشیدی3. آب شیرین کن خورشیدی 4. خشک کن خورشیدی 5. اجاق های خورشیدی 6. کوره خورشیدی 7. خانه های خورشیدی
ب ) انرژی های زمین گرمایی :
مقدمه : انرژی حرارتی که در پوسته جامد زمین وجود دارد، انرژی زمین گرمایی نامیده می شود. مرکز زمین منبع عظیمی از انرژی حرارتی است که به شکل های گوناگون از جمله فوران های آتشفشانی، آب های گرم و یا بواسطه خاصیت رسانایی به سطح آن هدایت می شوند. بر اساس تحقیقات انجام شده، زمین توده ای آتشین بوده که بیش از 4 میلیارد سال پیش شکل گرفته و به تدریج به انجماد و سردی گرائیده است و این سردی همچنان ادامه دارد. بشر مدتهاست که از منابع انرژی زمین گرمایی با درجه حرارت پایین ( چشمه های آبگرم ) جهت استحمام و همچنین مصارف درمانی استفاده می کند. اخیراٌ نیز از این انرژی در تأمین گرمایش فضا ، گرمایش گلخانه ها، حوضچه های پرورش ماهی، استخرهای تفریحی، پیشگیری از یخ زدگی معابر در فصل سرما و غیره استفاده می شده است. انرژی زمین گرمایی سومین نوع از انرژی های نو می باشد که در دنیا جهت تولید برق بیشتر استفاده قرار می گیرد.ویژگی های انرژی زمین گرمایی در حال حاضر از انرژی زمین گرمایی در بسیاری از نقاط جهان و به صورت های مختلف در سطح وسیعی استفاده می شود. نواحی که دارای پتانسیل انرژی زمین گرمایی می باشند منطبق بر مناطق آتشفشانی و زلزله خیز جهان هستند. بطور کلی مناطقی از زمین که دارای سه ویژگی مهم زیر باشند می توانند دارای پتانسیل خوب جهت بهره برداری از انرژی زمین گرمایی باشند: منبع حرارتی _ سیال حد واسط _ محیط متخلخل.الف – وجود آب برای انتقال حرارت منبع حرارتی به سطح زمین، آبهای جوی، آبهای فسیل از جمله سیالات انتقال دهنده حرارت در یک سیستم زمین گرمایی هستند.
ب – لایه های مختلف زمین دارای خلل و فرج های زیاد باشند تا آبهای سطحی و نزولات جوی به خوبی داخل زمین نفوذ کنند. ج – مواد مذاب یا سنگ های داغ مجاور آنها به گونه ای نزدیک به سطح زمین قرار گرفته باشند که موجب گرم شدن آبهای نفوذی شده و در نتیجه با حفاری چاههای تولیدی می توان با استخراج سیال گرم به حرارت مطلوب رسید.روش های استفاده از انرژی زمین گرمایی: 1. استفاده نيروگاهی : نیروگاههای زمین گرمایی دو نوعند: الف ) نیروگاههای زمین گرمایی با سیال دو فاز ( بخار و مایع ) : این نوع نیروگاهها از چاههای زمین گرمایی خارج می شود که هر چه تعداد این چاهها بیشتر باشد میزان مایع و بخار خارج شده از چاهها و متناسب با آن میزان بولید برق نیز بیشتر می شود. ب ) نیروگاه زمین گرمایی با سیال تک فاز : در این نوع نیروگاهها نیاز به مخزن جدا کننده نمی باشد زیر آب گرم وارد مبدل حرارتی شده و حرارت خود را به سیال عامل دیگری که نقطه جوش پایین تری نسبت به آب دارد منتقل می کند. در این فرایند سیال عامل به بخار تبدیل شده و به توربین منتقل می شود که در اینجا توربین و ژنراتور می تواند برق تولید کند. 2. روش های استفاده غيرنيروگاهی الف) استخرهای آب گرم ب ) مراکز گلخانه ای ج ) گرمایش منازلد ) حوضچه های پرورش ماهی ه ) ذوب برف و پیشگیری از یخبندان در معابر ز ) پمپ حرارتی
انرژی زمین گرمایی در ایراناستفاده از انرژی زمین گرمایی در ایران به سال های بسیار دور می رسد بطوری که مردم به شیوه های سنتی از این انرژی در محل هایی که چشمه های آب گرم وجود داشت، در قالب حمام ها و استخرهای شنا جهت مصارف آب درمانی و تفریحی استفاده می کردند. هم اکنون مطالعات احداث اولین نیروگاه زمین گرمایی در مشکین شهر در حال اجراست که تاکنون 3 حلقه چاه اکتشافی به عمق های 3200 متر، 3170 متر و 2220 متر جهت برآورد و تخمین پتانسیل انرژی زمین گرمایی در منطقه سبلان حفاری شده است. مطالعات لازم در دیگر مناطق که دارای این پتانسیل هستند ادامه دارد.
ج ) انرژی باد :
مقدمه : انرژی باد نظیر سایر منابع انرژی تجدید ناپذیر از نظر جغرافیایی و به صورت پراکنده و تقریباٌ همیشه در دسترس می باشد. این انرژی تا قبل از انقلاب صنعتی بعنوان یک منبع انرژی بطور گسترده مورد بهره برداری قرار می گرفت ولی در دوران انقلاب صنعتی استفاده از سوخت های فسیلی بدلیل ارزانی و قابلیت اطمینان جایگزین انرژی باد شدند. با توجه به فنا شدن سوخت های فسیلی و هزینه بالای استخراج آنها مجدداٌ محققین و متخصصین بدنبال استفاده از انرژی باد بعنوان انرژی پاک و قابل دسترس رفتند. با پیشرفت علم توربین های بادی جهت تولید برق در سال 1975 ساخته شد و همچنان این روند رو به پیشرفت است. منشأ باد : هنگامی که تابش خورشید بطور نامساوی به سطوح ناهموار زمین می رسد سبب ایجاد تغییرات در دما و فشار می گردد و در اثر این تغییرات باد بوجود می آید. همچنین اتمسفر کره زمین بدلیل حرکت وضعی زمین، گرما را از مناطق گرمسیری به مناطق قطبی انتقال می دهد که این امر باعث بوجود آمدن باد می گردد. جریانات اقیانوسی نیز به صورت مشابه عمل می نماید. تغییرات سرعت باد ، ساعتی، روزانه و فصلی بوده و متأثر از هوا و توپوگرافی سطح زمین می باشد. مزایای بهره برداری از انرژی باد: انرژی باد نیز مانند سایر منابع انرژی تجدید ناپذیر از ویژگی ها و مزایای بالاتری نسبت به سایر منابع انرژی برخوردار است که اهم آنها عبارتند از :
1. عدم نیاز به توربین های بادی به سوخت که در نتیجه از میان مصرف سوخت های فسیلی می کاهد2. رایگان بودن انرژی باد3. توانایی تأمین بخشی از تقاضای انرژی برق4. کمتر بودن نسبی قیمت انرژی حاصل از باد نسبت به انرژی های فسیلی 5. کمتر بودن هزینه های جاری و هزینه های سرمایه گذاری انرژی باد در بلند مدت6. تنوع بخشیدن به منابع انرژی و ایجاد سیستم پایدار انرژی 7. قدرت مانور زیاد جهت بهره برداری در هر ظرفیت و اندازه8. عدم نیاز به آب 9. عدم نیاز به زمین زیاد برای نصب10. نداشتن آلودگی محیط زیست نسبت به سوخت های فسیلی11. ایجاد اشتغال 12. افزایش قابلیت اطمینان در تولید انرژی برقانرژی باد در ایران فعالیت گسترده تعدادی از کشورهای جهان برای تولید الکتریسیته از انرژی باد، سرمشقی برای دیگر کشورهایی است که در این زمینه راه درازی در پیش دارند. اقتصاد رو به رشد کشورهای آسیایی از جمله ایران، باعث شده تا این کشورها بیش از پیش به تولید الکتریسیته احساس نیاز کرده و اقدام به تولید الکتریسیته از منابع غیر فسیلی کنند. استفاده از این انرژی موجب صرفه جویی فرآورده های نفتی بعنوان سوخت می شود. استفاده از انرژی باد در ایران علاوه بر عمران و آبادانی موجبات ایجاد مشاغل جدید شده و آلودگی زیست محیطی را کاهش می دهد. هم اکنون در منطقه منجیل هر توربین 500 کیلووات در سال حداقل 150000کیلو وات ساعت انرژی برق تولید می نمایند که باعث کاهش آلاینده های محیط زیست می گردند.
منبع:aryanatoys.com