انواع انرژی‌های تجدیدپذیر و نوین

با گسترش تکنولوژی و پیشرفت بشر و با توجه به منابع محدود انرژی‌های تجدید ناپذیر در جهان، امروزه و در دهه‌های اخیر بهره‌وری از انواع انرژی‌های تجدیدپذیر و نوین افزایش چشمگیری یافته و همواره کشورهای پیشرفته به دنبال استفاده از این منابع تجدیدپذیر برای تامین انرژی مورد نیاز خود هستند تا علاوه بر کاهش وابستگی به منابع سوخت‌های فسیلی بتوانند میزان آلاینده‌های ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی و گازهای گلخانه‌ای را به حداقل ممکن برسانند. این چالش‌های اخیر در اثر توسعه و پیشرفت فناوری باعث شده تا در زمینه‌ی انواع انرژی‌های تجدیدپذیر و نوین سرمایه گذاری شده و توجه ویژه‌ای شود.

انرژی‌های تجدیدپذیر چیست؟

تعریف منبع انرژی تجدیدپذیر “انرژی پایدار است، چیزی که نمی‌تواند تمام شود یا بی‌پایان است، مانند خورشید”. وقتی اصطلاح «انرژی جایگزین» را می‌شنوید، معمولاً به منابع انرژی تجدیدپذیر نیز اشاره دارد، همچنین انرژی تجدیدپذیر به معنای انرژی پایدار نیز بیان می شود و با انرژی‌های ناپایدار مانند گاز و نفت متفاوت می‌باشد. انرژی های تجدیدپذیر شامل آن دسته از انرژی‌هایی است که از منابع طبیعی (خورشید، باد، آب و زیست توده گیاهی یا حیوانی) به دست می‌آیند. بنابراین، ویژگی اصلی آنها نامحدود بودن و عدم تولید گازهای گلخانه‌ای است.

انرژی‌های نوین چیست؟

با پیشرفت بشر در حوزه‌های انرژی امروزه در حال پیدا کردن راه‌های نوین تولید انرژی به روش‌های جدید بدون نیاز به سوخت‌های فسیلی هستند. در این راستا دانشمندان در حال تحقیق و بررسی انرژی‌های نوین هستند که بعنوان یک انرژی تجدیدپذیر نوین مطرح می‌باشند. در اینجا این موارد را نام می‎‌بریم که در حال آزمایش و بررسی هستند و در آینده نچندان دور می‌توانند جایگزین انرژی‌های فسیلی گردند. این منابع انرژی نوین عبارتند از:

انواع انرژی‌های تجدیدپذیر

انرژی‌های تجدیدپذیر با توجه به نوع منبع تامین انرژی به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند. در اینجا انواع انرژی‌های تجدیدپذیر را بطور کامل شرح می‌دهیم بنابراین این انرژی عبارتند از:

1.پسماندهای زراعی

2.اتانول سلولزی

3.سوخت های جلبکی

4.فتوسنتز مصنوعی

5.پمپ حرارتی کمک خورشیدی

6.سامانه زمین گرمایی پیشرفته

1.انرژی خورشیدی:

انرژی خورشیدی فراوان ترین منبع انرژی است و حتی در هوای ابری نیز می توان از آن استفاده کرد. سرعت رهگیری انرژی خورشیدی توسط زمین حدود 10000 برابر بیشتر از میزان مصرف انرژی بشر است. فن‌آوری‌های خورشیدی می‌توانند گرما، سرمایش، روشنایی طبیعی، الکتریسیته و سوخت را برای بسیاری از کاربردها ارائه دهند. فناوری‌های خورشیدی نور خورشید را از طریق پنل‌های فتوولتائیک یا از طریق آینه‌هایی که تشعشعات خورشیدی را متمرکز می‌کنند به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.

اگرچه همه کشورها به یک اندازه از انرژی خورشیدی برخوردار نیستند، سهم قابل توجهی در ترکیب انرژی از انرژی مستقیم خورشیدی برای هر کشوری امکان پذیر است. هزینه تولید پنل های خورشیدی در دهه گذشته به شدت کاهش یافته است و آنها را نه تنها مقرون به صرفه بلکه اغلب ارزان‌ترین نوع برق کرده است. پنل‌های خورشیدی تقریباً 30 سال عمر می‌کنند و بسته به نوع ماده‌ای که در ساخت استفاده می‌شود، رنگ‌های مختلفی دارند.

2.انرژی باد:

انرژی باد، انرژی جنبشی هوای متحرک را با استفاده از توربین‌های بادی بزرگ که در خشکی (خشکی) یا در دریا یا آب شیرین (دریایی) قرار دارند، مهار می‌کند. انرژی باد برای هزاران سال مورد استفاده قرار گرفته است، اما فناوری‌های انرژی بادی خشکی و فراساحلی در چند سال گذشته برای به حداکثر رساندن الکتریسیته تولید شده با توربین‌های بلندتر و قطر روتور بزرگ‌تر، تکامل یافته‌اند.

اگرچه میانگین سرعت باد بسته به مکان به طور قابل توجهی متفاوت است، پتانسیل فنی جهان برای انرژی بادی از تولید برق جهانی بیشتر است و پتانسیل کافی در بیشتر مناطق جهان وجود دارد تا امکان استقرار قابل توجه انرژی بادی را فراهم کند. بسیاری از نقاط جهان دارای سرعت باد قوی هستند، اما بهترین مکان برای تولید نیروی باد گاهی اوقات نقاط دوردست هستند. نیروی بادی فراساحلی پتانسیل فوق العاده ای را ارائه می‌دهد.

3.انرژی زمین گرمایی:

انرژی زمین گرمایی از انرژی حرارتی قابل دسترس از داخل زمین استفاده می‌کند. گرما از مخازن زمین گرمایی با استفاده از چاه ها یا وسایل دیگر استخراج می‌شود. مخازنی که به طور طبیعی به اندازه کافی گرم و قابل نفوذ هستند، مخازن گرمابی نامیده می‌شوند، در حالی که مخازنی که به اندازه کافی گرم هستند اما با تحریک هیدرولیکی بهبود می‌یابند، سیستم های زمین گرمایی تقویت شده نامیده می‌شوند.

هنگامی که در سطح قرار گرفتند، می توان از سیالات با دماهای مختلف برای تولید برق استفاده کرد. فناوری تولید برق از مخازن هیدروترمال بالغ و قابل اعتماد است و بیش از 100 سال است که کار می‌کند.

4.انرژی برق آبی:

برق آبی انرژی آب را که از ارتفاعات بالاتر به پایین تر حرکت می کند مهار می‌کند. می‌توان آن را از مخازن و رودخانه‌ها تولید کرد. نیروگاه‌های آبی مخزنی به آب ذخیره شده در یک مخزن متکی هستند، در حالی که نیروگاه‌های برق آبی جریان رودخانه انرژی را از جریان موجود رودخانه مهار می‌کنند. مخازن برق آبی اغلب کاربردهای متعددی دارند تامین آب آشامیدنی، آب برای آبیاری، کنترل سیل و خشکسالی، خدمات ناوبری و همچنین تامین انرژی.

برق آبی در حال حاضر بزرگترین منبع انرژی‌های تجدیدپذیر در بخش برق است. این متکی بر الگوهای بارندگی به طور کلی پایدار است و می‌تواند تحت تأثیر منفی خشکسالی‌های ناشی از آب و هوا یا تغییرات اکوسیستم‌هایی باشد که بر الگوهای بارندگی تأثیر می‌گذارد. زیرساخت‌های مورد نیاز برای ایجاد نیروگاه آبی نیز می‌تواند به روش‌های نامطلوبی بر اکوسیستم‌ها تأثیر بگذارد. به همین دلیل، بسیاری از آبی های مقیاس کوچک را گزینه‌ای سازگارتر با محیط زیست و به ویژه برای جوامع در مکان های دوردست مناسب می‌دانند.

5.انرژی اقیانوس:

انرژی اقیانوس از فناوری‌هایی نشأت می‌گیرد که از انرژی جنبشی و حرارتی آب دریا (مثلاً امواج یا جریان‌ها) برای تولید برق یا گرما استفاده می‌کنند. سیستم‌های انرژی اقیانوسی هنوز در مراحل اولیه توسعه هستند، با تعدادی از نمونه‌های اولیه دستگاه‌های موجی و جریان جزر و مدی در حال بررسی هستند. پتانسیل نظری برای انرژی اقیانوس به راحتی از نیازهای انرژی فعلی انسان فراتر می‌رود.

6.انرژی حرارتی:

انرژی حرارتی ، انرژی داخلی موجود در یک سیستم در حالت تعادل ترمودینامیکی به دلیل دمای آن. انرژی حرارتی را نمی توان به راحتی انرژی سیستم‌هایی که در حالت تعادل ترمودینامیکی نیستند به کار مفید تبدیل کرد. به عنوان مثال، یک سیال در حال جریان یا یک جامد متحرک دارای انرژی است که می‌تواند در برخی وسایل مکانیکی مانند آسیاب بادی یا چرخ آبی به کار تبدیل شود، اما همان سیال یا جامد در حالت تعادل ترمودینامیکی با انرژی یکسان (مثل انرژی حرارتی) نمی‌تواند کاری انجام دهد مگر اینکه با ماده دیگری در دمای متفاوتی ترکیب شود، مانند موتور حرارتی.

7.انرژی زیست توده (بیومس):

انرژی زیستی از انواع مختلفی از مواد آلی به نام زیست توده مانند چوب، زغال سنگ، سرگین و سایر کودها برای تولید گرما و نیرو و محصولات کشاورزی برای سوخت‌های زیستی مایع تولید می‌شود. بیشتر زیست توده در مناطق روستایی برای پخت و پز، روشنایی و گرمایش فضا، عموماً توسط جمعیت فقیرتر کشورهای در حال توسعه استفاده می‌شود. سیستم‌های زیست توده مدرن شامل محصولات زراعی یا درختان اختصاصی، بقایای کشاورزی و جنگل‌داری و جریان‌های مختلف زباله‌های آلی است.

انرژی ایجاد شده از سوزاندن زیست توده باعث انتشار گازهای گلخانه‌ای می شود، اما در سطوح پایین‌تر از سوزاندن سوخت‌های فسیلی مانند زغال سنگ، نفت یا گاز. با این حال، انرژی زیستی تنها باید در کاربردهای محدود مورد استفاده قرار گیرد، با توجه به اثرات بالقوه منفی زیست محیطی مربوط به افزایش مقیاس بزرگ در مزارع جنگل و انرژی زیستی، و در نتیجه جنگل زدایی و تغییر کاربری زمین.

مطالب پیشنهادی:

بهترین برند پنل‌های خورشیدی

احداث نیروگاه خورشیدی+هزینه و درآمد

اینورتر چیست؟ کاربرد+نحوه کار

بازیافت پنل‌های خورشیدی

مزایای انرژی‌های تجدیدپذیر

برخی از مزایایی که انرژی‌های تجدیدپذیر برای مشاغل، افراد، دولت‌ها و کشورها به ارمغان می‌آورد را بررسی می کنیم بنابراین داریم:

قابلیت اطمینان، امنیت و انعطاف پذیری افزایش یافته است:

ایجاد شغل

کاهش انتشار کربن و آلودگی هوا

افزایش استقلال انرژی

افزایش قیمت

گسترش دسترسی به انرژی پاک

بهبود بهداشت عمومی

در دسترس بودن عرضه نامحدود

افزایش امنیت انرژی

فراگیرتر

معایب انرژی‌های تجدیدپذیر

انرژی‌های تجدیدپذیر به عنوان راه حلی برای نیازهای رو به رشد انرژی در جهان و ابزاری موثر در مبارزه با تغییرات آب و هوایی مورد استقبال قرار گرفته است. با این حال، پذیرش گسترده فناوری‌های سبز با موانعی مواجه است. معایب انرژی‌های تجدیدپذیر را می توان در شش حوزه اصلی خلاصه کرد که عبارتند از:

1.چالش‌های اقتصادی:  هزینه‌های اولیه بالا، تغییرپذیری بازار بر صورت‌حساب‌های انرژی، پویایی بازار کار، و هزینه‌های نگهداری مداوم.

2.محدودیت‌های تکنولوژیکی: متناوب بودن تأسیسات تولید انرژی‌های تجدیدپذیر، ظرفیت ذخیره‌سازی محدود، محدودیت‌های کارایی و نیاز به یکپارچگی منسجم.

3.محدودیت‌های جغرافیایی و طبیعی:  تنوع منابع، محدودیت‌های موقعیت جغرافیایی و رقابت برای منابع طبیعی.

4.اثرات زیست محیطی:  اختلال در اکوسیستم، کمبود منابع، آلودگی، زباله، استفاده از زمین و تعاملات تغییرات آب و هوا.

5.جنبه های اجتماعی و سیاسی:  ادراک عمومی، مسائل ژئوپلیتیکی و پیامدهای آن بر بازار کار.

6.مسائل سیاسی و نظارتی:  چالش‌ها با یارانه‌ها، مشوق‌ها، همکاری‌های بین المللی و چارچوب‌های نظارتی.

آیا انرژی‌های تجدیدپذیر همان انرژی پاک است یا سبز؟

اصطلاحات « انرژی سبز »، «انرژی پاک» و «انرژی تجدیدپذیر» اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شوند، اما تفاوت‌های اساسی بین آنها وجود دارد که عبارتند از:

1.انرژی پاک بدون انتشار الکتریسیته تولید می‌کند. با این حال، ساخت یا نگهداری آن گاهی اوقات می‌تواند “هزینه کربن” داشته باشد. به عنوان مثال، محیط‌های طبیعی برای ایجاد نیروگاه‌های برق آبی با سد باید پاکسازی شوند و کار برای ساخت آنها اغلب باعث انتشار کربن می‌شود.

2.انرژی سبز از منابع کاملاً طبیعی ناشی می‌شود که در ایجاد یا استفاده از آنها تأثیر زیست محیطی کم یا بدون تأثیر دارند.

3.هر دوی آنها می‌توانند تجدید پذیر باشند ، که در اصل به این معنی است که از منبعی می‌آیند که قابل تخلیه نیست.

بنابراین، در حالی که بیشتر منابع انرژی سبز تجدیدپذیر هستند، همه منابع انرژی تجدیدپذیر سبز در نظر گرفته نمی‌شوند.