منابع انرژی

● انرژی و سوخت ها
دسترسی به انرژی ارزان محور تمدن وصنعت مدرن است .انرژی که غالبا" منبع آن سوختهای فسیلی است ، به ما امکان گرم کردن خانه ها ، گرداندن کارخانجات وسامانه حمل ونقل مان را می دهد. هر روزه در سراسر جهان انرژی معادل ۲۰۰ میلیون بشکه نفت را می بلعیم ولی قسمت اعظم آن از ذغال سنگ گاز و انرژی هسته ای هم تامین می شود.
در قرن ۱۸ با شروع از ذغال سنگ وسپس نفت وگاز ، سوختهای فسیلی مان را برای ایجاد توسعه غارت کرده ایم . ولی اکنون بحران انرژی پدیدار می شود . منابع جدید نفتی رفته رفته تحلیل می روند وگازهای گلخانه ای حبس شده ، زمین را تهدید می کنند .با این حال تقاضا برای انرژی تا سال ۲۰۳۰ حدود ۵۰ تا ۶۰ درصد افزایش خواهد یافت . ما به سرعت نیازمند توسعه راه حل هایی پذیرفتنی از پیل های هیدرژنی گرفته تا توربین های بادی برای تامین سوخت آینده مان هستیم .
بیشتر انرژی موجود زمین از خورشید گرفته می شود.در واقع خورشید برای رفع نیازهای انرژی ما در طول سال هر دقیقه سطح سیاره را گرم می کند ما فقط باید روشی کارآمد برای کنترل آن پیدا کنیم . تا کنون تامین انرژی از نفت ارزان تر و ساده تر بوده است ولی باکم شدن منابع موجود این (واقعیت ) عوض می شود لازم است که ما اعتیاد به نفت را درمان کنیم.
● تشنگی برای نفت
تا دوران انقلاب صنعتی براساس نیروی بخار‌،‌ یعنی زمانی که ذغال سنگ حاوی انرژی فشرده به سوخت انتخابی تبدیل شد‌،‌ سوزاندن چوب انرژی را تامین می کرد. ذغال سنگ هنوز هم ، البته بیشتر درنیروگاه ها و برای رفع نیاز انرژی مورد استفاده قرار می گیرد ولی استفاده از آن از زمان شروع پمپاژنفت ، کاهش یافته است . ذغال سنگ کم کارآمدترین ، ناسالم ترین ومخرب ترین سوخت برای محیط زیست است ولی می توان یک عقب گرد به آن داشت ، زیرا منابع آن فراوان و ۵ برابر ذخایر نفتی دنیا هستند.
امروزه پترولیوم (نفت ) ۴۰% نیاز جهان به انرژی راتامین می کند که بیشتر صرف سوخت خودروها می شود . ایالات متحده تمام نفت را بلعیده و به نسبت مشابهی گازهای گلخانه ای منتشر می کند. اولین چاه ها ۲۴۰۰ سال پیش حفاری شدند ولی صنایع مدرن نفتی در سالهای ۱۸۵۰ بوجود آمدند.
بیشتر نفت از خاورمیانه که نصف ذخائر شناخته شده جهان را دارد می آید ولی منابع با ارزش دیگر شامل روسیه ، آمریکای شمالی ، نروژ ، ونزوئلا و دریای شمال می باشند. پناهگاه ملی حیات وحش شمالگان می تواند برای ایالت متحده یک منبع عظیم تازه برای کاهش وابستگی به صادرات خارجی باشد ، اما درحال حاضر حفاری در آنجامجاز نیست.
بیشتر کارشناسان برآورد می کنند که ما منابع موجود را به راحتی تا سال ۲۰۵۰ تمام می کنیم .زمانی که مقدار تقاضای ما نسبت به منابع موجود پیش می گیرد شاید به سرعت طی چند دهه آینده کمبود انرژی داشته باشیم . از آنجا که دسترسی به منابع رایج مشکل تر می شود موارد دیگری هم چون شیل های نفتی و ماسه های قیری جایگزین می شوند . حتی می توان نفت را از ذغال سنگ استخراج کرد .
● گاز طبیعی
گاز طبیعی می تواند کمبود نفت را جبران کند ولی منابع آن که بخشی اش در روسیه ، خاورمیانه و دریای wadden قرار دارند تا قرن ۲۲ دوام نخواهند آورد. در حال حاضر ما از آن برای تولید حدود الکتریسته دنیا استفاده می کنیم.
گاز طبیعی که بیشتر آن متان است از نظر وزنی تمیز ترین سوخت فسیلی است و به اندازه ۴۰% ذغال سنگ و ۲۵% نفت ، گاز گلخانه ای منتشر می کند ونیز به عنوان جایگزینی کمتر آلاینده برای نفت ، استفاده از آن در اتومبیل ها به صورت گاز طبیعی فشرده (CNG) یا به شکل پیل های سوخت هیدروژنی درحال افزایش است .
در چند دهه آینده یک راه برای بریتانیای کبیر و دیگر کشورهای برای پای بندی به پیمان کاهش گازهای گلخانه ای ، افزایش تولید انرژی هسته ای خواهد بود در حال حاضر حدود ۴۴۰ رآکتور در ۳۲ کشور ، ۱۶% انرژی الکتریکی دنیا را تامین می کنند.
علیرغم کاهش نسبی حمایت از نیروی هسته ای در غرب به دنبال فاجعة چرنوبیل در سال ۱۹۸۶ ، بسیاری از کشورها از جمله ایالات متحده ، ژاپن وهند اکنون دو باره به فن آوری مزبور روی آورده اند ولی استفاده از نیروی هسته ای برای کاهش تخریب محیط زیست یک شمشیر دو لبه است . زیرا دفع زباله هسته ای خود یک معضل است . بدون در نظر گرفتن اینکه ساختن تجهیزات تازه هم می تواند ده ها سال طول بکشد هزینه ایمنی عملیات عادی و (خطر ) تروریسم هم از مشکلات اساسی به شمارمی روند.
● جایگزین های قابل پذیرش
در دراز مدت منابع انرژی تجدید پذیر و کمتر آلاینده راه حلی عملی تر پیش رو می گذارند. این منابع شاید به نفع نیازمندان دنیا باشند. تجدیدپذیر به این واقعیت بر می گردد که ( این منابع ) زودتر از آنکه جایگزین شوند مصرف نمی شوند .
چینی ها و رومی ها بیش از ۲۰۰۰ سال قبل از آسیاب آبی استفاده می کرده اند . ولی اولین سد برق آبی در سال ۱۸۷۰ در انگلستان بنا شد . این نیروی برق آبی در حال حاضر معمول ترین شکل انرژی تجدید پذیر است و ۲۰% نیروی برق دنیا را تامین می کند.
سد سه جرج چین که تازه تکمیل شده در نوع خود از بزرگترین هاو پنج برابر سد هوور ایالات متحده است . ۲۶ توربین آن انرژی معادل ۱۸ نیروگاه با سوخت ذغال سنگ را تولید خواهد کرد . ۳% کل انرژی مورد نیاز چین را تامین می کند. درکمال شگفتی عده ای در مورد سهم زیاد سدهای برق آبی در تولید گاز های گلخانه ای بحث می کنند.
در سال ۲۰۰۳ اولین نیروگاه تجاری برای کنترل جریانات جذر و مدی در دریای آزاد در نروژ گشایش یافت . طراحی آن مثل آسیاب بادی است با این حال مدل های دیگر آن به شکل توربین ، به صورت طرح های نوسان کننده آبی و ژنراتورهای انعطاف پذیر مثل مارماهی هستند یا به صورت کرجی های شناور ساخته می شوند که همراه امواج درهنگام جزر ومد بالا و پایین می روند.
با افت قیمت ها ، نیروی باد در بین انواع چهارگانه انرژی ، سریع ترین نوع در حال رشد برای تولید الکتریسته در جهان بین سالهای ۱۹۹۹ تا ۲۰۰۵ بوده است. مزارع بادی جدید دارای توربین هایی هستند که الکتریسیته تولید می کند. گر چه این نوع گران تر است ولی مقدار باد بیش از حد لازم برای تولید کل انرژی موردنیاز دنیاست.
مزرعه های بادی از نوع کنار ساحل و دور از ساحل می باشند آنها غالبا می توانند زیبایی های طبیعی را خراب کنند و اکثرا مورد پسند ساکنین نیستند . توربین ها کاملا بی خطر نیستند ، مزاحم رادار شد ه و تاثیرات اکولوژیکی زیادی به جا می گذارند . باعث فراری دادن حیات وحش شده و مرغان دریایی را می کشند . شاید مرغان مهاجر شانس بیشتری برای برخورد نکردن با آنها داشته باشند .
اسکاتلند در حال ساختن بزرگترین مزرعه بادی اروپاست که ۲۰۰ هزار خانه را برق دار می کند. هدف انگلستان تولید انرژی از منابع تجدید پذیر ، عمدتا" باد ، تا سال ۲۰۲۰ است . ولی ممکن است این مشکلاتی ایجاد کند زیرا باد قابل اعتماد نیست.
ساختمانهای آینده با توربین های متصله می توانند ۲۰% نیروی مورد نیازشان را تامین کنند . دیدگاه های دیگر به احیای نیروی باد برای مزارع بادی شناور یا شناورهای عظیم الجثه با عرض ۲۸ کیلومتر که از قدرت با د در جوهای بالا تر نیرو می گیرد ، نظر دارند . هم چنین طرح هایی برای بنا کردن برجی ۱ کیلومتری در دست است که انرژی باد را از هوای گرم نواحی دورافتاده استرالیا ، کنترل می کند.
● شکار برخی تابش ها
استفاده از نیروی خورشیدی برای تولید الکتریسیته از دوران ویکتوریا مد نظر بوده وطرح های هوشمندانه ای که از آنها برای تنظیم درجه حرارت استفاده می شده مربوط به هزاره پیشین است . امروزه از نیروی خورشید به روش های گوناگون استفاده می شود . تابش خورشید با نیروی گرمایی آب را به طور مستقیم در پانل های مربوط به ذخائر خانگی واقع در پشت بام ها گرم می کند. درعین حال با استفاده از پیل فتوولتایی که برای تبدیل فوتونها به الکتریسیته از نیمه هادی ها استفاده می کند ، می توان تابش خورشید را مستقیما" به الکتریسیته تبدیل کرد .
دو نوع نیرومنابع ادواری (نوبتی ) هستند چون فقط می توانند در نور مناسب عمل کنند . پیل های فتوولتایی برای موارد استفاده گسترده خیلی گران اند ولی برای
ذخیره سازی الکتریسیته درنقاط دور افتاده یا پر کردن فاصله های خالی وناپایدار در شبکه الکتریسیته مورد توجه هستند . پانل های خورشیدی غالبا" سفینه های فضایی ، اتومبیل های خورشیدی و هواپیما ها را هم به کار می اندازند .
انواع ارزان تر پیل های فتوولتایی جدید با انرژی های بیشتر تا سال ۲۰۲۰ به جای استفاده از نیروی هسته ای بانیروی خورشیدی ساخته می شوند.
در آینده ما می توانیم با استفاده از پوشش انعطاف پذیر که هم انسان و هم ساختمان ها را پوشش می دهد نیروی خورشیدی را تولید کنیم . حتی طرحی برای ساخت نیروگاه خورشیدی دوار در دست است.
● راندن با دست خالی
اگر نفت تمام شود سوخت اتومبیل مان را چگونه تامین کنیم .این سئوال همراه با این واقعیت که دوداگزوزها یکی از بزرگترین شرکای انتشار گاز های گلخانه ای است به این معناست که مسابقه برای یافتن راه حلی تازه جهت برون رفت از این مشکل شروع شده است .
سوخت های گیاهی از زمان موتورهای درون سوز در دسترس بوده اند. در ایالات متحده اتانول به نفت اضافه شده و در برزیل میلیون ها اتومبیل به این شیوه کار می کنند . در اروپا روغن های گیاهی برای تولید بیودیزل استفاده می شوند . روغن سویا هم می تواند در صنعت هوانوردی مورد استفاده قرار گیرد . سوخت های گیاهی مانند علف فیل را که سریعا" رشد می کند می توان برای تولید گرما و الکتریسیته به کار گرفت . حتی فاضلاب هم به عنوان نوعی زیست سوخت مورد نظر است .
پیل های سوخت هیدرژنی در صورت حل مشکلات فنی توان بالقوه زیادی دارند و اساسا" بشکل نوعی باتری که دائم قابل پر کردن باشد هیدرژن را بطور شیمیایی با اکسیژن و اکنش داده ومنحصرا" آب وانرژی تولید می کنند .
این فرایند بسیار کار آمد است چون انرژی کمتری به صورت گرما از بین می رود . ولی این فقط برای اتومبیل ها نیست . هیدرژن می تواند در نیروگاه ها و قطعات الکترونیکی قابل حمل هم مورداستفاده قرار گیرد . پیل های مینیاتوری می توانند روزی به صورت باتری های خارجی استفاده شوند .
مساله این است که کاتالیست ها و غشاء ها تا همین اواخر گران بوده اند . از جمله مشکلات دیگر ساختن مخزن های هیدرژن تحت فشار وغیرآتشگیر برای اتومبیل و زیرسازی یک ایستگاه کامل سوختگیری با ایمنی کافی است . ترکیب موتورهای سنتی با پیل های سوختی می تواند گامی در جهت درست باشد . اخیرا" برای کمک به حل این مشکل یک جایزه ۱۰ میلیون دلاری پیشنهاد شده است . پیل های سوختی می توانند از گاز طبیعی ، متانول یا ذغال سنگ هم استفاده کنند . ولی این (سوخت ) ها کربن دی اکساید تولید می کنند حتی هیدرژن هم یک سوخت کاملا" پاک نیست زیرا برای شکستن ملکول آب و تولید هیدرژن ، از الکتریسیته حاصل از سوخت های فسیلی استفاده می شود .
بعضی شهرها مثلف ریک یاویک از هیدرژن برای راه انداختن اتوبوس ها استفاده می کنند . ولی ایسلند بخشی از الکتریسیته و ۸۰% گرما و آب گرم خود را از منابع انرژی زمین گرمایی تامین می کند و می تواند هیدرژن بدون انتشار تولید کند . کشورهای دیگر بایستی راه هایی پذیرفتنی برای تولید هیدرژن پیدا کنند.
● راهبری کار آمد
عده ای بحث می کنند که «اقتصاد هیدروژنی » انحراف از برخورد بانیازهای آینده و کاهش تغییرات آب و هوایی است و لازم است ما روی راه حل های زود بازده تمرکز کنیم . ایجاد تغییرات اجتماعی شاید مشکل تر از حل مسائل فنی باشد .
راه حل هایی که می توان هم اکنون آنها را درجای درست قرار داد عبارت از فیلتر کردن کربن دی اکساید بدون انتشار آن و دفن کردن آن در رگه نفتی در زیردریاست . ایالات متحده درمیان ۶ کشوری قرار دارد که به پیمان توکیو در مورد تغییرات آب وهوایی پشت کرده و روی استخراج انرژی پاک از سوختهای فسیلی تمرکز کرده اند .
افزایش کارآمدی در تولید انرژی‌، همان طور که در مورد بحران نفتی سال ۱۹۷۰ عمل کرد ، می تواند صرفه جویی های کلانی بهره دهد . روش ها دارای گوناگونی از کاهش اصطکاک ترن ها تا کم کردن محدودیت سرعت اتومبیل ها می باشد.
تولید ژانرتورهای خانگی ، ترکیب کننده حرارت والکتریسیته ، مقدار زیادی از انرژی تلف شده درنیروگاه ها را قابل استفاده می کند و شاید روزی سبب بازخورد انرژی داخل شبکه شود . نیروی باد و خورشید هم می توانند در آینده روی پشت بام های نزدیک شما آماده و تجهیز شوند. حتی ملکه انگلیس هم حالا انرژی خود را از رودخانه تیمز تامین می کند .

تهیه و تنظیم: فاطمه نوریان

منبع : سایر منابع