انرژى خورشيدى

اين نوع انرژى در ضمن محدوديت‌هاى خاص خود، به‌صورت رايگان و اتمام‌ناپذير و همراه با کمترين ميزان آلودگى مى‌تواند در دسترس قرار گيرد. از جمله محدوديت‌هاى مربوط به آن تأثير عامل عرض جغرافيائي، وجود روزهاى ابرى و کاهش قدرت تشعشع خورشيد در سطح زمين است. همچنين چنانچه کشورى مثل آمريکا بتواند انرژى مورد نياز خود را از انرژى خورشيدى تأمين کند، کلکتورهاى (Collectors)، اين کشور به مساحتى معادل ۷ درصد خاک اين کشور جهت نصب نيازمند هستند*. افزون بر آن مشروط بر تحقق اين امر، تأمين اين مقدار انرژى به انبارهاى بسيار وسيع و تسهيلات عظيمى جهت انتقال نياز دارد. تمامى عوامل فوق باعث افزايش هزينه تأمين اين نوع انرژى به ميزان ۲ برابر هزينه تأمين انرژى فسيلى مى‌گردد. از ديگر ابعاد منفى کاربرد اين انرژي، نازيبا نمودن سقف منازل است (1) . . ذخيره و جمع‌آورى اين نوع انرژى علاوه بر تکنيک ساخت سقف‌هاى ويژه، با دو تکنيک يکى استفاده از سلول‌هاى فتوولتايک قادر به تبديل انرژى خورشيدى به‌طور مستقيم به انرژى الکتريکى هستند. در تکنيک دوم کنترل آينه‌هاى متعدد به‌منظور انعکاس نور خورشيد با روش رايانه‌اى توربين را به حرکت درمى‌آورد. نمونهٔ اين نوع تسهيلات در صحراى مژاوه (Mojave)، در لس‌آنجلس به‌کار گرفته شد (Wheeler & muuller.1986.P.299).


1 . Philip - Filner 'what it takes to trap solar Energy" The New York times Nov . 14. 1977.P.30

انرژى زمين‌گرمائى

اين انرژى نامحدود با حرارت ناشى از فعاليت آتشفشان‌ها مرتبط است و در نواحى پرحرارت ژئولوژيکى يافت مى‌شود. درجه حرارت ماگما در مواردى به بيش از ۵۰۰ درجه فارنهايت مى‌رسد. انرژى زمين‌گرمائى براى نخستين بار در سال ۱۸۹۰ در شهر بوئيس (Bois) آيداهو جهت تأمين آب گرم به کار گرفته شد(1).


1 . .J.partick Muffler "Geothermal energy" in lon C.Ruedisili and morris w. Firebogh.eds perspectives on Energy oxford University press 1982. p.470.


متداول‌ترين روش بهره‌بردارى استفاده از بخار طبيعى خشک مستقيم به‌منظور به حرکت درآوردن توربين است. در صورت اجازهٔ شرايط محيطى دو روش ديگر: يکى استفاده مستقيم از آبگرمکن‌هاى طبيعى ديگرى تزريق آب‌هاى سرد سطحى به درون مخازن گرم زيرزمينى اعمال مى‌شود. چشمه‌هاى آبگرم کاليفرنيا (Gyser) امکان استفاده از اين نوع انرژى را مهيا ساخته‌اند به‌طورى که نيروگاه‌هاى زمين حرارتى در اين ناحيه قادر به عرضهٔ شش درصد از کل الکتريسته موردنياز کاليفرنيا در سال ۱۹۹۰ بوده‌اند(2). اين نوع انرژى در حال حاضر بسيار فراوان است. به‌علاوه امکان دسترسى به ذخاير ناشناخته به وسيلهٔ ماهواره نيز وجود دارد. از مضرات آن مى‌توان ايجاد آلودگى‌هاى صوتي، بوى نامطلوب (Odor-Pollution)، آلوده کردن آب‌هاى محلى و نشست زمين را نام برد.


2 . Philip R. pryde Noncocventional Energy Resources wiley H. winston.1983. P.131.

انرژى باد

ناهمگنى در گرماى زمين و وجود خاصيت تعادل و ايستائي، باعث حرکت توده‌هاى هوا از مناطق پرفشار به‌سوى کم فشار مى‌شود.


انرژى که از باد حاصل مى‌شود معمولاً به‌صورت‌هاى انرژى جنبشي، انتقالي، و نوسانات مکانيکى جهت پمپ‌کردن مايعات، تبديل به انرژى الکتريسيته گرما و مواد سوختى کاربرد دارد.


بزرگترين آسياى بادى در سال ۱۹۷۹ در ارتفاعات کار وليناى شمالى با سرعتى معادل ۲۵ متر در ساعت به‌منظور تأمين سوخت ۵۰۰ منزل مسکونى احداث گرديد(1). اين نيروگاه به‌دليل عدم انجام محاسبه‌هاى صحيح پس از گذشت شش ماه تنها قادر به تأمين يک درصد از انرژى برآورده شده گرديد. در پى آن تأسيساتى در دههٔ ۱۹۸۰ در سانفرانسيسکو احداث شد.


استفاده از اين نوع انرژى در مناطقى که باد از جريان منظمى برخوردار است. به‌عنوان ارزان‌ترين، پرثمرترين نوع سوخت توصيه مى‌شود. کاربرد اين نوع انرژى همانند انرژى خورشيدى با سه مشکل عدم دسترسى مستمر به آن، دشوارى در انبار کردن و ذخيره‌سازى و قابليت انتقال مواجه است.


1 . Windmill Brings power to carolina mountain the New Yourk times July 12.1979.P.16

انرژى ناشى از مواد زايد زيستى

افزايش قيمت نفت و کمبود فضاى آزاد جهت رهاسازى زباله، باعث استفاده از اين نوع انرژى در اروپا شد. هر پاند زبالهٔ جامد به‌طور متوسط معادل ۵۰۰، BTU انرژى که برابر ۱۰ درصد ارزش گرمائى زغال‌سنگ است، توليد مى‌کند (Wheeler & muller.1986.P.304) مهمترين مزيت اين نوع انرژي، رهائى از مسئله زباله است. در آمريکا سالانه حدود ۱۵۰ ميليون تن ضايعات و زباله‌هاى جامد، مايع و گازى شکل توليد مى‌شود (Ibid). به‌علاوه هزينه‌هاى مربوط به توليد اين نوع انرژى نيز چندان بالا نيست و به حدود ۳۰ دلار به‌ ازاء هر تن زباله مى‌رسد(1).


1 . E.Milton Wilson and harvey M.Freeman "procssing enegy from waste" in Lon. C.ruedisili and morris W.firebagh eds perspective on energy oxford umiversity press. 1978. P.493.


فرآيند ايجاد انرژى نيز مشتمل بر عمل خشک کردن هوا دادن به‌منظور خروج رطوبت، و جداسازى اجزاء و ذرات غيرسوختنى سنگين در زباله است.


بزرگترين اين تأسيسات در آمريکا در سال ۱۹۸۴ در ميامى احداث گرديد. اين مجتمع قادر به فرآيندسازى يک ميليون تن زباله جامد به‌منظور توليد انرژى جهت تأمين سوخت ۴۵ هزار باب واحد مسکونى و يا معادل يک ميليون بشکه نفت است (Wheeler & muller.1986.P.30).


رويدادهاى فن‌آورى در بهره‌بردارى از اين نوع انژرى قابل توجه است. مهمترين آنها مشتمل بر تبديل زباله به سوخت‌هاى گلوله‌اى شکل و پودرهاى شيميائى مقاوم در برابر فساد و در حين حال قابل ذخيره است. همچنين چندين شرکت سرگرم بررسى اين نوع انرژى به‌منظور ايجاد سوخت مصنوعى هستند که قابل ادغام با سوخت‌هاى فسيلى باشد و باعث بقاء و دوام آن شود. اين سوخت تقريباً فاقد اثرات منفى زيست‌محيطى است.

انرژى الکتريکى

سوخت نيروگاه‌هاى برق از طريق توربين بخار و به‌وسيله انرژى فسيلي، مواد راديواکتيو و آب تأمين مى‌شود. استفاده از نيروى آب به‌دليل پرشدن درياچه سدها و خطر خشکسالى و همچنين مقررات زيست‌محيطى تا حدى با محدوديت روبه‌رو است. به همين ترتيب توربين‌هاى بخارى با استفاده از سوخت اتمى خطرات زيست‌محيطى دارند. بنابراين کاربرد سوخت‌ها فسيلى به‌خصوص زغال سنگ در راه‌اندازى اين نيروگاه‌ها، از اولويت برخوردار است. در آمريکا در سال ۱۹۸۳، ۷۳ درصد از انرژى الکتريکى به‌وسيلهٔ توربين بخار با استفاده از سوخت‌هاى فسيلي، ۱۴ درصد از طريق توربين‌هاى آبى و ۳ درصد به‌وسيلهٔ توربين بخار و با استفاده از سوخت اتمي، امکان‌پذير گرديد (Ibid. P.279). در عين حال مصرف پتانسيل آبى در جهان در سال ۱۹۹۱ معادل ۹/۱۹۵ ميليون تن بوده است. آمريکاى شمالى با رقم ۵/۵۲ در مرتبه نخست و آسيا و اقيانوسيه و آمريکاى لاتين هريک با رقم نزديک به ۵/۳۸ در مرتبه بعدى قرار دارند.


مکان‌گزينى نيروگاه‌هاى الکتريکى به نحوهٔ سوخت آنها بستگى دارند. استقرار نيروگاه‌هاى آپالاش آمريکا، سواحل خليج مکزيک، کلمبيا، بافالو، مينياپليس و شيکاگو به ترتيب از منابع زغالى آپالاش، نفت تکزاس و درياى کارائيب، گاز طبيعى سواحل خليج مکزيک و منابع آبى سد بنويل (Bonneville) کلمبيا، آبشار نياگارا، و استقرار در متروپليتن‌ها به‌منظور دسترسى به مراکز مصرف پيروى مى‌کنند.


انتقال انرژى الکتريکى از کارآئى اين نوع انرژى مى‌کاهد. بدين منظور توصيه مى‌شود که ابتدا برق فشار قوى توليد شود و سپس در نزديکى انتهاى مسير و با تغيير ولتاژ، به برق عادى تبديل شود. مشکل ديگر، عدم توانائى در ذخيره اين نوع انرژى با توجه به تغييرات تقاضاى روزانه است. همچنين به‌منظور استفاده از انرژى برق بايد دستگاه‌ها به‌طور دائم در خط قرار گيرند. در اين خصوص تحولات فن‌آورى ايجاد شده است. بدين ترتيب که از طريق چرخهٔ، مجدداً الکتريسيته با حرکت درآوردن توربين‌ها و براساس نيروى جاذبهٔ آب، از ذخاير موجود در ارتفاعات بالاتر به سمت نواحى کم ارتفاع‌تر استفاده مى‌شود.

ديگر انرژى‌هاى جايگزين

از ديگر انواع انرژى‌هاى جايگزين، انرژى هيدروژنى است که با احتراق اين گاز در مجاورت اکسيژن به‌وجود مى‌آيد. کاربرد اين سوخت در سفينه‌هاى فضائي، هواپيماسازى و در مواردى به‌صورت آزمايشى در صنعت اتومبيل‌سازى است. وفور ماده اوليه آن (هيدروژن) در آب‌هاى زمين و مهم‌تر از آن آلودگى‌هاى بسيار ناچيز زيست‌محيطى آن مهم‌ترين مزاياى اين نوع انرژى محسوب مى‌شود. اين عنصر هنگام سوختن، اکسيد کربن و ترکيبات سولفور اندکى برجاى مى‌گذارد. تنها ستانده‌هاى اين فرآيند بخار است که به آب تبديل مى‌شود.


انجماد بخار حاصل از فرآيند توليد در درجات حرارت پائين، دشوارى ذخيره‌سازى آن و اشتعال‌پذيرى بالاى آن در تعميم کاربرد اين سوخت در مقياس تجارتي، محدوديت‌هائى ايجاد مى‌کند. مشکلات گنجايش بيش از حد مخزن بنزين اتومبيل‌هاى هيدروژنى (۱۰ برابر بيش از اتومبيل‌هاى بنزيني) و احداث اماکن سوخت‌گيرى نيز کاربرد آن را در سوخت اتومبيل‌ها محدود مى‌نمايد.


توليد گاز مصنوعى با استفاده از واکنش‌هاى شيميائى بر روى زغال‌سنگ و نفت مصنوعى حاصل شده از ترکيب ئيدروژن با زغال‌سنگ، از ديگر انواع سوخت‌هاى جايگزين محسوب مى‌شود. مزيت تهيه نفت و گاز مصنوعى از زغال‌سنگ آن است که در اين فرآيند از نوع گوناگون زغال‌سنگ با درصد بالاى سولفور به‌عنوان مادهٔ اوليه استفاده مى‌شود.


گاز طبيعى مايع قابل بهره‌بردارى در مجاورت ذخاير گازي، نفت موجود در لايه‌هاى رسى که همانند آبى درون اسفنج قرار گرفته است، و شن‌هاى قيراندود از جمله ديگر انرژى‌هاى جايگزين به حساب مى‌آيند. در فرآيند تشکيل نفت موجود در لايه‌هاى رسي، گياهان قديمى در معرض فشارهاى ملايم‌تر ژئولوژيکى قرار مى‌گيرند، به‌طورى که امکان تبديل مواد و بقاياى گياهى به نفت مايع فراهم نمى‌گردد. نمونه اين لايه‌هاى رسوبى در قسمت‌هاى غربى راکى مرکزى يافت مى‌شود. شن‌هاى قيراندود نيز در آتا باسکاى کانادا در نواحى قطبى استان آلبرتا موجود است.


استفاده از انرژى جزر و مد و ايجاد ديوارها و سدهاى دريائى از ديگر اشکال انرژى‌هاى جايگزين به‌شمار مى‌رود. کارشناسان معتقد هستند که کاربرد اين نوع انرژى سبب تقويت امواج در ديگر نواحى ساحلى مى‌شود و به اين ترتيب اثرات تخريبى و زيست‌محيطى به بار خواهد آورد.