طلوع عصر نوین زمین در پرتو انرژی‌های پاك
طلوع عصر نوین زمین در پرتو انرژی‌های پاك
تحقیقات جدید دانشمندان از اخبار دلگرم‌كننده‌ای پیرامون تدارك نیازمندی‌های آینده انرژی زمین و به ویژه تأمین تقریبا یك كاسه آن از محل انرژی‌های پاك خبر می‌دهد كه در نوع خود ضمن نمایش پیشرفت‌های موجود و آینده در حوزه فناوری‌های انرژی محور، می‌تواند با رقم زدن اجتناب هر چه بیشتر ما از وابستگی به منابع انرژی و سوخت‌های پایان‌پذیر سیاره، فصل تازه‌ای از رویكرد اطمینان بخش به انرژی‌های تجدید شونده را نوید دهد.
چشم‌انداز این عصر جدید انرژی‌های پاك در حالی خود را پر رنگ‌تر جلوه می‌دهد كه براساس مطالعات جدید دانشمندان، جهان قادر است ظرف 20 تا 40 سال آینده به نحو تمام و كمالی با استفاده از انرژی پاك جان گرفته و دستیابی به مرز 100 درصدی تأمین نیازهای انرژی خودش از محل منابع تجدید شونده را رقم بزند. با این اوصاف و در سایه این عرضه و تدارك پاك و مطمئن و همچنین مساعی مشترك جهانی در جهت تثبیت نبض‌های حیاتی زمین، چه بسا دیدن طلوع عصر جدیدی از سیاره پایدار و تكریم زمین دور از انتظار نباشد.
http://img.tebyan.net/big/1390/01/63...0649218205.jpg
برای ورود به این بحث قابل تأمل و درك مرزهای درستی و پیامدهای نویدبخش تحقیقات جدید دانشمندان، بهتر است در بدو امر نگاهی به خروجی حوزه فناوری‌های انرژی بیندازیم؛ جایی كه با رصد اخبار گوناگون تازه‌های علم و فناوری به نظر می‌رسد با جریان بی‌پایانی از فناوری‌های حوزه انرژی‌های تجدید شونده روبه‌رو می‌شویم كه هدف طراحی همگی آنها همانند از شیر گرفتن كودكان در دور كردن هر چه بیشتر ما از اتكا به سوخت‌های فسیلی و نهایتا بهبود و ترقی سلامت سیاره خلاصه شده است. اما نكته مهم اینجاست كه همان قدر كه چنین دستاوردها و توسعه‌هایی اهمیت دارند، لازم است این قبیل فناوری‌ها تأثیرگذار بوده و علاوه بر داشتن قابلیت افزارمندی و به اجرا درآمدن از كاركردی در مقیاس طبیعی و بزرگ نیز برخوردار باشند. در واقع آنچه این قبیل نوآوری‌های فناورانه حوزه انرژی‌های پاك به شدت از كمبود آن رنج برده‌اند وجود طرح و نقشه‌ای برای به انجام رساندن و عملیاتی كردن آنها در مقام یك كار خطیر و برجسته بوده است. اما گویا اكنون و با انتشار نتایج تحقیقات محققان دانشگاه‌های استنفورد و دیویس كالیفرنیا با سناریوی متفاوتی روبه‌رو هستیم كه براساس آن می‌توان دنیا را به طور تمام و كمالی به سمت منابع انرژی پاك و تجدید شونده تغییر مسیر داد و بخش جالب قضیه آنجاست كه به ادعای محققان این مهم می‌تواند ظرف 20 تا 40 سال و با استفاده از همین فناوری در دسترس امروزی و با صرف هزینه‌هایی كارامدتر در قیاس با انرژی‌های مبتنی بر سوخت‌های فسیلی به انجام رسد.
كلید تغییر زمین در ید قدرت برق
محققان در تحقیقات خود نه تنها فناوری‌های مورد نیاز برای دستیابی به این هدف بزرگ را مورد ارزیابی قرار داده‌اند، بلكه هزینه‌ها، مواد و مقدورات لازم برای تبدیل و برگرداندن سیاره به سمت منابع انرژی تجدید شونده را نیز ارزیابی و سنجیده‌اند. در همین رابطه طرح و نقشه گروه بر این مهم استوار بوده كه باید دنیا را به نحو غالب و برجسته‌ای در حال كاركرد و فعالیت بر پایه نیروی برق در نظر گرفت و این اتكای الكتریسته‌ای باید به نحوی باشد كه 90 درصد آن از محل انرژی‌های باد و خورشیدی سرچشمه بگیرد. باقی انرژی مورد نیاز برای توانبخشی به دنیا نیز از محل منابع حرارت زمین مركزی و برق آبی تدارك خواهد شد كه هر یك سهمی تقریبا 4 درصدی را فراهم می‌كنند و در همین حال نیروی امواج و نیروی جزر و مدی نیز سهم كمكی خود را برای 2 درصد باقیمانده ادا خواهند كرد. این تقسیم بندی و بودجه‌گذاری برای تأمین برق مورد نیاز دنیا در حالی عنوان می‌شود كه طبق این برنامه برای مواردی نظیر نیازهای انرژی ترابری و حمل و نقل دنیا، خودروها، كامیون‌ها، موتورسیكلت‌ها، كشتی‌ها و قطارها توانبخشی توسط برق و پیل‌های سوختی هیدروژنی صورت خواهد گرفت و البته درخصوص ناوگان هوایی و هواپیماها نیز سوخت هیدروژن مایع درنظر گرفته شده است. در واقع فرآیندهای تجاری نیز با استفاده از برق و هیدروژنی توانبخشی می‌شوند كه خود با استفاده از نیروی برق تولید خواهد شد. در این میان خانه‌های ما با در پیش گرفتن روال دیگری از مصرف گاز طبیعی و زغال سنگ در اجاق‌ها و گرم كن‌های پر طرفدار رایج اجتناب خواهند كرد و از آبی بهره‌مند می‌شوند كه توسط خورشید از قبل حرارت یافته است.
موضوع قابل توجه و البته مهمی كه در طراحی و سپس پیاده‌سازی چنین برنامه كلانی مطرح می‌شود بحث كمیت‌یابی مقتضیات و برآوردهای زمانی آن است و از همین‌رو محققان این پروژه تحقیقاتی نیز معترفند قصدشان تعیین كمیت و كیفیت موارد لازم و اساسی به منظور جانشین‌سازی زیرساخت‌های فعلی انرژی دنیا با یك زیرساخت انرژی واقعا پاك و پایدار ظرف بازه زمانی 20 تا 40 سال است كه صدالبته تمامی اهداف و مقاصد ممكن ضمن آن لحاظ شده باشد. به اعتقاد محققان برای نیل به اهداف نهایی برنامه، این نقشه لازم است تمامی تولیدات جدید انرژی تا سال 2030 به نحوی صورت گیرند كه همگی آنها از نیروی باد، آب و خورشید منشأ گرفته باشند و همچنین تا سال 2050 تمامی تولید انرژی از پیش موجود دنیا دستخوش تغییر و تبدیل مورد نظر این برنامه شود. البته همه این بایدها در حالی مطرح می‌شود كه در نتیجه آن و به ادعای محققان می‌توان زندگی میلیون‌ها نفر از ساكنان زمین را تنها به واسطه كاهش رخ داده در میزان آلودگی هوا و همچنین كاهشی 30 درصدی در تقاضای جهانی انرژی نجات داد؛ چرا كه در سایه تغییر و تبدیل ماهیت فرایندهای احتراقی به سمت فرآیندهای كارآمدتر پیل‌های سوختی هیدروژنی و برقی ضمن حفظ پایداری محیط زیست می‌توان به پایین نگاه داشتن هزینه چنین تغییر و تبدیلی نیز كمك كرد. چشم‌انداز نویدبخش به ثمر نشستن نتایج عمومی این برنامه زمانی جالب‌تر می‌شود كه بدانیم وقتی عملا پای محاسبه تمامی هزینه‌های جامعه ـ از جمله هزینه‌های پزشكی ـ ناشی از ساختارهای فعلی سوختی به میان می‌آید، هزینه چنین برنامه‌ای با آنچه امروزه تجربه می‌كنیم نسبتا مشابه است.
ماهیت چالش برانگیز خورشید و باد
محققان برای فائق آمدن بر مشكل تغییرپذیری باد و خورشید و اطمینان یافتن از وجود یك پایگاه بارگیری انرژی معتبر و مورد اطمینان برای رسیدن به هدف تأمین 100 درصدی نیاز انرژی از محل انرژی پاك به راهكار جالب توجهی اشاره می‌كنند و معتقدند منابع انرژی باد، آب و خورشید را می‌توان به نحوی با هم تركیب و متحد كرد كه به شكل كالای واحدی ارائه شود، همچنان كه عموما نیز از آنها به صورت ابر و باد و مه و خورشید و گروهی هم‌صدا تعریف می‌شود. به بیان ساده‌تر باید در نظر گرفت خورشید در خلال روز به اوج خود می‌رسد و بعد از آن باد را داریم كه عموما در شب به اوج قدرت خود می‌رسد و نیروی برق آبی نیز می‌تواند برای پر كردن فاصله و وقفه‌های موجود بین این دو استفاده شود.http://img.tebyan.net/big/1390/01/41...1197160247.jpg
نكته جالب دیگری كه این برنامه مدنظر قرار داده موضوع پیش‌بینی و لحاظ كردن ارتباط و تماس مناطق گوناگون به لحاظ جغرافیایی با استفاده از خطوط انتقال دور برد برای غلبه بر كمداشت‌های انرژی در یك ناحیه معین است. براین اساس چنانچه شرایط تولید انرژی باد یا خورشید در منطقه‌ای مخصوص در یك روز معین و فرضی ضعیف باشد، برنامه می‌تواند با اتصال دادن سایت‌هایی با پراكنش گسترده امكان تأمین انرژی برق را از چند صد كیلومتر دورتر و جایی كه خورشید در حال درخشش یا باد در حال وزیدن است برای آن ناحیه محروم فراهم كند. در این میان و به‌رغم نمایش به‌كارگیری و مهار كردن كاركردهای بالقوه این قبیل انرژی‌ها در ایجاد یك شبكه انتقال مطلوب انرژی برق باید به این نكته مهم نیز توجه داشت كه با فرض وجود سامانه‌ای كه صددرصد از باد، آب و خورشید متشكل است نمی‌توانیم متدهای معمول را برای تطبیق دادن عرضه و تقاضا مورد استفاده قرار داد. در واقع مجبور به داشتن گزینه‌ای هستیم كه در حال حاضر بین اصحاب دانشگاهی و دولت‌ها از آن با عنوان فرا شبكه یاد می‌شود و طی آن انتقال دور برد واقعی و مدیریت واقعا مطلوب تولید، عرضه و مصرف برق مطرح می‌شود. به اعتقاد كارشناسان در مواردی مثل موضوع افت قیمت در اثر كاهش تقاضا در برابر عرضه برق نیز می‌توان انرژی برق را به محل مصرف دیگری و مثلا برای تولید هیدروژن جهت بخش‌های صنعتی و حمل و نقل هدایت كرد و همچنان كه امروزه نیز رایج است از موضوع قیمت‌گذاری می‌توان برای كنترل اوج تقاضاها استفاده كرد.
انعطاف‌پذیری در كاربرد مواد و مصالح
موضوع مهم دیگری كه در راه‌اندازی شبكه‌های بزرگ تولید انرژی پاك باید مورد توجه قرار داد بحث مواد و مصالح به كار رفته است. در حالی كه ساخت و ساز در مقیاس بزرگ نیروگاه‌های برق بادی و خورشیدی نیازمند مقادیر عظیمی از مواد و مصالح است، اما محققان دریافته‌اند كه حتی مواد كمیاب همچون پلاتینیوم و فلزات كمیاب زمین نیز در مقادیر كافی در دسترس هستند و از این بابت می‌توان با دغدغه كمتری برای تحقق بخشیدن به نقشه‌های بزرگی نظیر چرخش كامل به سمت انرژی پاك گام برداشت. ضمن این كه به اعتقاد محققان موضوع بازیافت نیز می‌تواند برای بسط و گسترش بیشتر برنامه مورد استفاده واقع شود. به عنوان نمونه دیده می‌شود كه مواد و مصالح مختلفی برای ساخت سلول‌های خورشیدی وجود دارند ولی در عوض انتخاب‌های زیادی نیز برای جایگزینی مطرح است. در مورد انرژی باد اما مواد و مصالح عمده در بتن و فولاد خلاصه می‌شود كه كمبودی نسبت به این مواد وجود ندارد.
اعداد و ارقام یك برنامه كلان انرژی
اگر می‌خواهید بدانید برای فراهم كردن تمامی 100 درصد نیاز انرژی دنیا از محل انرژی پاك به چه تعداد نصب و راه‌اندازی توربین‌های بادی، نیروگاه‌های خورشیدی، سلول‌های فتوولتائیك سقف‌پوش‌ها، تأسیسات انرژی حرارت زمین مركزی، برق آبی، جزر و مدی و امواجی نیاز خواهد بود، محققان این محاسبات را انجام داده‌اند. آنها دریافته‌اند كه 4/0 درصد از اراضی خشكی دنیا مورد نیاز خواهد بود كه البته بخش‌اعظم آن مصروف انرژی خورشیدی است و همچنین فضاسازی‌های بین نصب‌ها و تأسیسات كه بیشتر مصروف بخش توربین‌های بادی می‌شود و رقمی معادل 6/0 درصد دیگر را نیز باید به آن اضافه كرد كه می‌تواند برای مقاصد و اهداف دیگر استفاده شود. البته بخش عمده خشكی واقع میان توربین‌های بادی برای سایر مصارف نظیر مراتع و چراگاه‌ها یا مزارع قابل دسترس خواهد بود. در این میان ذكر این نكته جالب توجه است كه به گفته محققان ردپای عملی و واقعی مورد نیاز توسط بخش توربین‌های بادی برای توانبخشی نیمی از انرژی مورد نیاز دنیا كمتر از مساحت محله منهتن نیویورك خواهد بود.http://img.tebyan.net/big/1390/01/23...5073143202.jpg
با این اوصاف و به‌رغم چشم‌انداز نوید بخش چرخش كامل زمین به سمت بهره‌گیری از انرژی پاك و گام نسبتا مهمی كه این پروژه تحقیقاتی در نزدیك ساختن هر چه بیشتر مفهوم دوری كامل از انرژی‌های فسیلی محور و خارج كردن بحث انرژی‌های پاك از یك مفهوم لوكس برداشته است، اما همسو با خود محققان باید اعتراف كرد راه درازی پیش روی همه ما برای تحقق كامل برنامه كلان انرژی پاك گسترده است؛ هر چند محققان معتقدند برنامه آنها شدنی و امكان‌پذیر است. این باور محكم در حالی است كه برای تحقق كامل این برنامه و از قبل چیزی در حدود 70 درصد از منابع برق آبی مورد نیاز موجود است ولی تنها حدود یك درصد از توربین‌های بادی مورد نیاز و حتی درصد كمتری از بخش مربوط به نیروگاه‌های خورشیدی از قبل مهیا است. از این رو این برنامه بزرگ توسعه واقعا مستلزم نوعی تغییر و دگرگونی در مقیاس بزرگ است به نحوی كه برخی صاحب‌نظران می‌گویند چنین پروژه قابل ملاحظه‌ای نیازمند تلاش و همتی در حد و قواره پروژه ماه آپولو یا ساخت سامانه بزرگراهی بین كشوری است؛ اما با وجود ابعاد گسترده و لزوم اقداماتی تا این حد جدی كارشناسان آن را بدون حتی برخورداری یا انتظار كشیدن فناوری‌های نوین امكان‌پذیر و عملی می‌دانند و معتقدند اكنون و در شرایط موجود جهان ما واقعا نیازمند تصمیم‌گیری جمعی با هدف واحدی هستیم كه پیروی آن به عنوان یك جامعه جهانی و مسوولیت‌پذیر برای یك سیاره پایدار و زمین سبز رفتار كنیم.
فراوری : محسن مرادیبخش دانش تبیان
