از عمق زمین تا آن سوی ستاره‌ها

مهدی برزین- انرژی برای جهان امروز همه چیز است، هر لامپی که روشن می شود تا هر چرخی که می چرخد و همین نشریه که شما می خوانید!

تا پیش از عصر صنعت، آدمی هر چه تلاش کرد از آسیاب بادی و آبی و منجنیق فراتر نرفت، زورش نرسید! اما ذغال سنگ و بعد از آن نفت، ورق را چرخاند. وقتی هم که رابطه کاه و کهربا را کشف کرد دیگر یکسره مسیرش عوض شد، امروز هر چه داریم سر در سفره منابع انرژی جدیدی دارد. البته اولین توربین بادی که سال ۱۸۸۸ در آمریکا توسط یک کشاورز ساخته شد، همین حالا هم جزو منابع مهم تولید برق در اروپا و آمریکا به شمار می رود. اما امروز به مدد فناوری و تحقیقات متنوع ، نسل جدیدی از منابع انرژی یا روش های نوین استحصال انرژی در حال ظهور و تجاری سازی هستند.

ارزان و در دسترس بودن سوخت های فسیلی در چند قرن گذشته، به توسعه صنعتی و بالا رفتن کیفیت زندگی با تولید و درآمد بیشتر منجرشد ولی آلودگی های زیست محیطی و افزایش گازهای گلخانه ای نفس آدم را برید. برای مثال شهر اصفهان را ببینید،مهناز دانشور و محمدرضا عبودی کارشناسان ارشد جی آی اس در تحقیقی نشان دادند که چگونه با کاهش پوشش گیاهی و توسعه کاربری های مسکونی و تجاری یا گسترش کارخانه های آلاینده و ترافیک اتومبیل ها، خوشه های داغ در مقابل خوشه های خنک کاهش پیدا کرده است. حالا کشورهای مختلف در اجلاس جهانی آب و هوا تعهد داده اند از میزان تولید کربن خود بکاهند، این یعنی مصرف کمتر سوخت فسیلی و افزایش استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر.

اما چه منابعی برای جایگزینی در اختیار انسان قرار دارد؟

تا سال‌ها انرژی هسته ای به عنوان امید اول شناخته می‌شد اما کمبود منابع و مشکلات زیست محیطی حداقل گسترش آن را اروپا با کندی روبروکرده است در مقابل تحقیقات بر روی همجوشی هسته ای که به مراتب پاکتر از شکافت هسته ای است، ادامه دارد و احتمال دارد تا پایان ۲۰۳۰ اولین نمونه صنعتی آن ساخته شود. حضور سایت هسته ای نطنز در اصفهان هم با تکیه بر دانش بومی راه را برای تحقیقات وسیعتر در مورد انرژی هسته ای و صورت های پاکتر آن گشوده است.

به جز توربین های بادی معمولی، نسل جدیدی از توربین های بادی شهری ساخته شده که در مقیاس کوچک در کنار بزرگراه‌ها نصب می‌شوند و ترکیبی از برق فوتوولتاییک و برق بادی را تولید می‌کنند. در حالت عادی هر کدام از آنها می‌تواند برق یک خانه مسکونی را تامین کند. انرژی جزر و مد دریا برای انسان چیز جدیدی نیست، در قرون وسطی هلند از این انرژی برای چرخاندن آسیاب استفاده می کرد اما در قرن بیستم، ماشین‌های جزر و مدی کوچکی برای تولید برق ساخته شد.

این انرژی تنها در سواحلی که جزر و مد بالایی دارند، قابل استفاده است. نسل جدیدی از نیروگاه ها هم با نیروی جزر و مد ساخته شده که در عمق دریا و صورت ثابت در حال کار هستند. نامزد بعدی انرژی تجدیدپذیر روزها بالای سر ماست، شب‌ها هم بالای سر بقیه! به یک معنا بیشتر انرژی موجود در کره زمین مستقیم و غیر مسنقیم از خورشید تامین می شود، از همه گیاهان بگیر تا ایجاد باد بر اثر اختلاف دما و سوخت فسیلی.

اما انرژی خورشیدی در دو صورت فوتوولتاییک و حرارتی مورد استفاده گسترده قرارگرفته و هر روز با به صرفه ترشدن آن، شاهد رشد آن در پشت بام‌ها، معابر و دشت‌ها هستیم. برای مثال شهرداری اصفهان با ساخت یک مزرعه فوتوولتاییک ۱۰۰ کیلوواتی و استفاده از آبگرم کن‌های خورشیدی در اماکن عمومی، پیشرو این امر در کشور است.

پیش بینی شده تا ۲۰۲۰ می‌توان سالانه ۶۰۰ گیگاوات برق از راه سلول های خورشیدی به دست آورد. استفاده از انرژی حرارتی خورشید با ساخت کوره های حرارتی آغاز شد و اکنون یکی از راه های ارزان و به صرفه برای تولید حرارت مستقیم در نیروگاه ها، آب گرم کن ها، آب شیرین‌کن ها و صنایع ذوب فلز است. کالکتورها به صورت هوشمند نور خورشید را دنبال و به تشعشع نقطه ای تبدیل می کنند یا روغن صنعتی را در لوله ها داغ می کنند. البته اماکن دولتی اصفهان مثل استانداری قدم‌هایی در این زمینه برداشته اند و آب گرم مورد نیاز را از انرژی حرارتی خورشید تامین می کنند. هرچند سال‌هاست که فضولات و زباله ها منبع تولید گاز متان هستند، لجن‌هایی که در جریان تصفیه فاضلاب به دست می‌آیند یا زایدات کشاورزی و حیوانی، همه را می‌توان به انرژی تبدیل کرد. ابداع روش‌های نوین استفاده از زیست توده در حجم بالا می‌تواند هم شر زباله ها را کم کند، هم انرژی لازم برای مصارف خانگی یا شهری را فراهم کند. مدیریت پسماند در اصفهان نیز باید در ادامه تولید کمپوست از ضایعات شهری به سمت تولید سوخت پاک از پسماند برود.

انرژی زمین گرمایی هم چیزغریبی نیست، اصلش همان چشمه‌های آب گرم است که می‌توان با استفاده از آن در عمق پایین، بخار لازم برای توربین بخاری را فراهم کرد. کشورهای اسکاندیناوی بیشتر بر این موضوع سرمایه گذاری کرده اند. بعضی دانشمندان طرح‌های نظری برای استفاده از عدسی‌های عظیم خورشیدی فراتر از جو زمین را داده اند که در صورت صرفه اقتصادی در بلندمدت مورد استفاده قرارخواهد گرفت.

تولید اتانول از ضایعات نیشکر یا استفاده از روغن‌های گیاهی برای سوخت یکی دیگر از منابع تجدیدپذیرشناخته شده که ایالات متحده و برزیل بر روی آن سرمایه گذاری بالایی کرده اند. درحالی که محور تاریخی اصفهان قراراست عاری از ترافیک آلاینده باشد، طرح ماشین هایی با پایه سوخت های متناسب با زیست بوم مثل اتانول می تواند راه گشا باشد. به تازگی یک شرکت دانش بنیان در شهرک علمی تحقیقاتی اصفهان اقدام به تولید اتانول از ضایعات خرما با ظرفیت ۵۰۰ تن در سال کرده است.

اما هنوز هم چشم انداز چندان دلپذیر نیست، پیش بینی شده تا ۲۰۴۰ ، ذغال سنگ با تولید ۳۰ درصد کل انرژی جهان هنوز منبع اول تولید انرژی و همچنین آلاینده باشد. انرژی هسته ای تنها ۱ درصد رشد کند و انرژی برق آبی هم ۱ درصد کاهش!

اما سهم باد و زیست توده و گاز طبیعی بیشتر خواهد شد، افزایش تولید انرژی خورشیدی البته تلاش کشورهای بهره مند از آفتاب طولانی مدت را می طلبد، آفریقا و خاورمیانه ضمن برخورداری از ظرفیت بالا، نیاز شدیدی هم به منابع ارزان انرژی دارند.

چشم اسفندیار بیشتر انرژی های تجدیدپذیر، نحوه انتقال و ذخیره آن است، منابعی مثل خورشید و باد و امواج چون دارای تناوب هستند، باید در زمان تولید به صورت مازاد آن را ذخیره کرد. روش تبدیل انرژی به گاز هیدروژن که از تجزیه آب به دست می آید یا ذخیره در باطری ها از راه هایی است که محققان هنوز بر صنعتی سازی آن کار می کنند. دکتر مستاجران از دانشگاه اصفهان با همکاری ستاد توسعه فناوری انرژی‌های تجدیدپذیر در حال اجرای پروژه واحد خودکار۴۰کیلوواتی جمع‌آوری و ذخیره‌‌سازی حرارت خورشیدی در دمای بالا است.

یک پیامد ناخواسته استفاده از انرژی های نو، پراکندگی و توان پوشش مناطق کوچک و دور افتاده از سیستم انتقال انرژی مرکزی در بسیاری کشورهاست. نیروگاه های کوچک ترکیبی زیست توده و خورشیدی در کنار توربین های شهری می توانند به صورت مجزا بخش اعظم یا تمامی انرژی یک شهر کوچک یا روستا را تامین کنند. استفاده از آب گرمکن‌های خورشیدی و نیروگاه زیست توده در برخی روستاهای صعب العبور مثل کلوسی در فریدن باعث شده تا با جلوگیری از قطع درختان برای سوخت، با تامین آب گرم و گاز در زمستان زمینه برای ماندن اهالی و بهره گیری گردشگران از مزایای این انرژی های نو شده است.

گسترش استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر ضمن جلوگیری از هدر رفت منابع، به کاهش ضایعات و گازهای گلخانه ای، کمتر شدن آلودگی ها و پایین آمدن هزینه توسعه با بیشتر شدن دسترسی به تکنولوژی، خواهد انجامید. وقتی شهری مثل اصفهان به گفته رییس دانشکده بهداشت جزو ده شهر آلوده دنیاست، هزینه‌های زیادی فقط برای آثار بیماری‌های ناشی از آلودگی هوا می پردازد. ابتکار رییس سازمان محیط زیست می گوید که آلودگی هوا بر قیمت گذاری شهرهای گردشگری تاثیر دارد در حالی که اصفهان نیاز مبرم به گردشگر برای تامین اشتغال دارد.