سرفصل های این مقاله
انرژی پاک
انرژی پاک معمولاً در صدر فهرست مباحث مربوط به تغییرات آب و هوایی قرار می گیرند. دلیل اصلی این موضوع نیز عدم انتشار گاز دی اکسید کربن و سایر گازهای گلخانه ای، (که در گرم شدن کره زمین نقش دارند)، توسط منابع انرژی پاک مانند خورشید و … است.
انرژی پاک عموماً با عنوان انرژی سبز شناخته می شود. این نوع انرژی در بخش های رو به رشد باعث ایجاد اشتغال می شود، همچنین شبکه‌های الکتریکی را انعطاف پذیرتر می کند، دسترسی به انرژی را در کشورهای درحال‌توسعه افزایش می دهد و به کاهش هزینه انرژی کمک می کند. همه این عوامل باعث توجه بیشتر به انرژی پاک در سال‌های اخیر شده به‌طوری‌که در حوزه تولید برق، انرژی های بادی و خورشیدی رکوردهای جدیدی را ثبت کرده اند.
در حدود ۱۵۰ سال گذشته، بشر برای تأمین انرژی موردنیاز خود (از لامپ تا ماشین و کارخانه ها) از زغال‌سنگ، نفت و سایر سوخت های فسیلی استفاده کرده است. سوخت های فسیلی تقریباً در همه امور روزمره زندگی جایگاهی برای خود پیداکرده و به‌تبع آن مقادیر بسیار زیادی گازهای گلخانه ای به اتمسفر وارد شده است.
گازهای گلخانه ای با به دام انداختن گرما باعث افزایش دمای متوسط کره زمین می شوند. گرمایش جهانی یکی از علائم تغییر اقلیم است. این تغییرات آب و هوایی نه‌تنها باعث افزایش میانگین دمای زمین، بلکه رویدادهای شدید آب و هوایی، تغییر جمعیت و زیستگاه های حیات‌وحش، افزایش سطح آب دریاها و طیف وسیعی از تأثیرات دیگر را شامل می شود.
منابع تجدیدپذیر مانند هر منبع انرژی توافقات و بحث های مربوط به خود را دارند. یکی از آن‌ها بر تعریف انرژی پاک متمرکز است. به‌طور دقیق، انرژی پاک همان چیزی است که شما فکر می‌کنید: به‌طور دائمی در دسترس است، یا به گفته اداره اطلاعات انرژی ایالات‌متحده، “تقریباً تمام‌نشدنی” است.
منابع انرژی پاک
برق‌آبی:
قرن هاست که مردم از انرژی جریان رودخانه ها استفاده می کنند و از سدها برای کنترل جریان آب استفاده می کنند. برق آبی بزرگترین منبع انرژی پاک در جهان است و چین، برزیل، کانادا، ایالات‌متحده و روسیه بزرگترین تولید کنندگان برق‌آبی در دنیا هستند. درحالی‌که ازنظر تئوری انرژی آبی یک منبع پاک انرژی است که منابع آن توسط باران و برف شارژ می شود، اما چندین اشکال نیز دارد.
سدهای بزرگ می توانند اکوسیستم رودخانه ها و مراتع اطراف را مختل کنند، به حیات‌وحش آسیب برسانند و حتی ساکنان را آواره کنند. تولید برق‌آبی در برابر تجمع گل‌ولای آسیب‌پذیر است (می تواند ظرفیت سد را به خطر بیاندازد و به تجهیزات نیز آسیب برساند. خشک‌سالی نیز یکی دیگر از مواردی است که می تواند مشکلاتی را برای تولید این انرژی ایجاد کند. بر اساس مطالعه ای در سال ۲۰۱۸ در غرب ایالات‌متحده صورت گرفت، انتشار دی‌اکسید کربن در طول یک دوره ۱۵ ساله ۱۰۰ مگاتن بیشتر از حد معمول بود، زیرا خدمات شهری در این مدت به دلیل خشک‌سالی به زغال‌سنگ و گاز تبدیل شد. حتی نیروی برق‌آبی با ظرفیت کامل (بدون بهره گیری از موارد دیگر) مشکلات مربوط به انتشار گازهای گلخانه ای خود را دارد، زیرا مواد آلی پوسیده در مخازن متان آزاد می کنند.
سدها تنها راه استفاده از آب برای برق نیستند: پروژه‌ه ای انرژی جزر و مد و موج در سراسر جهان باهدف ضبط ریتم طبیعی اقیانوس انجام می شود. پروژه های انرژی دریایی در حال حاضر ۵۰۰ مگاوات برق تولید می کنند، کمتر از یک درصد از کل انرژی پاک، اما پتانسیل آن بسیار بیشتر است. برنامه‌هایی مانند جایزه Saltire اسکاتلند نوآوری را در این زمینه تشویق کرده است.
باد:
استفاده از باد به‌عنوان منبع انرژی بیش از ۷۰۰۰ سال قدمت دارد. در حال حاضر، توربین های بادی تولیدکننده برق در سراسر جهان در حال تکثیر هستند و چین، ایالات‌متحده و آلمان بزرگترین تولیدکنندگان انرژی بادی در جهان هستند. از سال ۲۰۰۱ تا ۲۰۱۷، ظرفیت تجمعی باد در سراسر جهان از ۲۳،۹۰۰ مگاوات به بیش از ۵۳۹،۰۰۰ مگاوات افزایش‌یافته است، یعنی بیش از ۲۲ برابر.
برخی از مردم ممکن است به‌ظاهر توربین های بادی سروصدای تولیدی آن ها اعتراض کنند، اما انرژی باد، که قیمت آن در حال کاهش است، منبعی بسیار ارزشمند برای تولید انرژی پاک است. بیشترین نیروگاه های بادی از توربین های خشک استفاده می کنند (در نواحی خشک و بیابانی)، اما نیروگاه های فراساحلی نیز وجود دارند، که بیشترین آن ها در انگلستان و آلمان است. اولین نیروگاه بادی دریایی ایالات‌متحده در سال ۲۰۱۶ در رود آیلند افتتاح شد و دیگر پروژه‌های فراساحلی در حال افتتاح هستند. یکی دیگر از مشکلات توربین های بادی این است که آن ها برای پرندگان خطرناک هستند و سالانه صدها هزار پرنده را می‌کشند.
خورشیدی:
انرژی خورشیدی یکی از راحت ترین و در دسترس ترین انواع روش های تأمین انرژی است که می تواند روی پشت‌بام‌های خانه یا در مزارع مقیاس بزرگ نصب شود. در دهه ۲۰۰۷ تا ۲۰۱۷، کل ظرفیت نصب‌شده جهان از صفحات خورشیدی به طرز چشمگیری ۴۳۰۰ درصد افزایش یافته است.
علاوه بر صفحات خورشیدی که نور خورشید را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل می کنند، نیروگاه های متمرکز انرژی خورشیدی (CSP) از آینه ها برای تمرکز گرمای خورشید استفاده می کنند و به جای آن از انرژی گرمایی استفاده می کنند. چین، ژاپن و ایالات‌متحده به‌عنوان کشورهای پیشرو در استفاده از انرژی خورشیدی شناخته می شوند، اما بااین‌حال انرژی خورشیدی هنوز راه طولانی در پیش دارد و هنوز حدود ۲ درصد از کل برق تولیدشده در ایالات‌متحده در سال ۲۰۱۷ را به خود اختصاص داده است. انرژی گرمایی خورشیدی نیز در سراسر جهان برای آب گرم استفاده می شود.
زیست‌توده:
انرژی زیست‌توده شامل سوخت های زیستی مانند اتانول و بیودیزل، چوب و ضایعات چوب، بیوگاز حاصل از محل دفن زباله و زباله های جامد شهری است. مانند انرژی خورشیدی، زیست‌توده نیز یک منبع انرژی انعطاف‌پذیر است که می تواند سوخت خودروها را تأمین کرده، ساختمان ها را گرم و برق تولید کند. اما منابع زیست‌توده آمیخته با مسائل متعددی هستند که در ادامه به آن ها اشاره‌شده است.
به‌عنوان مثال، منتقدان تولید اتانول بر پایه ذرت معتقد هستند که این کار باعث ایجاد رقابت ذرت در بازار مواد غذایی و صنایع تولید انرژی می شود و از همان شیوه های مضر کشاورزی که منجر به شکوفایی جلبک های سمی و دیگر خطرات زیست‌محیطی شده است نیز حمایت می کند. به‌طور مشابه، منتقدان هنوز در مورد ایده انتقال گلوله های چوبی از جنگل های ایالات‌متحده به اروپا برای تولید برق شک دارند. بااین‌حال، دانشمندان و شرکت های مختلف در حال کاربر روی روش های تبدیل مؤثرتر ذرت، لجن، فاضلاب و سایر منابع زیست‌توده به انرژی هستند.
زمین‌گرمایی:
هزاران سال است که در برخی کشورها برای پخت‌وپز و گرمایش از این نوع انرژی استفاده می شود، انرژی زمین‌گرمایی از گرمای داخلی زمین به دست می آید. در مقیاس بزرگ، مخازن زیرزمینی بخار و آب گرم را می توان از طریق چاه هایی به عمق یک مایل (یا بیشتر) عبور داد. در مقیاس کوچک تر، برخی از ساختمان ها دارای پمپ های حرارتی زمین‌گرمایی هستند که از اختلاف دمای چند فوت زیرزمین برای گرمایش و سرمایش استفاده می کنند. برخلاف انرژی خورشیدی و باد، انرژی زمین‌گرمایی همیشه در دسترس است، اما عوارض جانبی دارد که باید مدیریت شوند، مانند بوی فاسد تخم‌مرغ که می تواند به دلیل تولید سولفید هیدروژن باشد.
اقیانوس:
دو نوع انرژی حرارتی و مکانیکی می تواند توسط اقیانوس ها تولید شود. انرژی حرارتی اقیانوس از اختلاف دمای سطح آب ناشی می شود و انرژی مکانیکی نیز با استفاده از جزر و مد ناشی می شود.
فواید:
برخلاف سایر انواع انرژی پاک، انرژی امواج قابل پیشبینی است و برآورد میزان انرژی تولیدشده توسط آن بسیار آسان است. این نوع انرژی دارای فراوانی مناسبی است؛ پرجمعیت ترین شهرهای دنیا نزدیک اقیانوس ها و بندرها هستند و استفاده از این انرژی را برای مردم محلی آسان تر می کند. پتانسیل انرژی موج یک منبع انرژی شگفت‌انگیز است که هنوز استفاده نشده است و توانایی تولید ۲۶۴۰ تراوات ساعت در سال را دارد. این در حالی است که فقط ۱ تراوات ساعت در سال می تواند برق حدود ۹۳،۸۵۰ خانوار متوسط ایالات‌متحده تامین کند.
محدودیت های کنونی:
کسانی که در نزدیکی اقیانوس زندگی می کنند قطعاً از انرژی امواج بهره مند می شوند، اما کسانی که در نواحی خشک زندگی میکنند به این انرژی دسترسی ندارند. یکی دیگر از معایب انرژی اقیانوس این است که باعث تخریب اکوسیستم های ظریف اقیانوس می شود. اگرچه این منبع انرژی بسیار تمیز است، اما برای بهره برداری از این انرژی باید ماشین آلات بزرگی در مجاورت اقیانوس ساخته شود، که می تواند باعث اختلال در کف اقیانوس و زندگی دریایی که در آن زندگی می کند، شود. یکی دیگر از عواملی که باید در مورد این انرژی ذکر شود، تغییرات آب و هوایی است؛ زمانی که هوا نامساعد است، امواج تغییر کرده و در مقایسه با امواج معمولی انرژی کمتری تولید می کنند.
هیدروژن
از آنجا که هیدروژن آزادانه در طبیعت وجود ندارد و فقط از منابع دیگر انرژی تولید می شود، به عنوان حامل انرژی شناخته می شود. هیدروژن یک سوخت تمیز است و هنگامی که با اکسیژن در یک پیل سوختی ترکیب می شود، گرما و برق را تنها با بخار آب به عنوان محصول جانبی تولید می کند.
هیدروژن را می توان مستقیماً از سوخت های فسیلی یا زیست توده تولید کرد، یا می توان با عبور الکتریسیته از آب، آب را به اجزای تشکیل دهنده آن (هیدروژن و اکسیژن) تجزیه کرد.
امروزه حجم زیادی از هیدروژن تولیدی از طریق ریفورمینک گاز طبیعی حاصل می شود. این درحالی است که خود گاز طبیعی در حال حاضر به عنوان سوخت مصرف می شود و گران قیمت نیز است. از طرف دیگر گاز طبیعی یک سوخت فسیلی محسوب می شودکه منجر به تولید گاز دی اکسیدکربن می شود. هیدروژن نسبت به وزن خود انرژی بسیار بالایی دارد، اما برای حجم آن انرژی بسیار کمی دارد، بنابراین برای ذخیره و حمل و نقل آن به فناوری جدیدی نیاز است. و فناوری پیل سوختی هنوز در مراحل اولیه توسعه است و نیاز به بهبود کارایی و دوام دارد. یکی دیگر از عواملی که به‌عنوان محدودیت در استفاده از این انرژی باید ذکر کرد، مسائل مربوط به ایمنی است چراکه حضور اکسیژن و هیدروژن در کنار هم باعث ایجاد انفجار خواهد شد و بسیار خطرناک است.
راه های افزایش انرژی پاک
شهرها، ایالت‌ها و دولت‌های فدرال در سراسر جهان سیاست‌هایی را باهدف افزایش انرژی پاک وضع میکنند. حداقل ۲۹ ایالت ایالات‌متحده استانداردهای سبد تجدیدپذیر را تعیین کرده‌اند، سیاست هایی که درصد خاصی از انرژی را از منابع تجدیدپذیر اجباری می کند، بیش از ۱۰۰ شهر در سراسر جهان در حال حاضر دارای حداقل ۷۰ درصد انرژی پاک هستند و برخی دیگر نیز تعهد می دهند که به ۱۰۰ درصد برسند. سیاست های دیگری که می تواند رشد انرژی پاک را تشویق کند شامل قیمت گذاری کربن، استانداردهای مصرف سوخت و استانداردهای بهره وری ساختمان است. شرکت ها نیز در حال تغییر هستند و در سال ۲۰۱۸ مقادیر زیادی انرژی پاک خریداری کردند.
منابع:
https://www.nationalgeographic.com/
https://www.energy.gov
https://www.eia.gov
https://www.boem.gov
https://www.eia.gov
https://www.nrel.gov
