انرژی تجدید پذیر، منابع و انواع آن

قبل از اینکه با مبحث انرژی تجدید پذیر بپردازیم در ابتدا قصد داریم تا برای آشنایی بیشتر تعریف انرژی و انواع آن را بیان کنیم.

انرژی: به زبان ساده انرژی به معنای قابلیت انجام کار است، تا انرژی وجود نداشته باشد کاری انجام نمی‌شود و زندگی بشر نیز به انرژی وابسته است. قابلیت منحصربه‌فردی که انرژی دارد این است که از بین نمی‌رود و به وجود نیز نمی‌آید بلکه تنها از حالتی به حالت دیگر تغییر می‌کند (قانون پایستگی انرژی). در دسته‌بندی کلی معمولاً انرژی به دو دسته تقسیم‌بندی می‌شود؛ انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل.

انرژی جنشی: انرژی که یک جسم به دلیل حرکتش دارد. مانند؛ انرژی الکتریکی، انرژی حرکتی، انرژی گرمایی، انرژی صوتی و…

انرژی پتانسیل: انرژی ذخیره‌شده در یک جسم به دلیل موقعیت یا حالت جسم است. مانند انرژی شیمیایی، انرژی گرانشی و…

با مفهوم انرژی و انواع آن آشنا شدیم و در ادامه منابع انرژی را بررسی می‌کنیم.

منابع انرژی

منابع انرژی به دو دسته تقسیم می‌شوند؛

منابع انرژی تجدید پذیر

منابع انرژی‌ای هستند که قابل تجدید و بازیابی هستند و به‌طور مداوم دوباره تولید می‌شوند و تمام نمی‌شوند. از جمله این منابع می‌توان به خورشید، باد، آب و… اشاره کرد.

منابع انرژی تجدید ناپذیر

منابع انرژی‌ای هستند که نمی‌توانند در زمان کوتاهی دوباره احیا شوند و در صورت استفاده مداوم تمام خواهند شد. مانند نفت، زغال‌سنگ، گاز طبیعی و همچنین انرژی هسته‌ای. این سوخت‌ها میلیون‌ها سال طول می کشد تا شکل بگیرند و مقدار آن‌ها محدود است.

انرژی تجدید پذیر چیست؟

در یک تعریف جامع درواقع انرژی تجدید پذیر انرژی‌ای است که توسط منابع تجدید پذیر (منابع قابل بازیابی) تولید می‌شود. انرژی تجدید پذیر یکی از نشانه‌های پیشرفت فناوری انسان در قرن اخیر است هرچند که تاریخچه استفاده از این نوع انرژی به زمان باستان بازمی‌گردد و به‌مرور تکامل پیداکرده تا به شکل امروزی خود استفاده می‌شود.

انرژی تجدید پذیر اغلب به‌عنوان «انرژی پاک» یا «انرژی سبز» شناخته می‌شود، زیرا در مقایسه با سوخت‌های فسیلی، انتشار گازهای گلخانه‌ای مضر یا آلودگی کمی تولید می‌کنند. استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر به حفظ زیست‌بوم، کاهش هزینه‌های تولید انرژی، افزایش امنیت و توسعه پایدار کمک می‌کند.

انواع انرژی تجدید پذیر

در این قسمت ما پرکاربردترین انرژی‌های تجدید پذیر را بررسی کرده‌ایم؛

انرژی خورشیدی

در دسترس‌ترین و جذاب‌ترین منبع انرژی خورشید است این انرژی کاملاً رایگان، پاک و غیر آلاینده است که امکان تولید برق را بدون ایجاد آلودگی فراهم می‌کند و همچنین به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی کمک می‌کند. می‌توان از آن با فناوری‌های مختلف بهره‌برداری کرد. ارتقا تکنولوژی باعث شد تا دانشمندان بتوانند پرتوهای نورانی خورشید را به جریان الکتریسیته تبدیل کنند (اثر فتوولتائیک)، اگر انرژی خورشیدی به‌طور صحیح مورد استفاده قرار گیرد قادر است تا نیازهای انرژی آینده را تأمین کند. همچنین از این انرژی تجدید پذیر می‌توان برای مصارفی از قبیل؛ تهویه مطبوع فضای ساختمان‌ها، تأمین گرمای منازل از طریق آبگرمکن‌های خورشیدی با استفاده از گرمای خورشید استفاده کرد.

انرژی بادی

هزاران سال است که انسان از انرژی باد استفاده می‌کند مانند بهره‌گیری از آسیاب‌های بادی ولی این مورد می‌تواند تنها جزء کوچکی از بهره‌گیری انسان از این انرژی باشد، در حال حاضر با پیشرفت تکنولوژی و ساخت توربین‌های پیشرفته‌تر استفاده از این نوع انرژی برای تولید برق نسبت به قبل رشد کرده است. انرژی باد نیز نظیر سایر منابع انرژی تجدید پذیر ازنظر جغرافیایی گسترده و درعین‌حال به‌صورت پراکنده و غیرمتمرکز در دسترس است (در مناطق مختلف میزان وزش باد یکسان نیست).

انرژی آبی

یکی از قدیمی‌ترین روش‌های استفاده از انرژی تجدید پذیر تولید انرژی از آب است که به‌صورت قرار دادن سازه‌های مخصوص (مانند سد و توربین) در مسیر آب جاری یا سقوط آب از ارتفاع برای چرخاندن سازه‌ها است. در این فرآیند آب از طریق توربین‌ها هدایت می‌شود، ژنراتورها را چرخانده و برق تولید می‌کند ولی در این روش؛ ساخت سدها، تغییر جریان آب، خطر سیلاب و تأثیر آنها بر محیط‌زیست چالش‌های جدی را در پی دارد.

انرژی زیست‌توده

انرژی زیست‌توده به نوعی از انرژی تجدید پذیر گفته می‌شود که از مواد آلی مانند گیاهان، درختان، محصولات زراعی و ضایعات کشاورزی به‌دست می‌آید و با استفاده از فرآیندهای شیمیائی و بیولوژیکی به سوخت تجدید پذیر تبدیل می‌شود. زیست‌توده را می‌توان برای تولید گرما یا الکتریسیته از طریق فرآیندهای مختلف ازجمله احتراق، تبدیل به گاز و هضم بی‌هوازی استفاده کرد.

احتراق زیست‌توده برای تولید گرما سوزانده می‌شود که می‌تواند مستقیماً برای تولید بخار برای به حرکت درآوردن یک توربین و تولید برق استفاده شود. در تبدیل به گاز، زیست‌توده در غیاب اکسیژن گرم می‌شود تا گازی تولید شود که می‌تواند برای تولید گرما یا برق استفاده شود. در هضم بی‌هوازی، میکروارگانیسم‌ها زیست‌توده را در غیاب اکسیژن تجزیه می‌کنند تا زیست‌گاز تولید کنند که می‌تواند برای گرما یا برق سوزانده شود.

انرژی اقیانوس

زمانی که در ساحل ایستاده‌اید و به وسعت بی‌پایان اقیانوس خیره شده‌اید، به‌راحتی می‌توانید قدرت آن را احساس کنید. اما آیا می‌دانستید که می‌توان از این نیرو برای ایجاد انرژی تجدید پذیر استفاده کرد؟! انرژی اقیانوسی به اشکال مختلفی از انرژی وجود دارد که می‌توان از اقیانوس استخراج کرد، ازجمله انرژی موج، انرژی جزر و مد، تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس و انرژی گرادیان شوری.

انرژی موج شامل گرفتن انرژی جنبشی از حرکت بالا و پایین امواج اقیانوس با استفاده از مبدل‌های انرژی موج است. انرژی جزر و مدی از انرژی جنبشی جزر و مد اقیانوس برای چرخاندن توربین‌ها و تولید برق استفاده می‌کند. تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس، اختلاف دمای آب سطحی گرم و آب عمیق سرد را برای تولید برق مهار می‌کند. انرژی گرادیان شوری شامل استفاده از اختلاف غلظت نمک بین آب شیرین و شور برای ایجاد جریانی از یون‌ها و تولید الکتریسیته است. فناوری‌های انرژی اقیانوس جدید و نوآورانه هستند و هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارند همچنین با چالش‌هایی مانند هزینه‌های اولیه بالا و اثرات زیست‌محیطی مواجه‌اند.

انرژی زمین‌گرمایی

در اعماق سطح زمین منبعی از قدرت نهفته است، این نیرو انرژی زمین‌گرمایی است. انرژی زمین‌گرمایی نوعی انرژی تجدید پذیر است که از گرمای ذخیره‌شده در هسته زمین تولید می‌شود. انرژی زمین‌گرمایی را می‌توان با حفاری چاه برای پمپاژ آب گرم یا بخار به نیروگاه مهار کرد. این گرما دائماً در اثر فروپاشی رادیواکتیو عناصری مانند اورانیوم و توریم تولید می‌شود و از طریق گوشته و پوسته به سطح زمین هدایت می‌شود. انرژی زمین‌گرمایی می‌تواند برای تولید برق یا برای کاربردهای گرمایش و سرمایش استفاده شود.

روش‌های مختلفی برای استخراج انرژی زمین‌گرمایی وجود دارد. یکی از رایج‌ترین روش‌های استخراج انرژی زمین‌گرمایی حفر چاه در مخزن زمین‌گرمایی است که این مخزن ناحیه‌ای از پوسته زمین است که مقدار قابل‌توجهی گرما در آن ذخیره‌شده است. آب به داخل چاه پمپاژ می‌شود، جایی که توسط گرمای زمین‌ گرم می‌شود و سپس دوباره به سطح می‌آید. از آب گرم یا بخار می‌توان برای نیرو دادن به توربین‌هایی که برق تولید می‌کنند استفاده کرد. بااین‌حال، در دسترس بودن انرژی زمین‌گرمایی به موقعیت مکانی بستگی دارد و توسعه آن در مناطق خاصی می‌تواند پرهزینه باشد.

نتیجه‌گیری

استفاده از منابع انرژی‌ تجدید پذیر نه‌تنها به بهبود شرایط محیط‌زیست کمک می‌کند، بلکه به دلیل کاهش هزینه‌های تولید و توزیع انرژی، اقتصادی نیز محسوب می‌شود. فناوری‌های انرژی‌ تجدید پذیر، به مبارزه با تغییرات آب و هوایی و کاهش ردپای کربن کمک می‌کند، بلکه گامی در جهت ایجاد رابطه هماهنگ‌تر بین بشریت و جهان طبیعت است. به همین دلیل، بسیاری از افراد و شرکت‌های بزرگ در سراسر جهان به تولید انرژی تجدید پذیر و ایجاد تعادل بین تولید انرژی و حفاظت از محیط‌زیست می‌پردازند، ارتقای این نوع تولید انرژی به توسعه اقتصادی منجر می‌شود. همچنین بسیاری از کشورها نیز برنامه‌های ویژه‌ای برای حمایت از تولید این نوع انرژی دارند.