بخشی از مقاله
انرژیهای پاک
خلاصه مقاله:چگونگی دست یابی واستفاده ازانرژیهای پاک
بدون شک باپیشرفت علم وتکنولوژی وصنعت درقرن اخیر، بشرتوانست به انرژی های مختلف فسیلی دست پیداکند،درچند دهه اخیرنیزبابهره گیری ازانواع انرژیهایی پاک برای جایگزینی سوخت های فسیلی گام های موثری برداشته است،لذا ازانواع انرژیهای پاک که بشرروی آنها برنامه ریزی کرده می توان به شرح زیز بیان نمود...
1-استفاده ازانرژی خورشیدی:دراین روش با به کارگیری صفحه های خورشیدی"کوره آفتابی" وباتری های خورشیدی گرمای خورشید به الکتریسیته تبدیل می شود.
2- استفاده ازانرژی گرمایی زمین:با استفاده ازانرژی گرمایی داخل زمین وآب های گرم وبخارآب داخل زمین آن را مهاروبا یک حرکت درآوردن ژنراتورهای الکتریکی برق تولید کرد.
3-استفاده ازانرژی هسته ای،انرژی اتمی:که ازمقدارکمی سوخت اتمی،انرژی عظیم ومفیدی بدست می آورد بعضی ازکشورهای غربی واروپایی بیش از50 درصد انرژی خود را ازاین روش تولید می کنند.
4-استفاده ازانرژی باد:با به کارگیری ازانرژی باد ژنراتورهای بزرگ بادی تولید الکریسته می نمایند که ازایام قدیم آسیاب های بادی نمونه آن هستند.
5-تولید انرژی ازجزرومددریا:با این روش سدهایی دردهانه رودها ومحل های مناسب ساخته اند که درهنگام جزرومد با جریان آب توربینها به حرکت درآمده تولید الکتریسته می نماید.
6-تولید انرژی ازامواج دریا:با حرکت آب درجای خود بالاوپایین آمدن آب می تواند ژنراتورها را به کا اندازد.
7-تولید انرژی ازآب(هیدروالکتریک):با ساختن سد برروی رودخانه ها درمناطق کوهستانی وبا ریزش آب ازارتفاع توربین ها به حرکت درآمده تولید الکتریسته می نماید.
8-تولید انرژی ازگازطبیعی :با استفاده و تصفیه گازطبیعی می توان ازآن بعنوان انرژی پاک درمنازل وسوخت خودروها استفاده نمود.
(چگونگی استفاده ازانرژی های پاک درایران)
مقدمه:
با پیشرفت علم،صنعت وتکنولوژی در قرن اخیربشر توانست به انواع واقسام انرژی ها دست پیدا کند وآنها درچرخه زندگی خود بکار گیرد،هرچند در دهه اخیرانسان به این نتیجه رسید که برای بدست آوردن انرژی درچرخه زندگی خود می توان انرژی های پاک را جایگزین انرژی های فسیلی وآلاینده ازقبیل زغال سنگ، نفت و مشتقات آن و ... کند . لذا کشورهای پیشرفته اروپایی و غربی توانستند قدم های مثبتی در این راه بردارند.
کشور عزیز ما ایران با توجه به موقعیت طبیعی و اقلیمی خود و با توجه به دو رشته کوه عظیم زاگرس و البرز و کوههای مرکزی و دشت های وسیع و کویر مرکزی و منابع عظیم نفت و گاز و آبهای گرم منطقه ای و وزش بادهای دایمی و جریان سیلابها در بعضی مناطق و تابش مستقیم خورشید در بیشتر ماههای سال می تواند به انواع و اقسام انرژیهای پاک دست پیدا کند.
این منابع عظیم بالقوه در بیشتر نقاط کشور ما وجود دارد. لذا با برنامه ریزی و سرمایه گذاری و همت دانشمندان و مهندسین کشور و مدیریت توانمند می توان این منابع عظیم و ثروتهای خدادادی را به عنوان انرژیهای پاک مورد استفاده قرار داد.
انواع انرژیهای پاک را که در اقصی نقاط کشورمان می تواند مورد استفاده قرار گیرد می توان به شرح زیر تقسیم بندی کرد. هرچند در استان خراسان رضوی با توجه به موقعیت طبیعی شهرها می توان روی چند انرژی پاک برنامه ریزی کرد.
انواع انرژیهای پاک :
تولید الکتریسته (برق) از سد – تولید الکتریسته از باد – تولید الکتریسته از سوخت هسته ای – تولید برق از انرژی خورشیدی – تولید انرژی از گاز طبیعی – تولید انرژی برق از جزر و مد دریا – تولید انرژی از گرمایی زمین و ...
با توجه به روشهای مختلف بدست آوردن انرژیای پاک باید در این خصوص برنامه ریزی و با مدیریت قوی و توانمند در این وادی گام نهاد، خوشبختانه مسئولین کشورمان به این نتیجه رسیده اند و با زیر ساختهای اساسی پیگیر انجام آن هستند ودر آینده نزدیک با بدست آوردن انواع انرژیهای پاک مردم خواهند توانست در صنعت و چرخه زندگی خود از آن استفاده کنند. لذا لازم است به چگونگی بدست آوردن انواع انرژیهای پاک اشاره گردد.
انرژی : انرژی زمانی مورد نیاز است که لازم باشد یک نیرو در مسافتی حرکت کند و جابه جا شود که لازمه چنین چیزی انجام دادن کار است. بنابراین انرژی را می توان به صورت «قابلیت انجام کار» تعریف کرد. واحد اندازه گیری انرژی ژول است. انرژی از بین نمی رود و مجموع یا مقدار کلی آن هرگز تغییر نمی کند، اما از شکلی به شکل دیگر تبدیل می شود.
بیشتر انرژی که مصرف می کنیم، ریشه در خورشید دارد و در اثر همجوشی هسته ای پدید می آید و به صورت نور به زمین می رسد. نورخورشید، سطح زمین و اتمسفر را گرم می کند و گیاهان نیز آن را در فرآیند فتوسنتز به کار می گیرند تا انرژی را به شکل شیمیایی ذخیره کنند. نیروی گرمایی زمین از انرژی گرمایی ذخیره شده در زمین (به هنگام شکل گیری آن) به دست می آید. نیروی هسته ای نیز ناشی از انرژی ذخیره شده در اتم های سنگین است که میلیون ها سال قبل شکل گرفته اند.
الف) انرژی خورشیدی :
تمام گرما یا حرارتی که زمین را گرم می کند و زندگی بر روی آن را ممکن می سازد از انرژی هسته ای مرکز خورشید منشأ می گیرد. در دمای حدود 15 میلیون درجه سانتی گراد اتم های هیدروژن به هم می پیوندند و اتم های هلیوم را به وجود می آورند که حتی در این دما نیز پایدار می مانند.
این «همجوشی هسته ای» با تولید انرژی عظیمی همراه است که مرکز یا هسته ی خورشید را گرم نگه می دارد و خیلی آهسته راه خود را تا سطح خورشید می گشاید.
بر اساس محاسبات دانشمندان، انرژی ای که امروزه سطح خورشید را درخشان می کند، حدود یک میلیون سال قبل تولید شده است و تمام این زمان را در حال گذر از لایه ی «عایقی» بوده که هسته را در بر می گیرد. زمین فقط حدود یک یا دو میلیاردم انرژی خارج شده از خورشید را دریافت می کند. اما اگر می توانستیم حتی جزء کوچکی از این مقدار را با استفاده از باتری های خورشیدی به الکتریسته تبدیل کنیم و یا با به کارگیری صفحه های خورشیدی به مصرف تولید آب گرم برسانیم، مشکل کمبود انرژی برای همیشه حل می شد.
ب) انرژی گرمایی زمین :
انرژی گرمایی زمین از گرمای ذخیره شده در دل زمین می آید. هرچه از سطح زمین به مرکز آن نزدیکتر می شویم، دما بالاتر می رود. گرمای موجود در زیر پوسته ی زمین از طریق آتشفشان و چشمه های آب گرم به سطح زمین راه می یابد. وقتی آب به درون زمین نفوذ می کند و در لایه های سنگی درون زمین جمع می شود گرمای زمین آن را به صورت بخار در می آورد. می توان با حفر چاه در زمین این بخار را مهار کرد و برای به حرکت در آوردن ژنراتورهای الکتریکی و تولید برق به کار گرفت.
بعضی وقتها، آب آن قدر گرم نمی شود که به حالت بخار در آید، اما از این آب گرم نیز می توان برای گرم کردن خانه ها، گل خانه ها و دفاتر کار و فروشگاهها استفاده کرد. (کشور روسیه در منطقه شمال و سیبری در چند شهر که نزدیک چشمه های آب گرم هستند با لوله کشی آب گرم به منازل و محیط کار از انرژی گرمایی آب استفاده می کند. انرژی گرمایی زمین، یکی از انواع «انرژی های جایگزین» است.
گرچه این انرژی آلودگی ایجاد نمی کند. اما هیچ کس نمی داند که استفاده زیاد و فراوان از آن چه اثراتی بر سیستم درونی زمین می گذارد. بعضی دانشمندان عقیده دارند که ایجاد چنین تغییراتی در درون زمین، ممکن است عاملی برای وقوع زمین لرزه باشد و یا احتمال آن را افزایش دهد. البته در این مورد هنوز دلایل کافی به دست نیامده است.
ج) انرژی هسته ای – انرژی اتمی
انرژی هسته ای یا اتمی، نوعی از انرژی و حاصل تغییراتی در هسته یا بخش مرکزی و کوچک و سنگین اتم هاست انرژی هسته ای به دو روش تولید می شود.
روش اول را «شکافت هسته ای» می نامند. در این روش، هسته ی سنگین یک عنصر رادیواکتیو نظیر اورانیوم یا پلوتونیوم، به دو بخش تقسیم می شود.
این تقسیم با شکافت، با آزاد شدن نوترون هایی همراه است که به هسته های دیگر برخورد می کنند و باعث شکافت آن ها می شوند و در نتیجه ، یک واکنش زنجیره ای را به وجود می آورند. به کمک ماده ای به نام «کند کننده» سرعت تصادم نوترون ها را کاهش می دهند. به این ترتیب، هم نوترون ها در شکافت هسته های دیگر موثرتر عمل می کنند و هم دمای «کند کننده» بالا می رود. گرمای حاصل را برای گرم کردن آب و تولید بخار به کار میگیرند. بخار، توربین ها را به راه می اندازد و الکتریسته تولید می شود.
روش دوم تولید انرژی هسته ای، همجوشی نام دارد. در این روش، هسته های سبک به هم می پیوندند و انرژی تولید می کنند. همجوشی هسته ای بسیار پر هزینه است و انرژی حاصل از آن هنوز از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.
مزیت انرژی هسته ای آن است که از مقدار بسیار کمی سوخت، انرژی عظیم و مفیدی بدست می آید. علاوه بر آن، در این روش، گازهای زائد که پدید آورنده ی اثر گلخانه ای هستند تولید نمی شوند. اما مشکلی که مطرح می شود، دشواری ذخیره سازی و نگهداری پسماندهای اتمی است که هزینه ی سنگینی نیز دارد. تعمیر و نگهداری راکتورهای اتمی قدیمی نیز بسیار دشوار و پرهزینه است و همواره احتمال کوچکی وجود دارد که اشتباهی رخ دهد و حادثه ای ناگوار و فاجعه ای عظیم بوجود آید.
د) انرژی باد
باد، حرکت هواست که به دلیل تغییرات فشار جو به وجود می آید.
هوا به طور طبیعی از ناحیه فشار بالا (فرابار) به ناحیه ی فشار پایین (فروبار) جریان می یابد. به بیان دیگر اگر زمین حول محورش نمی چرخید، باد همواره در مسیر می وزید، اما از آن جا که زمین در جهت غرب به شرق چرخش می کند، بادها در نیمکره شمالی به سمت راست و در نیمکره ی جنوبی به سمت چپ منحرف می شوند.
تندی یا سرعت باد، به میزان تغییرات فشار هوا بستگی دارد.
جهت عمومی بادها در اطراف زمین، از الگجو یا طرح ساده ای پیروی می کنند. جهت این بادها از حرکت زمین حول محور خودش، تأثیر می گیرد. بادها معمولاً در نیمکره شرقی در جهت جنوب غربی و در نیمکره جنوبی در جهت شمال غربی می وزند. در منطقه سکون استوایی که در دو سمت خط استوا قرار دارد، وزش باد بسیار کم است.
منظور از نیروی باد، روش هایی است که برای مهار و استفاده کردن از انرژی باد به کار گرفته می شود. این نیرو را که یکی از انواع منابع انرژی جایگزین است، معمولاً برای تولید الکتریسته به کار می گیرند. از جمله مزایای نیروی باد آن است که ضمن تولید انرژی، آلودگی هوا ایجاد نمی کند.
در کشورهایی که زمین های هموار و پست دارند، نظیر هلند معمولاً باد همواره در حال وزش است و مردم سالیان درازی است که از نیروی آن برای به کار انداختن آسیاب های بادی و آرد کردن غلات و همچنین تلمبه کردن آب استفاده می کنند.
این موقعیت در بعضی از مناطق کشور ما از قبیل منطقه اردبیل و مشکین شهر، منجیل، سیستان و بلوچستان، خراسان رضوی و شمالی و جنوبی و کویر مرکزی و ... باد تقریباً به طور مداوم می وزد در چند دهه اخیر بعضی از کشورها نیز اخیراً ژنراتورهای بادی بسیار بزرگی ساخته اند که هریک از آنها می تواند الکتریسته ی لازم برای افراد محلی ساکن در نقاط دور افتاده و روستایی را تأمین کند.
در بعضی نقاط بادخیز تعداد زیادی ژنراتور بادی کوچک تر را مستقر می سازند که روی پایه های بلند قرار می گیرند و منظره ای به نام «مزرعه ی بادی» را بوجود می آورند.
گروهی از دوستداران طبیعت معتقدند که این قبیل مزارع، چشم انداز طبیعت را زشت می کنند، در مقابل گروه دیگری نیز وجود دارند که چون تولید این نیرو با آلودگی هوا همراه نیست و می توان تا حدودی آن را جایگزین نیروی حاصل از سوخت های فسیلی آلوده کننده کرد، ایجاد مزارع بادی را به نفع بشر و در راستای حفظ محیط زیست می دانند.
ژنراتورهای بادی جدید، دارای سه تیغه یا پره هستند (شبیه پروانه ی هواپیما). ژنراتورها در قسمت بالا یا سر دستگاه قرار می گیرد. این سر را می توان طوری چرخاند و تنظیم کرد که تیغه ها همواره در مسیر باد قرار داشته باشند. وزش باد از جمله انرژیهای خدادادی است که از بزرگترین نعمت برای بشر است.
ه) تولید انرژی از نیروی جزر و مد آب دریا
امواج جزر و مدی، حرکات عمودی، موج مانند و بزرگ آب دریاها هستند که به طور منظم در اطراف زمین جریان دارند و جزر و مد را به وجود می آورند.
جزر و مد عبارت است از بالا و پایین رفتن منظم آب که در هر 12 ساعت و 26 دقیقه یک بار در اقیانوس ها و دریاها و خلیج های جهان اتفاق می افتد. دلیل جزر و مد، کشش گرانش ماه و خورشید بر آب است. نیروی گرانش بین دو شی عمل می کند و به جرم و فاصله ی آنها بستگی دارد. خورشید به قدری بزرگ تر از ماه است که هرچند در فاصله ای بسیار دورتر قرار دارد، باز جاذبه ی گرانشی آن بر زمین تأثیر می گذارد.
در هر لحظه از زمان، اقیانوس که از زمین زیر آن به ماه نزدیک تر است، بیشتر به سمت ماه جذب می شود و به همین دلیل آب آن بالا می آید و حالتی شبیه به یک موج عظیم را پدید می آورد . در آن سوی سیاره، زمین در مقایسه با آب به ماه نزدیک تر است و نیروی جاذبه ی بیشتری بر آن وارد می آید، این حالت نیز موجی شبیه به حالت اول پدید می آید، با چرخش زمین حول محروش،
این موج آب دور زمین حرکت می کند و جزر و مد را پدید می آورد. وقتی زمین، ماه و خورشید در یک خط یا راستا قرار می گیرند، جاذبه ی خورشید به جاذبه ی ماه اضافه می شود و جزر و مد کامل به وجود می آید، این حالت به زمان ماه کامل یا بدر مربوط می شود. وقتی ماه و خورشید با زمین زاویه ی قائمه می سازند، جاذبه خورشید اثر جاذبه ی ماه را کاهش می دهد و جزر و مد خفیف بوجود می آید.
نیروی جزر و مدی، انرژی است که بوسیله بالا و پایین آمدن آب دریا به هنگام جزر و مد تولید می شود. نیروگاه جزر و مدی به عنوان بخشی از یک سد در دهانه ی رودهایی که جزر و مد عظیمی از آب را در آنها جا به جا می کند، ساخته می شوند. هنگام مد، کانال های موجود در دیواره ی سد اجازه می دهند که آب به پشت سد منتقل شود و سپس به هنگام جزر، دوباره به سمت دریا سرازیر گردد.
آب، در مسیر جریان خود، توربین های درون کانال ها را به چرخش در می آورد و این توربین ها نیز حرکتشان را به ژنراتورهای مولد الکتریسته انتقال می دهند. عمده ترین اشکال نیروی جزر و مد آن است که فقط در زمان های خاصی امکان تولید آن وجود دارد. برای غلبه بر این مشکل در زمان هایی که مصرف الکتریسته کم است و پمپ هایی را به کار می اندازند که آب را از یک طرف سد به طرف دیگر انتقال می دهند. سپس در زمان های پر مصرف مسیر آب بالای سد را باز می کنند تا در توربین ها جاری شود و الکتریسته لازم تولید گردد.
از جمله انرژیهای خدادادی که همیشه در سطح کره زمین وجود دارد استفاده از انرژی جزر و مد است. در بعضی نقاط زمین جزر و مد آن قدر شدید نیست که بتواند توربین های جدید را به کار اندازد. اما در بعضی نقاط مثل دهانه رود سون در انگلستان اختلاف آب در جزر و مد به حدود 8 متر می رسد.
اولین نیروگاه جزر و مدی در جهان در سال 1966 میلادی در خلیج سنت مالو فرانسه افتتاح شد. در چند دهه اخیر نیز بعضی از کشورها نیروگاههای جزر و مدی ساخته اند و از آن الکتریسته بدست می آورند.
