بخشی از مقاله
چکیده
امروزه توسعه علم ضمن ایجاد آسایش برای جوامع بشری باعث بروز مشکلاتی همچون آلودگی محیط زیست و تجدید ناپذیری منابع شده است. لذا اتخاذ سیاستی کارساز مانند بکارگیری انرژیهای نو و بخصوص انرژی زیست توده میتواند مفید واقع شده و راه حلی نوین برای دستیابی به پایداری کشورمان باشد. و باتوجه به اینکه ساختمانها از جمله مکانهای اصلی مصرف انرژی هستند، تلاش بر نحوه ساخت بناهایی که منبع تأمین انرژی آنها ذخایری غیر از سوختهای فسیلی باشد، نیازمند چالشی جدید در میان ما معماران است.
لذا در این مقاله سعی شده است تا به بررسی و تحلیل در مورد انرژیهای نو و بخصوص انرژی زیست توده پرداخته و ضمن آشنایی و استفاده از آن، در جهت معماری پایدار حرکت نماییم. بنابراین با درنظر گرفتن اینکه ساختمانها حدود 40 درصد مصرف انرژی را در کشور به خود اختصاص دادهاند، بکارگیری انرژی زیست توده در بخش ساختمان میتواند یکی از راههای مقابله با این معضلات بوده و مسئولیت ما را به عنوان بانیان این امر در جهت رسیدن به اهداف معماری پایدار پاسخگو باشد.
.1 مقدمه
توسعه شگرف علم و فنآوری در جهان امروز ظاهرا آسایش در رفاه زندگی بشر را موجب شده است. لیکن این توسعه یافتگی، مایه بروز مشکلات تازهای نیز برای انسانها شده است که از آن جمله میتوان به آلودگی محیط زیست، تغییرات گسترده آب و هوایی در زمین و غیره اشاره کرد. بویژه میدانیم که نفت و مشتقات آن از سرمایههای ارزشمند ملی و حیاتی کشور میباشند که مصرف غیر بهینه از آنها گاهی زیانهای جبران ناپذیری را ایجاد میکند، از اینرو صاحبنظران و کارشناسان به دنبال منابعی هستند که به تدریج جایگزین سوختهای فسیلی شوند. سوختهای فسیلی آلودگیهای زیست محیطی بی شماری را اعمال میکنند، بعبارت دیگر از یک طرف در نتیجه سوختن مواد فسیلی گازهای سمی وارد محیط میشوند و تنفس انسان را دچار مشکل میکنند و محیط زیست را آلوده میکنند و از طرفی دیگر تراکم این گازها در جو زمین مانع خروج گرما از اطراف آن میشود و باعث افزایش دمای هوا و تغییرات گسترده آب و هوایی در زمین میگردد که اثر گلخانهای نامیده میشود
همچنین، با توجه به اینکه منابع انرژیهای تجدید ناپذیر با سرعت فوقالعادهای مصرف میشوند، نسل فعلی وظیفه دارند به آن دسته از منابع انرژی که دارای عمر و توان زیادی هستند روی آورده و تحقیقات و پژوهشها را در زمینه صرفهجویی و بهینهسازی مصرف انرژی به صورت جدیتری ادامه دهند. که در این میان باید توجه به منابع جدید انرژی و منابع انرژی های تجدید پذیر مانند: انرژی زیست توده، انرژی خورشیدی، باد، امواج و... بیشتر شود .[7] یکی از مناسبترین این انرژیها که از زمانهای بسیار گذشته مورد استفاده بوده و علاوه بر تجدید پذیر بودن با محیط زیست نیز سازگار میباشد، انرژی بیوماس میباشد. انرژی بیوماس در میان انرژی های تجدیدپذیر مقام نخست را در عرضه انرژی جهان دارا میباشد به گونهای که در سال 2000 بیش از 10 درصد عرضه انرژی اولیه جهان از منابع زیست توده تأمین گردیده است.
در زمینه تولید برق از منابع تجدید شونده، بیوماس پس از انرژی آب در جایگاه دوم قرار دارد و در سال 2000 حدود 6 درصد سهم جهانی را به خود اختصاص داده است، به طوری که در همین سال مجموعه ظرفیت نیروگاهی نصب شده جهت بهرهبرداری از انرژی بیوماس در کشورهای عضو سازمان توسعه و همکاری اقتصادی معادل 23000 مگاوات بوده است. بررسیهای اولیه نشان میدهد که در ایران میزان پتانسیل بالقوه انرژی قابل استحصال از منابع زیست توده معادل 15,6 میلیون تن نفت خام در سال 2000 بوده است که از این میزان 59 درصد سهم کشاورزی و جنگل، 11درصد سهم زبالههای شهری، 28 درصد سهم فضولات دامی، 2درصد سهم فاضلابهای شهری و 5 درصد سهم صنایع غذایی است
همچنین براساس آمارهای موجود 13,3 درصد از انرژی اولیه جهان در سال 2005 از انواع منابع انرژی های تجدیدپذیر تأمین شده که 79,7 درصد این میزان را انرژی زیست توده و بقیه را سایر منابع مانند برق آبی، زمین گرمایی، خورشیدی، باد و جزر و مد تشکیل میداده است
بعلاوه بسیاری از دانشمندان و مهندسان خطر آلودگی کره زمین و ازکار افتادن چرخه حیات و تعادل طبیعی را با تمام وجود احساس نموده و در جهت نجات بشری و جبران خسارتها قدم برداشتهاند، معماری نیز هم پای سایر بخشهای علمی و فنی در جهان کنونی سعی در تجدیدنظر و همراهی با این نهضت را دارد. بنابراین یکی از راههای برآورده شدن نیازهای آسایشی و حتی فرهنگی انسان استفاده از الگوی معماری پایدار میباشد و با ایجاد تعامل بین معماری و انرژیهای پایدار میتوانیم به این هدف نزدیکتر شویم
بنابراین در این پژوهش،که به روش توصیفی- تحلیلی میباشد، هدف اصلی استفاده از انرژیهای پاک و بویژه زیست توده در فضاهای شهری و معماری کشورمان است، تا با استفاده از مواد زائد و ضایعات کشاورزی و صنایع غذایی و زبالههای شهری و... ضمن حل آلودگیهایی که این مواد در چرخه اکوسیستم بوجود میآورند، از آنها در تأمین انرژی پاک و تجدید پذیر بهرهمند شویم و گامی در جهت رسیدن کشورمان به پایداری برداریم.
.2 انرژیهای نو
در حال حاضر، پنج گونه انرژی تجدید پذیر، مشتمل بر زیست توده، انرژی خورشیدی، بادی، زمین- گرمایی و فناوری هیدروژن، منطقیترین و پاک ترین منابع در دسترس شناخته شدهاند.
.1.2 انرژی زیست توده
زیست توده ترجمه لغت انگلیسی بیوماس - - Biomass میباشد برای زیست توده تعاریف مختلف و متنوعی در جهان مطرح میباشد. بعنوان یک تعریف ساده میتوان گفت: زیست توده شامل کلیه موادی در طبیعت می شود که در گذشته نزدیک جاندار بوده، از موجودات زنده بعمل آمده و یا زائدات و ضایعات آنها میباشند [3]و.[5] میدانیم که منشاء منابع فسیلی نیز منابع زیست توده میباشد ولی تفاوت آنها در این است که منابع فسیلی از منابع زیست توده که در گذشته بسیار دور زنده بودند و تحت شرایط فشار و دمای خاص حاصل شدهاند - دهها میلیون سال پیش -
این انرژی شکلی پاک، قابل انعطاف و پایدار از انرژی است که توان بالقوهای در سراسر جهان دارد. این منبع انرژی برخلاف سایر منابع انرژی تجدید شونده از قبیل باد، خورشید، امواج و... میتوان انرژی زیست توده را ذخیره و در مواقع لزوم مورد استفاده قرار داد. همچنین با استفاده از تکنولوژیهای نوین این نوع انرژی را میتوان به اشکال گوناگونی از قبیل سوخت زیستی، بیودیزل، سوختهای زیستی مایع و سوختهای دیزل گازی و برای مصارف مختلف مانند تولید الکتریسیته، سوخت جانشین برای حمل و نقل و گرمایش به کار برد
.2.2 انرژی خورشیدی
نور خورشید بزرگترین منبع تجدید پذیر انرژی در دنیا است، چنانچه اگر تنها یک درصد از صحراهای جهان به اشغال نیروگاه های حرارتی خورشید درآید، انرژی تولیدی برای تأمین کل برق کشورهای دنیا کافی خواهد بودو از سوی دیگر، اگر همه سوختهای فسیلی را جمع کرده و بسوزانیم، این انرژی تنها معادل 4 روز تابش خورشید به زمین خواهد بود
همچنین سامانه های خورشیدی به دو دسته سامانههای پویا و ایستا تقسیم میگردند. سامانه خورشیدی پویا به سامانه هایی اطلاق میگردد که برای دریافت و انتقال انرژی در آنها از دیگر سامانههای انرژی چون سامانههای مکانیکی و الکتریکی استفاده میشود. سامانه خورشیدی ایستا سامانهای است که در آن برای دریافت و انتقال انرژی خورشیدی از سایر انرژیها استفاده نمیشود و در واقع عناصر ساختمانی خود بعنوان المانهای دریافت و جذب و پخش انرژی عمل مینمایند. در این سامانه جمعآوری نور و گرمای خورشید بدون دخالت هیچ تجهیزات یا ابزار متحرکی صورت میگیرد
.3.2 انرژی بادی
باد گونهای از انرژی است که در اصل از تابش خورشید به زمین و تفاوت دمای هوای بین دو ناحیه، ایجاد میشود. در برخی از مناطق، وزش باد دائمی یا موسمی با دوره تکرار معین است و میتوان از همین ویژگی برای برآورد انرژی بادی در دسترس، بهره برد. نیروگاههای بادی با هزینه بسیار کم و توان بالا بدون آلودگی زیست محیطی و نیاز به فضای گسترده، میتوانند در بسیاری از از مناطق راهگشا باشند. در ایران، بخاطر موقعیت جغرافیایی ویژه، در فصلهای مختلف سال بادهای فراوانی میوزد و مناطق بادخیز بسیاری وجود دارد که امکان برپایی نیروگاه بادی در آنها فراهم است و نیز به لطف ساحلهای گسترده، بادهای ساحلی، همیشه قابل بهره برداری است. امروزه صنعتگران داخلی هم توانستهاند انواع گوناگونی از مولدهای بادی را در داخل تولید کنند
.4.2 انرژی زمین گرمایی
مرکز زمین - به عمق 64000 کیلومتر - که حدود هزار درجه سانتیگراد حرارت دارد، به عنوان یک منبع حرارتی، موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت 650 تا 1200 درجه سانتیگراد در عمق 80 تا 100 کیلومتری از سطح زمین میشود. میزان انتشار این حرارت از سطح زمین که فرآیندی مستمر است، به طور میانگین 82 میلی وات در واحد سطح اندازهگیری شده که با درنظرگرفتن مساحت کل سطح زمین، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن برابر با 42 میلیون مگاوات است
