سوخت‌های فسیلی اگرچه راه حل مقرون به صرفه‌ای برای تامین انرژی هستند، اما اثرات جبران ناپذیری را بر روی محیط زیست می‌گذارند.
تاریخ انتشاريکشنبه ۵ تير ۱۴۰۱ - ۱۰:۱۹
کد مطلب : ۱۴۶۶۵۹
۹ منبع انرژی جایگزین سوخت فسیلی
به گزارش آژانس رویدادهای مهم نفت و انرژی "نفت ما"، از دهه ۱۸۰۰ میلادی سوخت‌های فسیلی انرژی خانه‌ها، مدارس، محل کار و ساختمان‌های دولتی زیادی را تامین کرده اند. سوخت‌های فسیلی یک نوع سوخت مقرون‌به‌صرفه برای تامین انرژی دنیای ما محسوب می‌شوند، اما انتشار آلودگی‌های مضر در جو هم از معایت این سوخت هاست که به تدریج به نابودی سیاره منجر خواهد شد.
بر اساس گزارش لیست ورس، محققان امیدوارند روزی انرژی‌های تجدیدپذیر به طور کامل جایگزین سوخت‌های فسیلی شود که به ما این امکان را می‌دهد که روند آسیب به سیاره زمین را کاهش داده و حتی آن را معکوس کنیم. هزینه انرژی‌های تجدیدپذیر در حال کاهش است و ممکن است طی یکی دو دهه آینده سوخت‌های فسیلی به طور کامل از فرایند تولید انرژی خارج شوند.
در این گزارش به چند منبع انرژی تجدید پذیر اشاره می‌کنیم که در آینده‌ای نه چندان دور می‌توانند جایگزین سوخت‌های فسیلی شوند.
انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی، دوستدار محیط زیست و همینطور کارامدترین منبع انرژی تجدیدپذیر امروزی است. از فناوری های خورشیدی می‌توان برای تأمین نور، گرم کردن فضای داخلی و گرم کردن آب برای مصارف خانگی، تجاری یا صنعتی استفاده کرد.
امروزه طیف وسیعی از دستگاه‌ها نور خورشید را به انرژی قابل استفاده تبدیل می‌کنند. طراحی سامانه غیرفعال خورشیدی برای گرمایش و سرمایش فضا، فتوولتائیک خورشیدی برای برق و گرمایش آب خورشیدی از جمله پرکاربردترین فناوری‌های خورشیدی برای خانه‌ها و مشاغل هستند. انرژی خورشیدی به کسب و کار‌ها و صنایع کمک می‌کند تا در منابع انرژی خود تنوع ایجاد کنند، کارایی را افزایش دهند و در هزینه‌ها صرفه جویی کنند. با این حال نقص‌هایی در این نوع انرژی وجود دارد و برای مثال جمع آوری انرژی خورشیدی در شب غیرممکن است. در مناطق یا کشور‌هایی که نور خورشید شدت کمتری دارد، پنل‌های خورشیدی کارایی خود را از دست می‌دهند. همچنین، نصب اولیه یک سیستم انرژی خورشیدی نسبتاً گران است.
انرژی بادی
انرژی باد که به عنوان نیروی باد نیز شناخته می‌شود، با استفاده از یک توربین بادی ایجاد می‌شود. انرژی جنبشی در هر جسم متحرکی وجود دارد و دانشمندان و مهندسان باد را برای تولید الکتریسیته پاک مهار می‌کنند. پتانسیل توربین‌های بادی را نمی‌توان نادیده گرفت زیرا نوع کوچک آنها می‌تواند ۱۰۰ کیلووات برق برای مصرف یک خانه تولید کنند.
توربین‌های بادی با پره‌های روتور که طول آن ۴۰ متر است، ممکن است ۱.۸ مگاوات برق تولید کنند. توان تولید شده توسط توربین‌های غول پیکر می‌تواند از ۴.۸ تا ۹.۵ مگاوات متغیر باشد. پتانسیل انرژی باد همراه با انرژی خورشیدی به طور قابل توجهی بیشتر از سوخت‌های فسیلی است و در کنار یکدیگر می‌توانند بخش زیادی از انرژی مورد نیاز جهان را تامین کنند. در حال حاضر با فناوری‌های موجود در سراسر جهان می‌توان حداقل ۶۷۰۰ پتاوات ساعت از خورشید و باد به دست آورد که بیش از ۱۰۰ برابر مصرف انرژی در جهان است.
انرژی زمین گرمایی
نیروی زمین گرمایی که همچنین به عنوان انرژی زمین گرمایی شناخته می‌شود، یک سیستم تولید برق مستقل و قابل اعتماد است که از انرژی حرارتی موجود در ماگمای زمین استفاده می‌کند. انرژی زمین گرمایی از طریق بخار از مخازن زیر سطح زمین برداشت می‌شود. بخار یک توربین را می‌چرخاند که به چرخش ژانراتور و تولید انرژی منجر می‌شود.
برق آبی
برق آبی نوعی انرژی است که توسط جریان آب تولید می‌شود. راهکار‌های استفاده از انرژی آب به بیش از ۲ هزار سال قبل بازمی‌گردد. زمانی که یونانیان باستان از آب برای به حرکت درآوردن ماشین‌های آسیاب غلات استفاده می‌کردند. سیستم سد‌های فعلی هم از توربین‌ها و ژنراتور‌ها برای تبدیل انرژی جنبشی به الکتریسیته استفاده می‌کند و متعاقباً انرژی تولید شده در سراسر شبکه برق توزیع می‌شود. نیروی آبی یکی از اولین منابعی بود که برای تولید برق مورد استفاده قرار گرفت.
زیست توده
زیست توده یک منبع آلی تجدیدپذیر است و از حیوانات و گیاهان به دست می‌آید. انرژی زیست توده یا انرژی مشتق شده از موجودات زنده، از زمانی که انسان‌های اولیه از آتش چوب برای پخت و پز و گرمایش استفاده می‌کردند، توسط بشر استفاده می‌شد. امروزه، ما از زیست توده برای ژنراتور‌های برق و سایر ماشین‌آلات استفاده می‌کنیم.
در حال حاضر، چوب هنوز رایج‌ترین منبع انرژی زیست توده است. سایر منابع، محصولات غذایی، گیاهان، جلبک‌های غنی از نفت، بقایای کشاورزی یا جنگلی و اجزای آلی زباله‌های صنعتی و شهری هستند. حتی بخار‌هایی که در محل دفن زباله‌ها وجود دارد و حاوی متان هستند می‌تواند برای تولید انرژی زیست توده استفاده شوند.
انرژی هیدروژن
آب، گیاهان، حیوانات و مردم حاوی مقادیر زیادی اتم هیدروژن هستند. در حالی هیدوژن تقریباً در مولکول‌های موجودات زنده وجود دارد، یک گاز کمیاب محسوب می‌شود. پس از جدا شدن هیدروژن از مولکول ها، می‌توان از آن به عنوان سوخت برای تولید انرژی استفاده کرد.
می‌توان از هیدروژن در خودروها، خانه‌ها، منابع برق قابل حمل و سایر برنامه‌ها استفاده کنیم. هیدروژن به یک روش محبوب برای ذخیره انرژی‌های تجدیدپذیر تبدیل شده که امکان استفاده از انرژی در زمان هایی که به آن نیاز است را می دهد. امروزه راه‌های مختلفی برای تولید سوخت هیدروژن وجود دارد. اصلاح گاز طبیعی (یک فرآیند حرارتی) و الکترولیز متداول‌ترین فناوری‌های مورد استفاده هستند. فرآیند‌های بیولوژیکی و خورشیدی نیز قابل اجرا هستند.
انرژی جزر و مد
انرژی جزر و مدی از بالا و پایین رفتن طبیعی جزر و مد و جریان اقیانوس در نتیجه فعل و انفعالات گرانشی بین زمین، خورشید و ماه به دست می‌آید. هنگامی که آب از میان توربین حرکت می‌کند، انرژی لازم برای ذخیره سازی به دست می‌آید. مکان‌هایی با دامنه جزر و مدی بالا گزینه‌های خوبی برای برداشت انرژی جزر و مدی هستند.
انرژی موج
انرژی موج یک منبع انرژی تجدیدپذیر است که توسط امواج اقیانوس تولید می‌شود. بر خلاف انرژی جزر و مدی که از بالا و پایین رفتن سطح دریا‌ها به دست می‌آید، انرژی موج ناشی از کشش‌های گرانشی است. فناوری انرژی امواج را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد. اولین مورد از شناور‌ها یا برای تولید الکتریسیته از موج‌های دریا استفاده می‌کند.
شکل دوم با بالا و پایین رفتن آب در داخل یک شفت استوانه‌ای با استفاده از یک ستون آب نوسانی، برق تولید می‌کند. کانال مخروطی، چه در داخل و چه در دریا، در نوع سوم استفاده می‌شود. انرژی امواج و جزر و مد از بسیاری از منابع انرژی تجدیدپذیر دیگر می‌تواند قابل اتکاتر باشد، زیرا طول عمر بیشتری دارند و کارآمدتر هستند؛ زیرا برخلاف بسیاری از منابع انرژی تجدیدپذیر دیگر، الگو‌های موج و جزر و مد بیشتر قابل پیشبینی هستند.
انرژی هسته‌ای
شکافت یا شکستن اتم‌های اورانیوم در داخل یک راکتور هسته ای، نحوه تولید انرژی هسته‌ای است. هسته اتم از پروتون‌ها و نوترون‌هایی تشکیل شده است که توسط الکترون احاطه شده اند. پیوند‌هایی که هسته را کنار هم نگه می‌دارند، حاوی مقدار زیادی انرژی هستند. هنگامی که این پیوند‌ها توسط شکافت هسته‌ای شکسته می‌شوند، این انرژی هسته‌ای آزاد می‌شود که می‌تواند برای تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار گیرد.
نیروی هسته‌ای یک روش کارآمد برای جوشاندن آب برای تولید برق از طریق توربین‌های بخار است. یک پالت اورانیوم به قطر و طول حدود ۱ سانتی متر، انرژی معادل سه بشکه نفت، ۱۰۰۰ کیلوگرم زغال سنگ یا ۵۱۸۱ متر مکعب گاز طبیعی دارد. با این وجود، انرژی هسته‌ای به طور کلی به عنوان یک منبع انرژی تجدید ناپذیر در نظر گرفته می‌شود. انرژی تولید شده توسط نیروگاه‌های هسته‌ای تجدیدپذیر است، اما سوخت مورد نیاز آن تجدیدپذیر نیست.
بر اساس گزارش لیست ورس، محققان امیدوارند روزی انرژی‌های تجدیدپذیر به طور کامل جایگزین سوخت‌های فسیلی شود که به ما این امکان را می‌دهد که روند آسیب به سیاره زمین را کاهش داده و حتی آن را معکوس کنیم. هزینه انرژی‌های تجدیدپذیر در حال کاهش است و ممکن است طی یکی دو دهه آینده سوخت‌های فسیلی به طور کامل از فرایند تولید انرژی خارج شوند.
در این گزارش به چند منبع انرژی تجدید پذیر اشاره می‌کنیم که در آینده‌ای نه چندان دور می‌توانند جایگزین سوخت‌های فسیلی شوند.
انرژی خورشیدی
انرژی خورشیدی، دوستدار محیط زیست و همینطور کارامدترین منبع انرژی تجدیدپذیر امروزی است. از فناوری های خورشیدی می‌توان برای تأمین نور، گرم کردن فضای داخلی و گرم کردن آب برای مصارف خانگی، تجاری یا صنعتی استفاده کرد.
امروزه طیف وسیعی از دستگاه‌ها نور خورشید را به انرژی قابل استفاده تبدیل می‌کنند. طراحی سامانه غیرفعال خورشیدی برای گرمایش و سرمایش فضا، فتوولتائیک خورشیدی برای برق و گرمایش آب خورشیدی از جمله پرکاربردترین فناوری‌های خورشیدی برای خانه‌ها و مشاغل هستند. انرژی خورشیدی به کسب و کار‌ها و صنایع کمک می‌کند تا در منابع انرژی خود تنوع ایجاد کنند، کارایی را افزایش دهند و در هزینه‌ها صرفه جویی کنند. با این حال نقص‌هایی در این نوع انرژی وجود دارد و برای مثال جمع آوری انرژی خورشیدی در شب غیرممکن است. در مناطق یا کشور‌هایی که نور خورشید شدت کمتری دارد، پنل‌های خورشیدی کارایی خود را از دست می‌دهند. همچنین، نصب اولیه یک سیستم انرژی خورشیدی نسبتاً گران است.
انرژی بادی
انرژی باد که به عنوان نیروی باد نیز شناخته می‌شود، با استفاده از یک توربین بادی ایجاد می‌شود. انرژی جنبشی در هر جسم متحرکی وجود دارد و دانشمندان و مهندسان باد را برای تولید الکتریسیته پاک مهار می‌کنند. پتانسیل توربین‌های بادی را نمی‌توان نادیده گرفت زیرا نوع کوچک آنها می‌تواند ۱۰۰ کیلووات برق برای مصرف یک خانه تولید کنند.
توربین‌های بادی با پره‌های روتور که طول آن ۴۰ متر است، ممکن است ۱.۸ مگاوات برق تولید کنند. توان تولید شده توسط توربین‌های غول پیکر می‌تواند از ۴.۸ تا ۹.۵ مگاوات متغیر باشد. پتانسیل انرژی باد همراه با انرژی خورشیدی به طور قابل توجهی بیشتر از سوخت‌های فسیلی است و در کنار یکدیگر می‌توانند بخش زیادی از انرژی مورد نیاز جهان را تامین کنند. در حال حاضر با فناوری‌های موجود در سراسر جهان می‌توان حداقل ۶۷۰۰ پتاوات ساعت از خورشید و باد به دست آورد که بیش از ۱۰۰ برابر مصرف انرژی در جهان است.
انرژی زمین گرمایی
نیروی زمین گرمایی که همچنین به عنوان انرژی زمین گرمایی شناخته می‌شود، یک سیستم تولید برق مستقل و قابل اعتماد است که از انرژی حرارتی موجود در ماگمای زمین استفاده می‌کند. انرژی زمین گرمایی از طریق بخار از مخازن زیر سطح زمین برداشت می‌شود. بخار یک توربین را می‌چرخاند که به چرخش ژانراتور و تولید انرژی منجر می‌شود.
برق آبی
برق آبی نوعی انرژی است که توسط جریان آب تولید می‌شود. راهکار‌های استفاده از انرژی آب به بیش از ۲ هزار سال قبل بازمی‌گردد. زمانی که یونانیان باستان از آب برای به حرکت درآوردن ماشین‌های آسیاب غلات استفاده می‌کردند. سیستم سد‌های فعلی هم از توربین‌ها و ژنراتور‌ها برای تبدیل انرژی جنبشی به الکتریسیته استفاده می‌کند و متعاقباً انرژی تولید شده در سراسر شبکه برق توزیع می‌شود. نیروی آبی یکی از اولین منابعی بود که برای تولید برق مورد استفاده قرار گرفت.
زیست توده
زیست توده یک منبع آلی تجدیدپذیر است و از حیوانات و گیاهان به دست می‌آید. انرژی زیست توده یا انرژی مشتق شده از موجودات زنده، از زمانی که انسان‌های اولیه از آتش چوب برای پخت و پز و گرمایش استفاده می‌کردند، توسط بشر استفاده می‌شد. امروزه، ما از زیست توده برای ژنراتور‌های برق و سایر ماشین‌آلات استفاده می‌کنیم.
در حال حاضر، چوب هنوز رایج‌ترین منبع انرژی زیست توده است. سایر منابع، محصولات غذایی، گیاهان، جلبک‌های غنی از نفت، بقایای کشاورزی یا جنگلی و اجزای آلی زباله‌های صنعتی و شهری هستند. حتی بخار‌هایی که در محل دفن زباله‌ها وجود دارد و حاوی متان هستند می‌تواند برای تولید انرژی زیست توده استفاده شوند.
انرژی هیدروژن
آب، گیاهان، حیوانات و مردم حاوی مقادیر زیادی اتم هیدروژن هستند. در حالی هیدوژن تقریباً در مولکول‌های موجودات زنده وجود دارد، یک گاز کمیاب محسوب می‌شود. پس از جدا شدن هیدروژن از مولکول ها، می‌توان از آن به عنوان سوخت برای تولید انرژی استفاده کرد.
می‌توان از هیدروژن در خودروها، خانه‌ها، منابع برق قابل حمل و سایر برنامه‌ها استفاده کنیم. هیدروژن به یک روش محبوب برای ذخیره انرژی‌های تجدیدپذیر تبدیل شده که امکان استفاده از انرژی در زمان هایی که به آن نیاز است را می دهد. امروزه راه‌های مختلفی برای تولید سوخت هیدروژن وجود دارد. اصلاح گاز طبیعی (یک فرآیند حرارتی) و الکترولیز متداول‌ترین فناوری‌های مورد استفاده هستند. فرآیند‌های بیولوژیکی و خورشیدی نیز قابل اجرا هستند.
انرژی جزر و مد
انرژی جزر و مدی از بالا و پایین رفتن طبیعی جزر و مد و جریان اقیانوس در نتیجه فعل و انفعالات گرانشی بین زمین، خورشید و ماه به دست می‌آید. هنگامی که آب از میان توربین حرکت می‌کند، انرژی لازم برای ذخیره سازی به دست می‌آید. مکان‌هایی با دامنه جزر و مدی بالا گزینه‌های خوبی برای برداشت انرژی جزر و مدی هستند.
انرژی موج
انرژی موج یک منبع انرژی تجدیدپذیر است که توسط امواج اقیانوس تولید می‌شود. بر خلاف انرژی جزر و مدی که از بالا و پایین رفتن سطح دریا‌ها به دست می‌آید، انرژی موج ناشی از کشش‌های گرانشی است. فناوری انرژی امواج را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد. اولین مورد از شناور‌ها یا برای تولید الکتریسیته از موج‌های دریا استفاده می‌کند.
شکل دوم با بالا و پایین رفتن آب در داخل یک شفت استوانه‌ای با استفاده از یک ستون آب نوسانی، برق تولید می‌کند. کانال مخروطی، چه در داخل و چه در دریا، در نوع سوم استفاده می‌شود. انرژی امواج و جزر و مد از بسیاری از منابع انرژی تجدیدپذیر دیگر می‌تواند قابل اتکاتر باشد، زیرا طول عمر بیشتری دارند و کارآمدتر هستند؛ زیرا برخلاف بسیاری از منابع انرژی تجدیدپذیر دیگر، الگو‌های موج و جزر و مد بیشتر قابل پیشبینی هستند.
انرژی هسته‌ای
شکافت یا شکستن اتم‌های اورانیوم در داخل یک راکتور هسته ای، نحوه تولید انرژی هسته‌ای است. هسته اتم از پروتون‌ها و نوترون‌هایی تشکیل شده است که توسط الکترون احاطه شده اند. پیوند‌هایی که هسته را کنار هم نگه می‌دارند، حاوی مقدار زیادی انرژی هستند. هنگامی که این پیوند‌ها توسط شکافت هسته‌ای شکسته می‌شوند، این انرژی هسته‌ای آزاد می‌شود که می‌تواند برای تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار گیرد.
نیروی هسته‌ای یک روش کارآمد برای جوشاندن آب برای تولید برق از طریق توربین‌های بخار است. یک پالت اورانیوم به قطر و طول حدود ۱ سانتی متر، انرژی معادل سه بشکه نفت، ۱۰۰۰ کیلوگرم زغال سنگ یا ۵۱۸۱ متر مکعب گاز طبیعی دارد. با این وجود، انرژی هسته‌ای به طور کلی به عنوان یک منبع انرژی تجدید ناپذیر در نظر گرفته می‌شود. انرژی تولید شده توسط نیروگاه‌های هسته‌ای تجدیدپذیر است، اما سوخت مورد نیاز آن تجدیدپذیر نیست.
