معرفی انواع انرژی های تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر

انرژی های تجدیدپذیر (Renewable energy) به انواعی از انرژی می‌گویند که منبع تولید آن ها بر خلاف انرژی‌های تجدیدناپذیر (فسیلی و هسته ای)، قابلیت آن را دارد که توسط طبیعت در یک بازه زمانی کوتاه مجدداً به وجود آمده یا به عبارتی تجدید شود. برخی انواع انرژی های تجدیدپذیر که گاهی  انرژی های نو نیز نامیده می شوند، عبارتند از :

انرژی خورشیدی (solar energy)

یكی از منبع‌های انرژی پایان ناپذیر خورشید است. انرژی‌هایی كه زمین از خورشید دریافت می‌كند بسیار زیاد است در هر ثانیه، هر متر مربع زمین حدود ۱۳۶۷ ژول انرژی از خورشید دریافت می‌کند. بخشی از انرژی خورشید صرف گرم كردن زمین و اجسام‌ روی آن می‌شود. بخش دیگری برای فتوسنتز در گیاهان استفاده می‌شود. یكی از راه‌های بهره‌گیری از این انرژی، آب گرم کن‌های با دمای كم است كه می‌توان از آن‌ها در منزل استفاده كرد. همچنین می توان انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل کرد و از برق حاصل برای کلیه مصارف خانگی و صنعتی بهره گرفت.

انرژی باد (wind power)

از انرژی باد می‌توان برای تولید الكتریسیته، آسیاب كردن آرد در آسیاهای بادی، بیرون آوردن از چاه و … استفاده كرد. در هر نیروگاه بادی كه برای تولید الكتریسیته ایجاد شده است، حدود ۴۰ تا ۱۰۰ توربین بادی وجود دارد. از جمله مشكل‌های این توربین‌ها می‌توان ایجاد سرو صدای زیاد و خراب كردن منظره‌ها نام برد.

انرژی هیدرو الکتریک یا  برق آبی (Hydropower or water power)

با ایجاد سد آب در منطقه‌های پر آب در مسیر رودخانه ها و منطقه‌هایی كه میزان بارندگی زیاد است و نصب توربین می‌توان از انرژی پتانسیل گرانشی آب پشت سد برای تولید برق استفاده كرد.

انرژی زمین گرمایی (Geothermal Energy)

هر چه از سطح زمین به پوسته های داخلی آن می رویم دما افزایش می یابد. در ناحیه های مركزی زمین، دما آن قدر زیاد است كه ماده به صورت مذاب وجود دارد. انرژی گرمایی كه در پوسته‌ی جامد كره ی زمین ذخیره شده است را انرژی زمین گرمایی می نامند. منشأ این انرژی، گدازه ها و واكنش های هسته ای در ناحیه های عمیق زمین است. وقتی از سطح زمین به طرف مركز آن حركت كنیم، دما به طور متوسط به ازای هر ۱۰۰ متر در حدود ۳ درجه افزایش می یابد.

انرژی جزر و مد (Tidal power or Tidal energy)

انرژی جزر و مد شکلی از انرژی آبی است که از تبدیل انرژی جزر و مد به اشکال مفید انرژی – عمدتاً نیروی برق – به دست می‌آید. گرچه هنوز استفاده فراگیر نیافته اما انرژی جزر و مد می‌تواند منبع مناسبی برای تولید برق در آینده باشد. جزر و مد بهتر از انرژی باد و انرژی خورشیدی قابل پیش بینی است. در میان منابع انرژی تجدید پذیر، استفاده از انرژی جزر و مد همیشه با مشکل هزینه بالا و محدودیت در مکانهای با کشند شدید یا سرعت بالای جریان آب روبرو بوده است. با وجود این، بسیاری از پیشرفتهای اخیر هم در طراحی (مانند نیروگاه کشند دینامیکی، تالابهای کشندی) و هم در تکنولوژی توربین (مانند توربین‌های جدید محوری و کراس فلو) نشان می‌دهد که کل برق کشندی موجود ممکن است از آنچه تا پیش از این فرض می‌شد بسیار بیشتر باشد و ممکن است هزینه‌های اقتصادی و زیست محیطی به سطح قابل رقابتی کاهش یابد.

زیست توده (Biomass energy)

زیست توده یا بیوماس یک منبع تجدید پذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می‌آید.بطورکلی کلیه زباله هایی که منشاء زیستی داشته باشند و از تکثیر سلولی پدید آمده باشند بیوماس نامیده می شوند. منابع بیوماسی که برای تولید انرژی مناسب هستند، طیف وسیعی از مواد را شامل می شوند که بطور عمده به شش گروه تقسیم بندی می گردند: ۱-جنگل ها و ضایعات جنگلی,۲- محصولات و ضایعات کشاورزی، باغداری و صنایع غذایی ۳- فضولات دامی ۴- فاضلابهای شهری ۵- فاضلابها، پسماندها و زائدات آلی صنعتی ۶- ضایعات جامد.

انرژی امواج (wave power)

انرژی موج در اقیانوس باز بر اثر عمل باد روی سطح اقیانوس تولید می‌شوند. کل انرژی موج توزیع شده در زمین در حدود ۲٫۵×۱۰۶ مگاوات تخمین زده می‌شود که در حدود انرژی کلی توزیعی جزر و مد است. انرژی موج منبع تجدید شونده است و معمولاً نسبت به انرژی باد بیشتر قابل تولید است. انرژیی که از امواج استخراج می‌شود، دوباره به سرعت توسط برهمکنش با دو سطح اقیانوس پر می‌شود. انرژی موج نامنظم، نوسانی و دارای فرکانس پائین است که قبل از اضافه شدن به شبکه باید یه فرکانس ۶۰ هرتز تبدیل شود.

پیل سوختی (Fuel cell)

پیل سوختی وسیله ای است که در طی فرآیند الکتروشیمیایی، انرژی ذخیره شده شیمیایی در سوخت را به طور مستقیم، بدون نیاز به توربین و بدون احتراق و ایجاد آلودگی، به برق DC تبدیل می کند. اجزای اصلی تشکیل دهنده یک پیل سوختی عبارت است از مخزن سوخت، الکترولیت و الکترودهای نازک و متخلخل آند و کاتد. از نظر ساختار الکترولیت در میان دو الکترود آند و کاتد واقع می شود. سوخت با ورود به الکترود متخلخل آند و واکنش با یک کاتالیست اکسید کننده، الکترون از دست می دهد و یونیزه می گردد، اکسیژن(هوا) نیز با ورود به الکترود متخلخل کاتد و برخورد با یک کاتالیست احیاء کننده، احیاء می شود. الکترون آزاد شده در آند، از طریق یک مدار خارجی از آند به طرف کاتد جریان پیدا می نماید و یک جریان الکتریکی DC ایجاد می کند. پیل سوختی انواع گوناکون دارد که از میان پیل سوختی هیدروژنی معروفترین آنها است، در این پیل عکس عمل الکترولیز آب صورت می‌گیرد، به عبارت دیگر از واکنش بین هیدروژن و اکسیژن، آب، حرارت و الکتریسیته تولید می‌شود. تاریخچه و برخی انواع پیل های سوختی در تارنمای سازمان انرژی های تجدیدپذیر و بهره وری انرژی برق  تشریح شده اند. در سال‌های اخیر با توجه به این که منابع انرژی تجدید ناپذیر رو به اتمام هستند این منابع مورد توجه قرار گرفته‌اند. در سال ۲۰۰۶ حدود ۱۸٪ از انرژی مصرفی جهانی از راه انرژی‌های تجدید پذیر بدست آمد. سهم زیست‌توده به‌طور سنتی حدود ۱۳٪، که بیشتر جهت حرارت دهی و ۳٪ انرژی آبی بود. ۲/۴٪ باقی‌مانده شامل نیروگاهای آبی کوچک، زیست توده مدرن، انرژی بادی، انرژی خورشیدی، انرژی زمین‌گرمایی و سوختهای زیستی می‌باشد که به سرعت در حال گسترش هستند. استفاده از انرژی بادی با رشدی سالانه حدود ۳۰٪ با ظرفیت نصب شده ۱۵۷۹۰۰ مگاوات در سال ۲۰۰۹، به صورت وسیعی در اروپا، آسیا و ایالات متحده به چشم می‌خورد. درپایان سال ۲۰۰۹ میلادی مجموع انرژی تولیدی به وسیله فتوولتاییک به بیش از ۲۱۰۰۰ مگاوات رسید. ایستگاه‌های انرژی گرما-خورشیدی در آمریکا و اسپانیا مشغول به کار می‌باشند که بزرگترین آنها با ظرفیت ۳۵۴ مگاوات در بیابان موهاوی در حال کار است.بیشترین پروژه‌ها و محصولات انرژی‌های تجدیدپذیر در مقیاس بزرگ موجود می‌باشند، هرچند که می‌توان در مقیاس‌های کوچک (نیروگاه کوچک خارج مدار یا نیروگاه کوچک مدار بسته) هم استفاده کرد. به این دلیل که منابع انرژی‌های تجدیدپذیر در تمام نقاط کرهٔ زمین در دسترس می‌باشند، در حواشی و در جاهای دور افتاده، نقش انرژی‌های تجدیدپذیر به‌خوبی نمایان می‌شود، در حالی که منابع سوخت‌های فسیلی (نفت، گاز، و زغال‌سنگ) فقط در کشورهای خاصی یافت می‌شود.

انرژی های تجدیدناپذیر و انواع آن انرژی های تجدیدناپذیر

انرژی هایی هستند که به آسانی مانند انرژی های تجدید پذیر در دسترس نمی باشند. این نوع انرژی ها برای تولید به زمان بسیار طولانی و حتی میلیون ها سال نیازمند می باشند. البته در حقیقت این انسان ها می باشند که نیاز مهم و اولیه به آن ها را دارند. برای نمونه نفت (تیل) در طی میلیون‌ها سال از گیاهان و حیوانات درست شده و برای تجدید آن به این شکل باید میلیون‌ها سال بگذرد. میزان استفاده‌ی فراوان و نیاز شدید بشر به این نوع انرژی‌ها باعث شده که به سرعت به سمت پایان حرکت کنند. از نمونه‌های انرژی‌های تجدید ناپذیر می‌توان به نفت، گاز، زغال سنگ و اورانیوم اشاره کرد.

نفت

دانشمندان زمین‌شناس پس از آزمایشات فراوان بر روی خاك و سنگ مناطق مختلف به محل نفت خام در اعماق زمین پی بردند. به این محل‌ها «مخازن نفتی» گفته می‌شود. برای خارج كردن نفت خام از زیر زمین پس از حفر چاه، دكل‌های فلزی بزرگی برای نصب لوله‌ها و ابزار در اعماق زمین برپا می‌شود. پس از نصب لوله‌ها ماده‌ای بد بو به رنگ زرد مایل به سیاه به نام «نفت خام» از اعماق زمین به صورت یك جریان مداوم به سطح زمین راه می‌یابد.

گاز

مواد آلی به موادی گفته می‌شود كه زمانی حیات داشتند. به بقایای گیاهان و جانورانی كه سال‌ها بر هم انباشته شده‌اند و به لایه‌ی ضخیم و محكمی تبدیل گشته‌اند، مواد آلی می‌گویند. با گذشت زمان، گل و لای به سنگ تبدیل شده و مواد آلی را در زیر پوسته‌ی محكمی حبس كردند. پس از آن فشار و گرمای شدید بخش‌های مختلف زمین، مواد آلی را به ذغال سنگ، نفت خام و گاز طبیعی (حباب‌های ریز گاز بی‌بو) تبدیل كرد. ماده‌ی اصلی تشكیل دهنده‌ی گاز طبیعی، متان است.

سوخت‌های هسته‌ای

در اثر واكنش نوترون با هسته‌ی برخی از اتم های سنگین مانند اورانیوم و توریم این هسته به دو یا چند هسته‌ی سبك تر شکافته می‌شود كه بر اثر آن گرمای بسیار زیادی تولید می‌شود. به عنوان مثال انرژی حاصل از شكافت كامل ۱ کیلوگرم اورانیوم معادل با انرژی حاصل از سوختن حدود ۳ میلیون کیلوگرم زغال سنگ است. در یك راكتور هسته‌ای، ماده‌ی شكافت پذیر در کوره‌ای بر اثر واكنش با نوترون شكافته می‌شود. با گرمای حاصل می‌توان آب را تبدیل كرد و توسط بخار برق تولید كرد. از جمله مشکل‌هایی كه استفاده از این سوخت ایجاد می‌کنند می‌توان به محدود بودن این سوخت‌ها، شكل آماده سازی این عنصرها برای فرآیند شكافت، پرتوزا بودن آن‌ها و پس مانده‌ی آن‌ها اشاره كرد.

منبع : مرکز تخصصی آموزش انرژی های تجدید پذیر