انرژی های نو در ایران با تاکید بر بخش کشاورزی
مقدمه:
بدون شک انرژی را می توان یکی از عوامل اصلی ودخیل در رشد اقتصادی جوامع پیشرفته دانست.استفاده تجاری از انرژی شرط اساسی توسعه است وتصادفی نیست که کشورهایی که بهره کمتری ازآن دارند در زمره کشورهای فقیر محسوب می شوند اما تولید ومصرف تجاری انرژی معضلاتی از قبیل تغییر شرایط اقلیمی ،اثرات گلخانه ای،گرمایش جهانی ،بارش بارانهای اسیدی ،پراکنش مواد سرطانزا ،دود وسایر عوامل آلاینده در محیط زیست را با خود به همراه دارد افزایش تقاضا برای انرژی نیازمند یک استراتژی متوازن ودراز مدت است که شامل منابع متفاوت وراه حل های خاص منطقه ای نظیر بهره گیری بیشتر از منابع انرژی جایگزین ،تکنولوژ ی تولید بهینه انرژی وتشویق بخش خصوصی به استفاده از تکنو لوژ ی های پاک می باشد.بخش اعظم انرژی مصرفی در جهان به وسیله سوختهای فسیلی تامین می شود.احتراق سوخت های فسیلی باعث ورود حجم عظیمی از اکسیدهای سولفور ونیتروژن،مونوکسید کربن و دی اکسید کربن در هوا می گردد.این سوختها همچنین دارای انواع آلاینده های سمی و خطرناک می باشند که از طرق مختلف به محیط زیست و در نهایت به زنجیره غذایی انسان وارد می شود اگرچه رابطه بین مصرف انرژی و تغییرات آب وهوا کاملا مشخص نشده است،ولی از عوامل اصلی دخیل در تغییرات آب وهوا،گازهای گل خانه ای هستند که در اثر استفاده از این سوختها در محیط پراکنده می شوند گرم شدن کره زمین به دلیل ظرفیت زیاد برخی از گازهای پایدار ،مانند دی اکسید کربن ،فریونها ،هالومتانها ،ازن تروپوسفر و اکسید نیتروس در جذب حرارت می باشد از میان گازهای مذکور دی اکسید کربن نه تنها امکان عبور تشعشعات فرا بنفش را از جو مهیا می سازد بلکه از خروج تشعشعات مادون قرمز از سطح زمین به خارج از جو جلوگیری می نمایددانشمندان بر این عقیده اند که محدود کردن گرمایش جهانی تنها در صورتی میسر است که مقدار انتشار گازهای گلخانه ای تولید شده در اثر احتراق سوختهای فسیلی کاهش یابد به نظر می رسد که موثرترین استراتژی جهت کاهش انتشار گازهای گلخانه ای افزایش بازدهی استفاده از انرژی باشد کارایی انرژی و جلوگیری از آلودگی ناشی از سوزاندن سوختهای فسیلی برای تمام کشورها یک ضرورت اساسی است.کارایی انرژی به این معنا است که از انرژی کمتری برای انجام یک کار مشابه استفاده شود.(6) انرژی تجدید شونده به دلیل مزایایی که دارد حائز اهمیت است این مزایا عبارتند از:
1. تکنولوژی انرژی های تجدید شونده منابع پاکی از انرژی می باشد که اثرات زیست محیطی کمتری از تکنولوژی های متداول دارند.
2. انرژی تجدید شونده پایلن ناپذیر است
3. بیشتر سرمایه گذاری ها در زمینه منابع تجدید شونده روی مواد وساخت تجهیزات است تا روی واردات انرژی واین بدان معناست که سرمایه گذاری در این زمینه سبب اشتغال زایی ورشد اقتصادی می شود
4. سبب می شود تا وابستگی کشور ها به منابع فسیلی کمتر شده ودر واقع امنیت انرژی برای این کشورها تامین گردداز انواع انرژی های جایگزین می توان به انرژی های زمین گرمایی،خورشیدی،زیست توده،هیدروژنی و بادی کرد.
روش ها:
انرژی خورشیدی:
خورشید منبع همیشگی انرژی برای زمین بوده است.تابش خورشید بزرگترین منبع انرژی روی کره زمین است،بطوریکه اگر فقط یک درصد از صحراهای جهان با نیروگاههای خورشیدی بکار گرفته شوند،انرژی تولید شده برای پاسخ به تقاضای سالانه جهان کافی است(1) استفاده از انرژی خورشید به دوروش ممکن است:
1. استفاده مستقیم وتبدیل نور خورشید به برق از طریق سلولهای فتو ولتاییک
2. کاربرد نیروگاهی (تبدیل انرژی خورشید به انواع دیگر انرژی).
از انرژی خورشیدی می توان در بخش کشاورزی برای مصارف گوناگونی سود برد:
- تهیه آب گرم مورد نیاز جهت مصارف گرمایشی(آب گرم کن های خورشیدی):برای کاربرد در منازل ،ساختمانها ،دامداریها و مراکزی که نیاز به شستشو دارند،مانند شستشو در فصل زمستان ،بدون استفاده از سوختهای فسیلی
- گرمایش وسرمایش داخلی ساختمانها:دامداریها،مراکز پرورش محصولات گلخانه ای ،مراکز پرورش طیور وحوضچه های پرورش ماهی ،بخصوص در فضا های سربسته که دما واکسیژن محلول در آب اهمیت بسیار دارند
- یخچالهای خورشیدی:این یخچالها بخصوص درفصل گرما ،برای کاستن از هزینه های نگهداری وانبارداری موادغذایی فاسدشدنی موثر هستند البته شاید با پیشرفت تکنولوژی مسئله کالاهای فاسد شدنی وخوراکی در کامیونهای مجهز به این تکنولوژی حل شود
- آب شیرین کنهای خورشیدی(خانگی وصنعتی):موردی که با توجه به بروز خشکسالی های طولانی درکشور وکلا بحران آب شیرین درجهان احتمالا درآینده از اهمیت فراوانی برخوردار خواهد شد
- خشک کنهای خورشیدی:استفاده از خشک کنهای خورشیدی برای خشک کردن مواد غذایی به ویژه در مناطق روستایی،گامی بسیار موثر در جهت حفظ بهداشت بیشترموادغذایی از یکسو ورونق گرفتن بازار مصرف این گونه محصولات درسطوح مختلف از سویی دیگر خواهد بودزیرا که تولید در شرایط مناسب بهداشتی ،اطمینان بیشتری در مصرف کننده به وجود می آورد البته بهتر است این گونه فعالیتها تحت نظارت اداره بهداشت محل صورت گیرد که فعالیت دقیقتری در رعایت امور بهداشتی را سبب می شود ونهایتا در سطح کلان نیز با بهره برداری تبلیغی از این موضوع می توان بازار مناسبتری برای صادرات این گونه محصولات به وجود آورد.
- خوراک پزهای خورشیدی:این خوراک پزها مناسب مناطقی است که انتقال مواد سوختی درآن مشکل است افراد ساکن در این مناطق را می توان به استفاده از این نوع خوراک پزها بجای دیگر انواع هیزمی ونفتی و...تشویق نمود سوخت لازم برای این نوع کاربری را برای فصل سرما ذخیره نمایند.
انرژی باد:
اهمیت نیروی باد در گرو توسعه دستگاههایی است که می توان از آنها برای تبدیل انرژی باد به برق استفاده کرد.نواحلی ساحلی یا مناطق کوهستانی،مناسب ترین محل برای استقرار دستگاههای مولد هوایی(آئروژنراتورها)می باشند.معمولا دو یا سه پره بر روی یک محور نصب می شود تا عنصر چرخنده را تشکیل دهد هرچه قطر عنصر چرخنده بیشترباشد ،انرژی حاصل ازآن بیشتر خواهد بود.(9)ایران یکی از غنی ترین کشورها از لحاظ دارابودن پتانسیل انرژی بادی است(3)در ایران با توجه به موجودبودن مناطق بادخیز،طراحی وساخت آسیابهای بادی از2000 سال پیش از میلاد مسیح رایج بوده،وهم اکنون نیز بستری مناسب برای بهره برداری از انرژی باد فراهم می باشد مولدهای برق بادی می توانند جایگزین مناسبی برای نیروگاههای گازی وبخاری باشند.
آسیابهای بادی مثال مناسبی برای بکارگیری انرژی باد در زمینه فعالیتهای کشاورزی است با توسعه نگرشهای زیست محیطی و راهبردهای صرفه جویانه در بهره برداری از منابع انرژیهای تجدید ناپذیر ،استفاده از انرژی باد در بسیاری از کشورهای جهان رشد داشته است ،در ایران نیز نمونه استفاده از انرژی باد درکشور را می توان در انجیر خرانق در استان یزد ومیاندشت جاجرم در استان خراسان شمالی برشمرد.در خرانق با استفاده از انرژی باد وپمپاژ آب واحداث یک مخزن بتونی 2000 لیتری ،تا حدی مشکل ذخیره آب نیز برطرف شده است.
انرژی زمین گرمایی:
انرژی گرمایی خارج شده از لایه ماگمای زمین،می توان به عنوان منبعی برای تامین گرما وانرژی الکتریکی محسوب شود.آب محبوس شده در سنگهای متخلخل در زیر سطح زمین ،قسمت زیادی از گرمای جاری شده به سمت خارج را جذب می کند وبه صورت ذخیره هنگفتی از سیالات زمین گرمایی داغ در می آید.با حفر چاههایی در پوسته زمین به عمق هزاران متر می توان به ذخایر طبیعی آب وبخار در زیر زمین که تحت فشار بالایی هستند دسترسی پیدا کرد.پس ازآن بخارها به سوی سطح زمین جریان می یابند وبرای راه اندازی مولدهای برق مورد استفاده قرار می گیرند در مناطقی که منابع زمین گرمایی وجود دارد از این انرژی می توان بطور شبانه روزی ودرطول سال استفاده نموداستفاده از انرژی زمین گرمایی به دو صورت نیروگاهی(غیرمستقیم )وغیر نیروگاهی (مستقیم) انجام می شود.امروزه در 22 کشور جهان بطور اسمی بیش از 8000 مگاوات برق زمین گرمایی تولید می شود و50 کشور نیز با ظرفیت بیش از 15000 مگاوات ،از انرژی حرارتی آن بهره برداری می کنند امروزه با بهره گیری از فناوریها ی موجود،تنها بخش کوچکی از این منبع بطور قابل بهره برداری است بنابراین استفاده از این منبع انرژی در مقیاس گسترده نیازمند تحقیقات بیشتری است.
انرژی زیست توده:
انرژی حاصله از مجموعه ای متنوع از فرایندهای فیزیکی ،شیمیایی وبیولوژیکی مانند تخمیر وتجزیه و...،بر روی مواد زیست توده (بیومس) در یک محفظه است،که حاصل آن بیوگاز (متان) می باشد.منابع بیومس عبارتند از:بقایای گیاهی،ضایعات کشاورزی،فضولات جانوری وانسانی.زباله های شهری و بقایای حاصل از فعالیتهای جنگل(2).عمده مصرف زیست توده استفاده مستقیم برای سوزاندن در مصارف خانگی است.مهمترین مزایای کاربرد انرژی زیست توده عدم ایجاد آلودگی پس از مصرف ،همچنین دسترسی راحت به منابع تولید بیوگاز مانند دامهای فراوان موجود در کشور است که می توان از نیروی نهفته در آن سود برد.زباله های شهری نیز خود منبعی سهل الوصول به شمار می روند.در ایران روزانه مقادیر زیادی زباله تولید می شود که می توان با آن نسبت به ساخت نیروگاههای حرارتی کم هزینه تر،برای تولید انرژی در مقیاسهای کوچک اقدام نمود البته اگر زباله سوزها را به عنوان یک گزینه بتوان در نظر گرفت گزینه ای است که در صورت رعایت اصول زیست محیطی از قابلیت اجرا برخوردار است.
متاسفانه در زمینه تولید بیوگاز در ایران بغیر از احتمالاتی که مربوط به سوخت متان در حمام شیخ بهایی اصفهان است،سابقه دیگری وجود ندارد.اما اخیرا تحقیقاتی در مورد بیوگاز توسط سازمانها وارگانهای دولتی انجام شده است.تولید بیوگاز در ایران برای اولین بار در روستای نیازآباد لرستان صورت گرفته است (سال 1354) در سال 1359 واحد آزمایشی در دانشگاه بوعلی سینا ی همدان احداث گردید که تغذیه آن با فضولات کشتارگاه وکود حیوانی بود.دانشگاه صنعتی شریف در سال 61 یک واحد 3 مترمکعبی را به صورت آزمایشی با فضولات گاوی مورد مطالعه قرار داده واز آن پس به ترتیب مرکز تحقیقات انرژی های نو در سازمان انرژی اتمی و معاونت انرژی در سازمان نیرو در سالهای 65-61 فعالیتهای تحقیقاتی خاص را در این زمینه به انجام رسانیده اند پس از آن 10 واحد بیوگاز توسیط معاونت انرژی وزارت نیرو در سیستان وبلوچستان ،ایلام وکردستان اجرا شده است در واحدهای انرژی وکمیته عمران جهاد کشاورزی نیز مطالعاتی انجام گرفته است.سه شهر از کلان شهرهای کشور یعنی شیراز،اصفهان ومشهد پیشتاز در جمع آوری وتبدیل گاز محل های دفن پسماند هستند و اخیرا در محل دفن پسماندهای تهران (کهریزک) نیز بیوگاز استحصال می شود ویکی از برنامه های دراز مدت سازمان بازیافت وتبدیل مواد شهرداری تهران نیز تولید واستخراج انرژی برق از بیوگاز می باشد همچنین پالایش پسماند به روش امحای بیولوژیکی در شهرستان سبزوار تحت نظر دانشگاه روستوک آلمان به سرپرستی پروفسور هاشم هاشمی اجرا می شود امید می رود که درآینده نزدیک شهرهای دیگر کشور نیز به این قافله بپیوندند.
انرژی هیدروژنی:
اگر چه هیدروژن سوختی نیست که به صورت طبیعی وجود داشته باشد ،اما هیدروژن مصنوعی به راحتی قابل تولید است.هیدروژن می تواند با استفاده از فرایند رفرمینگ از هیدروکربنها جداسازی شود راه دیگر تولید هیدروژن الکترولیز آب وتبدیل آن به اجزای تشکیل دهنده اش یعنی اکسیژن وهیدروژن است هیدروژن سوخت بسیار خوبی برای اتومبیلها وهواپیماها می باشد وحتی در گرمایش خانگی وصنعتی نیز بکار گرفته می شود موتورهای هیدروژن سوز تقریبا هیچ گونه آلودگی تولید نمی کنند پیلهای سوختی از ترکیب هیدروژن واکسیژن برای تولید جریان برق ،گرما وآب استفاده می کنند انرژی های تجدید شونده ای نظیر انرژی خورشید وباد درهمه زمانها ومکانها قابل استفاده نیستند اما انرژی هیدروژنی انرژی است که همواره وجود دارد وحتی قابل انتقال به نواحی مورد نیاز می باشد. هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک می تواند در آینده به عنوان یک حامل انرژی مطرح گردد سهولت تولید از آب وسودمندی زیست محیطی ذاتی هیدروژن آنرا از دیگر گزینه های مطرح سوختی متمایز می سازد هیدروژن را می توان با استفاده از انواع منابع انرژی اولیه تولید نمود ودر تمام موارد بجای سوختهای فسیلی بکار گرفت هیدروژن مکمل منابع تجدید شونده است وآنها را در هر محل وزمان به صورت مناسبی در اختیار مصرف کننده قرار می دهد سیستم انرژی هیدروژنی به دلیل استقلال از منابع اولیه انرژی،دائمی بودن،پایداری وفنا ناپذیری ،فراگیر وتجدیدپذیر است.از اینرو پیش بینی می شود که در آینده نه چندان دور ،تولید ومصرف هیدروژن به عنوان حامل انرژی به اقتصاد جهانی وارد شده واقتصاد هیدروژن تثبیت شود.
بحث ونتیجه گیری:
اصولا بهتر است به منظور شناخت دقیق محدودیتها ،موانع وامکانات موجود در جهت استفاده از منابع انرژی در کشور میزان بهره برداری از پتانسیلهای موجود انرژی وروند تحولات حاملهای انرژی های تجدید شونده از روشهای علمی برای محاسبه وارزیابی استفاده گردد در زمینه منابع انرژی های تجدید شونده ونحوه کاربرد آنها توجه به نکات ذیل ضروری است:
1. نوع وکیفیت منابع در دسترس
2. تعیین اولویت در استفاده از منابع موجود
3. نوع فعالیت
4. میزان انرژی مورد نیاز
5. اصل هزینه –سود
در بین منابع انرژی های تجدیدپذیر به جز انرژی های جذر ومد وزمین گرمایی سایرمنابع را می توان مورد توجه قرارداد این بدان معنی است که منابع باد ،خورشید وزیست توده نسبت به منابع انرژی زمین گرمایی وجذر ومد دریا ،برای بکارگیری در وضعیت فعلی از اولویت برخوردارند و دو منبع مزبور در سالهای آینده ممکن است مورد استفاده قرار گیرند از این لحاظ که ایران کشوری با تابش طولانی آفتاب در سال بوده ودارای نقاط باد خیز است.تعداد زیاد دام و مقادیر مشابهی از ضایعات ساللانه کشاورزی نیز ر اهمیت انرژی زیست توده می افزاید میزان وزش باد دایمی در برخی نقاط در سطحی است که تولید انرژی از باد را از دید اقتصادی توجیه پذیر می نماید در حال حاضر هزینه متوسط تولید برق بادی در دنیا 7-4 سنت بر کیلو وات ساعت ودر ایران 4 سنت بر کیلو وات ساعت است(5)از آنرو در حال حاضر منابع هیدروژن نمی توانند مقبولیت اقتصادی پیدا کنند در مورد انرژی زمین گرمایی دو نظر کاملا متفاوت وجود دارد سازمان انرژی های نو ایران به دنبال پتانسیلهای این انرژی در کشور است واز سویی دیگر نقشه های اداره مطالعات انرژی زمین گرمایی خاورمیانه را چندان غنی از این منبع نشان نمی دهد(4)در حال حاضر تحقیقات سازمان انرژی های نو در زمینه انرژی زمین گرمایی در مشکین شهر به نتایج امیدوارکننده ای رسیده است. در مورد انرژی جذر ومد از آنجا که این انرژی محدود به سواحل شمالی وجنوبی کشور است بخاطر شرایط اقلیمی ،بعد مسافت ومحدود بودن حوزه تولید از منابع آبی موجود به نظر می رسد که استفاده از این انرژی در مقایسه با منابع دیگر چندان مقرون به صرفه نباشد.از مزایای انرژی باد ،عدم نیاز توربین بادی به سوخت ،کاهش هزینه نسبی انرژی بادی در بلند مدت ،نداشتن آلودگی،قدرت مانور در تولید (از یک کیلو وات تا چندین مگاوات )وایجاد تنوع در درآمد است توربینهای بادی شامل توربینهای کوچک وبزرگ ومتوسط است از توربینهای کوچک برای تامین برق مناطقی که تامین برق مورد نیاز آنها از طریق شبکه سراسری مشکل می باشد استفاده می شود قدرت این توربینها تا 10 کیلووات توان تولید برق است.توربینهای متوسط دارای توان تولید 250-10 کیلووات هستند که برای مصارف مسکونی ،تجاری،صنعتی وکشاورزی بکار می روند مزارع بادی نیز شامل چندین توربین بزرگ ،دارای توان تولید 250 کیلووات به بالاست که به صورت متصل یا غیر متصل به شبکه طراحی می گردند .انرژی خورشیدی شاید مطمئن ترین منبع تهیه انرژی برای کشور در دهه های آینده باشد ولی نرخ بالای تولید انرژی خورشیدی وعدم وجود تکنولوژی مناسب باعث گردیده که از این انرژی به نحو مناسبی استفاده نشود در حالیکه به خاطر وجود پتانسیل مزایای فراوان آن در عرصه های مختلف سابقه استفاده از انرژی خورشید به دورانهای قدیم باز می گردد میزان انرژی تولید شده بستگی تام به سطح جاذب انرژی خورشید دارد که یا با سلولهای خورشیدی صورت می گیرد یا با صفحات جاذب با کاربری های نیرو گاهی.البته هر دو گزینه در کشور قابل اجراست ولی اولویت با سلولهای خورشیدی است.سلولهای خورشیدی به ازای هر 100 فوت مربع 1000 کیلووات ساعت برق تولید می کنند که در مناطق مستعدتر تا1250 کیلو وات ساعت نیز قابل افزایش است هزینه هر فوت مربع از این سلولها 800 دلار است که دارای جنس سیلیکون هستند (8) البته در نروژ سلولهای پلاستیکی ساخته شده که تنها 15 دلار قیمت دارند وبرای 5/2 سال کار می کنند تولید این سلولها در کشور با توجه به نیاز فراوان انرژی در بخش کشاورزی احتمالا می توانند انرژی خورشیدی را به عنوان تامین کننده اصلی انرژی در بخش کشاورزی تبدیل نماید .
منابع:
1-خورشید برای تولید برق-نقشه پراکنش انرژی خورشیدی در جهان
http://www.solar4power.com/map13-global-solar-power.html
2-عمرانی،قاسمعلی.1375.اصول تهیه بیوگاز از زباله های شهری وروستایی.انتشارات دانشگاه تهران
3-نقشه های مناطق باد خیز جهان-مرکز مطالعه استنفورد
http://www.stanford.edu/efmh/winds/global-winds.html
4-نقشه های مرکز مطالعات انرژی زمین گرمایی.منطقه خاور میانه
http://geothermal.marin.org/geomap-1.html
5-وب سایت خبری معاونت انرژی وزارت نیرو
6-وهابزاده،ع.،مراقبت از زمین راهبردی برای زندگی پایدار.انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد.1377.
7-Herrick,J.A.,Federal financing of green energy:Developing green industry in a changing marketplace.Public Contract Law Journal.Vol.3,No.2,2002.
8-Oregon Department of Energy ,2005.Oregon Solar Electric Guide.Salam,OR.
9-Singh,V.,Blending wind and solar into the diesel generator market.Renewable Energy Policy Project.Research Report,No.12,2001.