انرژیهای تجدیدپذیر شامل منابع متنوع و مختلفی بوده که از انرژیهای طبیعی و قابل دسترس به وجود می آیند با توجه به اینکه این انرژیها صورتی آرمانی ندارند اما استفاده از آنها موجب کاهش مصرف فرآورده هاي نفتی و اشتغال زایی شده و میزان آلایندگی محیط زیست را نیز کاهش میدهد . چشم انداز استفاده از این انرژی در کشور ما نیز همانند سایر کشورهای توسعه یافته از اهمیت قابل توجهی برخوردار بوده به گونه ایکه دولت در برنامه پنجم توسعه برنامه ریزی لازم را صورت داده لذا با توجه به سیاستهای جهانی توسعه این انرژیها در كشور ما بمنظور حل مشکلات و ايجاد اشتغال اجتناب ناپذیر خواهد بود بررسیهای صورت گرفته در این رابطه حاکی از این بوده که توسعه استفاده از انرژیهای نو می تواند نقش بسزایی در افزایش درجه امنیت سیستم انرژی کشور ایفا نماید در این مقاله ضمن معرفی نمونه های مختلف این نوع انرژی از جمله انرژی باد، انرژی خورشیدی ، انرژی زیست توده ، انرژی زمین گرمایی و انرژی جاذبه ماه به بررسی میزان سهم کشور از این انرژیها ، توسعه تکنولوژیهای روز انرژی تجدیدپذیر و تاثیر آن در ابعاد اقتصادی و اجتماعی ، راهکارها و راهبردها. در کشور پرداخته شده که امکان دسترسی به انرژیهای متنوع در کشور راميسر مينمايد. لذابر اساس داده های موجود ميتوان یک چارچوب برنامه مناسب استراتژیک برای توسعه این نوع انرژیها در کشور تدوين واقدامات موثری را صورت داد.

سهم انرژیهای تجدیدپذیر در کشور

سهم انرژیهای تجدیدپذیر از کل منابع انرژی در کشورهای آسیایی بالا بوده اما سهم انرژیهای تجدیدپذیر مدرن و برق آبی از کل انرژیهای تجدیدپذیر در برخی از کشورها منجمله ایران بسیار پایین می باشد . هر چند که سهم انرژیهای تجدیدپذیر مدرن در ترکیب انرژی کشورهای در حال توسعه آسیایی رو به افزایش باشد افزایش این سهم نه تنها امنیت انرژی را بالا می برد بلکه با محیط زیست نیز سازگار بوده و به سلامتی مردم منجر می شود .

بسیاری از کشورهای آسیایی در زمینه انرژیهای تجدیدپذیر اهداف ملی را تعیین نموده اند و این اهداف به مرور زمان بازنگری و تحکیم یافته معهذا برای تحقق این اهداف ، دولتها باید برای استفاده گسترده از انرژیهای تجدیدپذیر به تدوین سیاستها و ایجاد مشوق ها اقدام نمایند در این رابطه بانکهای توسعه چند جانبه می توانند در حمایت و توسعه انرژیهای پاک و به تبع آن کاهش آلودگیهای زیست محیطی ناشی از تولید و مصرف انرژی نقش حیاتی داشته لیکن این بانکها می بایستی به تامین مالی و حمایتهای تکنولوژیکی برای شتاب بخشیدن به توسعه انرژیهای تجدیدپذیر و افزایش راندمان انرژی تاکید بیشتری نمایند . ضرورت استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر به جای سوختهای فسیلی برای آینده کشور الزامی می باشد .

نمونه های مختلف انرژی از جمله انرژی باد که توسط توربینهای بادی استحصال می گردد نیز صرفاً از ذخیره شدن انرژی خورشیدی که ظرفیتهای حرارتی ایجاد شب و  روز می باشد بوجود می آید بنابراین منشاء انرژي‌هاي تجديدپذير باد نیز چیزی جز خورشید نیست منشاء انرژی برقابی نیز بخارشدن آب اقیانوسها و دریاها در اثر تابش خورشید صعود بخار آب به لایه های بالای هوا و حرکت آن بهمراه هوا و نزول باران و برف به هنگام صعود هوا به ارتفاعات که انرژی پتانسیل صعود خود را از گرمای خورشید دریافت کرده اند استحصال انرژی برقی وآبی توسط زدن سدها یکی از منابع دیگر انرژي‌هاي تجديدپذير محسوب می شود .

انرژی زیست توده نیز چیزی جز استحصال باقیمانده انرژی ارگانیک اولیه ذخیره شده فتوسنتزی توسط گیاهان از ضایعات موجودات و گیاهان تبدیل شده به زباله در محیط بی هوازی بصورت گاز متان نیست در زمینه انرژی هسته ای که انرژی حاصل از شکست اتمی اورانیوم می باشد یکی از نمونه های تامین انرژی مي باشد باید برای بلندمدت ، تعیین اولویتها را مشخص و کلیه عوامل فنی ، اقتصادی ، اجتماعی ، زیست محیطی  و سیاسی بصورت مثبت و منفی طي بررسيهای مورد لزوم در قالب مطالعات استراتژیک امکان سنجی شده و تدوین شود.

بدیهی است که جایگاه منابع فسیلی و اورانیوم در رابطه با تولیدات پتروشیمی و سایر محصولات و تولید صلح آمیز هسته ای در ایران ضرورت داشته و این منابع اهمیت خود را بعنوان سوخت بتدریج و بدلایل عدیده . از جمله محدودیت منابع ، علل زیست محیطی ، سیاسی و اجتماعی و اقتصادی از دست داده و سایر نیازهای دیگر بکار گرفته خواهند شد .

انرژي زمين گرمايي و کاربرد آن در مناطق مناسب

واژه زمين گرمايي يا همان ژئوترمالGeothermal از تركيب دو كلمه يوناني Geo به معني زمين و Therme به معني گرما تشكيل شده به عبارت ساده تر انرژي ژئوترمال در واقع گرمايي زا بوده كه از درون لايه هاي زمين به بیرون از زمین هدایت می شود بخار و آب داغي كه در اعماق زمين توليد مي شود براي گرم كردن ساختمان ها و يا توليد برق مورد استفاده قرار می گیرد. انرژي زمين گرمايي يك منبع انرژي تجديدپذير مناسب بوده زيرا بارش باران موجب جايگزين شدن آب شده و گرما هم نيز متناوباً در اعماق زمين توليد مي شود.

انرژي زمين گرمايي در عمق 400 مايلي زير سطح زمين توليد مي شود. حرارتي كه به خاطر پوسيدگي آرام ذرات راديواكتيو در داخل زمين و در لایه سنگ ها توليد مي شود از گرماي سطح خورشيد بيشتر می باشد از طرفی زمين داراي لايه هايي متفاوت بوده و هسته زمين نیز دو لايه دارد يك هسته جامد داخلي و يك هسته بيروني كه از سنگ هاي بسيار داغ ذوب شده تشكيل شده و «ماگما» ناميده مي شود. «جبه» كه هسته را فراگرفته و حدود 1800 مايل ضخامت دارد. جبه از ماگما و سنگ تشكيل شده اما پوسته خارجي ترين لايه زمين می باشد كه قاره ها و سطح اقيانوس ها را تشكيل مي دهد و حدود 3 تا پنج مايل در زير اقيانوس ها و 15 تا 25 مايل در زير قاره ها ضخامت دارد. پوسته زمين به بخش هاي متفاوتي تقسيم شده كه به آنها «پليت» مي گويند.

در اقصي نقاط جهان از طريق حفر چاه هاي عميق و پمپاژ آب داغ يا بخار داخل زمين به سطح زمين، انرژي «زمين گرمايي» توليد مي شود و براي گرم كردن خانه ها و توليد الكتريسيته مورد استفاده قرار مي گيرد.در پاره ای موارد نیز از منافذ طبیعی می توان انرژی گرمایی تولید نمود .

مکانهای مناسب انرژي زمين گرمايي

اغلب منابع «انرژي زمين گرمايي» در اعماق زمين جاي داشته و نشانه مشخصي هم براي يافتن آنها در سطح زمين وجود ندارد. بعضاً انرژي زمين گرمايي به صورت آتشفشان، انتشار دود و بخار از شكاف دهانه آتشفشان، چشمه هاي آب گرم و آبفشان ها به سطح زمين منتقل مي شود. بيشترين فعاليت هاي آتشفشاني در دنيا در ناحيه اي كه حلقه آتش ناميده مي شود به وقوع مي پيوندد. بعضي از كاربردهاي انرژي زمين گرمايي از دماي نزديك سطح زمين استفاده مي نمایند در حالي كه برخی ديگر نيازمند حفر چاه هاي بسيار عميق در زمين بوده لذا سه كاربرد اصلي انرژي زمين گرمايي شامل موارد زير است:

• سيستم هاي گرمازا و استفاده مستقيم از آب گرمي كه در چشمه ها و مخازن آب نزديك سطح زمين قرار دارند.
• توليد الكتريسيته در نيروگاه ها كه نيازمند آب و يا بخاري بوده كه درجه حرارت بسيار بالايي داشته باشد. نيروگاه هاي زمين گرمايي معمولاً در مکانی احداث مي شوند كه منابع انرژي زمين گرمايي در عمق يك يا دو مايلي از سطح زمين واقع شده اند.
• پمپ هاي حرارتي زمين گرمايي كه از زمين محكم و سخت و حرارت آب نزديك سطح زمين استفاده مي نماید تا دماي هوا را در روي زمين كنترل نمایند.

استفاده از انرژي زمين گرمايي

از دوران باستان، استفاده مستقيم از آب داغ به عنوان منبع انرژي مرسوم بوده رومي ها، چيني ها، از چشمه هاي معدني گرم براي حمام كردن، غذا پختن و توليد گرما استفاده مي نمودند. امروزه بسياري از چشمه هاي آب گرم براي شست وشو مورد استفاده قرار مي گيرند و بسياري از مردم عقيده دارند كه آب هاي گرم و غني از مواد معدني خاصيت شفابخش فراواني دارند.

استفاده از انرژي زمين گرمايي، گرم كردن ساختمان ها از طريق سيستم هاي گرمايشي در برخی از شهرهای اروپا رایج می باشد . از نمونه هاي ديگر استفاده مستقيم از انرژي زمين گرمايي مي توان به كاشت محصولات، خشك كردن الوارها، ميوه ها و سبزي ها اشاره نمود.

نيروگاه هاي زمين گرمايي از منابع آب گرم استفاده نموده لذا اين نيروگاه ها نياز به منابعي دارند كه دماي بالايي داشته باشند (300 تا 700 درجه فارنهايت). که براي دسترسي به اين منابع مي توان چاه هاي عميق حفر كرد و بخار يا آب داغ را به سطح زمين آورد. غالباً چاه هاي نيروگاه هاي زمين گرمايي يك تا دو مايل عمق دارند.

امريكا بيش از تمام كشورها از انرژي زمين گرمايي برق توليد مي كند اما تمام برقي كه از اين طريق توليد مي شود بخش بسيار اندكي از كل الكتريسيته توليدي در اين كشور مي باشد در حالي كه دماي هوا روي زمين هر فصل و حتي هر روز متفاوت بوده ، دماي 10 فوت بالايي سطح زمين معمولاً بين 50 تا 60 درجه فارنهايت می باشد در برخی از مناطق دماي خاك معمول در زمستان از هوا گرمتر و در تابستان سردتر بوده معهذا پمپ هاي زمين گرمايي براي سرمايش و گرمايش ساختمان ها از دماي ثابت زمين استفاده مي كنند. اصولاً در زمستان گرما را از زمين به ساختمان ها منتقل شده و در تابستان درست برعكس اين كار را صورت می گیرد

پمپ هاي حرارتي زمين گرمايي باصرفه ترين، پربازده ترين و سازگارترين سيستم ها با محيط زيست بوده كه براي كنترل دماي هوا مورد استفاده قرار مي گيرند. لذا لازمست با شناسائي اينگونه مكانها استفاده از انرژي فوق را در كشور رايج نموده اگرچه اغلب واحدهای مسکونی هنوز از سيستم هاي گرمايش و هواسازهاي سنتي استفاده مي نمایند، پمپ هاي حرارتي زمين گرمايي هر روزه بيشتر مورد استقبال قرار مي گيرند. در سال هاي اخير براي ترغيب صنايع به استفاده از پمپ هاي حرارتي انرژي گرمايي اقدامات مناسبی صورت پذیرفته تاثيرات محيط زيستي انرژي زمين گرمايي به نحوه استفاده از اين انرژي مرتبط مي شود. استفاده مستقيم و نيز كاربردهاي حرارتي از اين انرژي غالباً هيچ گونه تاثير منفي نداشته نيروگاه هاي زمين گرمايي براي توليد الكتريسيته هيچ گونه سوختي را مصرف نمي نمایند بنابراين سطح گازهاي منتشره از اين نيروگاه ها بسيار پائين بوده و تقريباً كمتر از يك درصد از دي اكسيد كربني كه از نيروگاه هاي سوخت فسيلي متصاعد مي شود را توليد مي نمایند. لذا با توجه به كاهش سفره هاي زيرزميني منابع انرژيهاي فسيلي لازمست مسئولين كشور به دنبال شناسائي مكانهايي در كشور جهت بكارگيري و استفاده از اين تكنولوژي ها بوده و آن را ترويج دهند .

انرژی زمین گرمائی در نواحی آتش نشانی ایران مانند منطقه سبلان در استان اردبیل و سایر نواحی که لایه های ماگما به سطح زمین نزدیک است در صورت فراهم بودن برخی از شرایط قابل دسترسی می باشد .

تولید انرژی پاک بااستفاده از جاذبه ماه

کره ماه نیز یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر قابل توجه بوده لیکن کمتر از انرژی خورشیدی به آن توجه شده معهذا سابقه بهره برداری از انرژی ماه به اوایل قرن دوازدهم میلادی رسیده که کشورهای انگلستان ، فرانسه و اسپانیا نیز در این زمینه پیشرو می باشند .

جاذبه ماه به عنوان منبع انرژی قابل استفاده این ستاره نورانی بوده که جزر و مد را پدید می آورد ماه موجب حرکت آب و تولید انرژی می شود لذا با توجه به قدمت بهره برداری این انرژی استفاده از آن در كشور ماهنوز چندان گسترش نیافته که علت این امر را می توان در هزینه بر بودن آن جستجو نمود به ویژه آنکه احداث تجهیزات عظیم و توربینهای بزرگ باید در آب شور انجام گیرد که خود کاری بس دشوار می باشد و عمر وسایل و تجهیزات را نیز کاهش می دهد

مهمترین ویژگی سواحلی که می توان از آنها انرژی جزر و مدی به دست آورد اختلاف ارتفاع آب در کشند بالا و کشند پایین بوده که در بعضی سواحلخليج فارس و درياي عمان به پنج متر نیز می رسد اما این ویژگی به تنهایی کافی نیست بلکه باید وضعیت جغرافیایی ساحل نیز برای احداث نیروگاه جزر و مدی محل مناسبی باشد که چنین مکانی هایی در همه جا یافت نمی شود تاکنون فقط 20 سایت در سراسر جهان به عنوان ایستگاههای انرژی جزر و مدی شناخته شده اند.محققان تخمین زده اند در حال حاضر می توان 2 تا 3 هزار میلیون مگاوات ساعت از جزر و مد در سایتهای گوناگون انرژی به دست آورد .

آثار ماه و خورشید و زمین بر همدیگر شرایطی را فراهم می آورد که می توان از آن انرژی کسب نمود جزر و مد نیز بر اثر نیروهای هم کنشی زمین ، ماه و خورشید پدید می آید . نیروهای واکنشی میان ماه و خورشید و زمین موجب بالا و پایین رفتن منظم آب اقیانوس ها در سراسر جهان می  شود که نتیجه آن امواج جزر و مدی بوده ماه نیرویی بیش از 2 برابر نیرویی که خورشید بر امواج جزر و مدی تاثیر می گذارد بوجود می آورد در نتیجه جزر و مد به وضوح تابعی است از گردش ماه به دور زمین . ایجاد موج در روز و سیکل جزر و مد ، در هر سطح از اقیانوس وجود دارد .

در واقع نیروی جاذبه ماه باعث برآمدگی آبها شده و به دلیل گردش وضعی زمین این برآمدگی به سمت غرب جریان پیدا می نماید در نتیجه موجهایی با دوره 12 ساعت و 25 دقیقه ایجاد می شود که دامنه نوسان انها در اقیانوسهای بزرگ ؛ حدود نیم متر می باشد . اثر نیروی جاذبه خورشید نیز مشابه لیکن ضعیفتر بوده و هر 12 ساعت یک بار ظاهر می شود لذا بدین ترتیب جزر و مد زمانی به وجود می آید که ماه و خورشید در یک جهت قرار گرفته باشند بنابراین پیش بینی میزان جزر و مد و انرژی حاصل از آن عملی بوده در حا لی که به دشواری می توان درباره میزان انرژی باد یا خورشید پیش بینی نمود .

زیان ناشی از تولید انرژی جزر و مد ماه

با توجه به گرم شدن کره زمین و عواقب ناشی از آن بر اثر استفاده از سوختهای فسیلی ، توجه و استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر افزایش یافته معهذا برخی از این انرژیها نیز آثار مخربی در محیط زیست ایجاد می نمایند .

برای بهره برداری از انرژی جزر و مدی روشهای گوناگونی وجود دارد لیکن کلیه این روشها اصل مشترکی بعنوان ایجاد سد یا حوضچه ای در دهانه رودخانه یا دهانه یک خلیج می باشد . بررسیها  و تحقیقاتی که در این زمینه انجام شده نشان داده که زیانهای سازه ای ایجاد شده برای جذب انرژی جزر و مدی شبیه خطراتی بوده که سدهای بزرگ بر اکولوژی سیستمهای رودخانه ای و پیرامون آنها ایجاد نموده اند این سازه ها جریان آب را هنگام ورود و خروج در دهانه رودخانه تغییر داده و موجب بر هم زدن نظم اکولوژیکی این نقاط حساس می شوند .

در هنگام احداث اینگونه نیروگاهها, گیاهان و جانوران بسیاری آسیب می بینند و سالها پس از بهره برداری نیز تغییرات بیولوژیکی موجب به وجود آمدن شرایط جدید زیست محیطی می شود . برخی از گونه بومی گیاهان و جانوران برای همیشه در آن منطقه از بین رفته و برخی گونه های دیگر جای آنها را می گیرند معهذا در پاره ای موارد سواحل سنگی در دوره احداث نیروگاهها برای همیشه ناپدید می شوند از طرفی تاسیسات این نیروگاهها موجب می شوند تبادل آب رودخانه و دریا از پیش کمتر شده و در نتیجه محل ورود آب , شوری و کدر بودن آب کاهش می یابد و با كاهش کدر بودن , نور خورشید بیشتری به آبزیان می رسد و بدین ترتیب فیتوپلانکتون ها افزایش یافته و تغییر دیگری در اکوسیستم آبی پدید می آید که ا لزاماً مطلوب نیست .

از طرفی فنسها و توربینهای منصوبه این نیروگاهها نیز آثاری بر محیط زیست گذاشته که صرفاً به زمان ساخت  محدود نبوده بلکه در دوره بهره برداری نیز نتایج منفی خود را نشان میداده بیشترین اثر منفی توربینها بر ماهیها موجب شده گردش توربینها با سرعت 20 تا 30 دور بر دقیقه کشتار ماهی ها را به حداقل می رساند .

گرچه فنسها سبب می شوند پستانداران دریایی بزرگتر نظیر دلفین ها و فوکها از گزند پره های توربینها در امان بمانند اما مسیرهای عبور ماهیان و بسیاری جانوران دیگر را مسدود می نموده . گاهی از حس گرهای الکترونیکی حساسی استفاده می شود تا چنانچه جانوری بزرگ از محدوده ممنوعه عبور کرد توربینها از کار بیفتند از طرفی ماهیان ممکن است از آنها عبور نموده و در دام پره توربینها گرفتار شوند با این تفاسیر برای کاهش مرگ و میر ماهیان روشهایی ابداع شده که بر اساس نوع فنسها و فاصله ای که تجهیزات و فنسها باید داشته باشند تا حدودی این مشکل حل می شود بهر حال در مجموع تحقیقات نشان داده که آثار منفی فنسها و توربینهایی که درمناطق مجهز به حسگرها استفاده شده و از سازه های سد کمتر بوده زیرا مانع چرخه آب و مهاجرت ماهیان نمی شوند .

استفاده از انرژی جزر و مد با وجود زیانهایی که دارد در صورت رعایت ضوابط زیست محیطی می تواند به عنوان انرژی مطمئن و جایگزین مناسبی برای بخش عمده ای از سوختهای فسیلی به کار گرفته شود اما چنین نگرشی در کشورهایی که از انرژی ارزان استفاده می شود حداقل تا زمانی که چاههای نفت و ذخایر گازی برای همیشه به پایان برسند تنها می تواند رویایی بی تعبیر باشد .

تولید برق از انرژیهای تجدیدپذیر

در حال حاضر حداقل تعداد 105 کشور انواع مختلفی از اقدامات خود را در راستای توسعه تولید برق تجدیدپذیر صورت داده اند که مهمترین و رایجترین شکل اقدامات و سیاست گذاریها شامل موارد زیر می باشد .

1. تعیین تعرفه خرید برق تضمینی در نزد مصرف کنندگان
2. تعیین سهم انرژیهای نو از سبد انرژی کشور
3. تعیین یارانه سرمایه گذاری اولیه یا اهدای امتیاز به مصرف کننده
4. تامین اعتبارات مالیاتی سرمایه گذاری و سایر اعتبارات مالیاتی
5. اهدای معافیت از مالیات یا معافیت از مالیات ارزش افزوده
6. دادو ستد گواهی نامه های سبز ناشی از استفاده از انرژیهای نو
7. شبکه میترینگ و اقدامات مناسب تولید برق
8. سرمایه گذاری مستقیم دولت در این بخش
9. برگزاری مناقصات عمومی برای تولید برق مناسب

در این زمینه اقدامات مشروحه زیر نیز ضروری بوده است .

• خرید تضمین شده برق تولیدی

در اوایل سال 2010 این نوع سیاستگذاری و اقدامات تشویقی دولتها در بیش از 50 کشور جهان مورد استفاده قرار گرفته و بیشترین سهم و تاثیر آن در توسعه برق بادی و پس از آن در ارتقای سطح نوآوری و میزان سرمایه گذاری بر سیستمهای برق بوده در این رابطه تنوع و ایجاد تغییرات در تعرفه خرید برق تضمینی وجود داشته که هم اکنون نیز استمرار دارد .

• تعیین سهم انرژیهای نو از سبد انرژی کشور

اقدامات تعیین سهم انرژیهای نو از سبد انرژی کشور در سطح شهرستانها و استانها در برخی از کشور ها در حدود 10 کشور در سطح ملی وجود دارد . اهم این سهم تعیین شده در بازه 5/20 درصد و با چشم انداز سالهای 2012-2015-2020-2025 پیش بینی گردیده است .

• محاسبه یارانه سرمایه گذاری در مراحل اولیه و همچنین اهدای امتیاز تامین اعتبارات ، معافیت مالیاتی سرمایه گذاری یا معافیت از مالیات ارزش افزوده خود از نکات بارز می باشد .

غالباً یارانه سرمایه گذاری اولیه بصورت مستقیم میسر بوده لیکن اهدای امتیازات یا تخفیفها در برخی از کشورها اعمال شده و تامین اعتبار مالیاتی سرمایه گذاری کاهش هزینه گمرک واردات و سایر موارد معافیت از مالیات نیز به عنوان حمایت مالی در بسیاری از کشورها در سطح ملی رایج بوده است .

• اعتبار مالیاتی تولید برق

تامین اعتبارات و تخصیص بودجه ویژه تولید انرژی که در بعضی از کشورها لحاظ شده معهذا این اعتبار غالباً مبلغ ثابتی به ازای کیلووات ساعت بوده یا درصدی از دیگر تعرفه های خرید برق شرکتهای برق منطقه ای یا میزان پایه تعرفه می باشد در بعضی کشورها از اعتبار مالیاتی تولید برق جهت سیاستگذاری توسعه برق تجدیدپذیر استفاده می شود.

• تاسیس صندوقهای ویژه انرژیهای تجدیدپذیر

در برخی کشورها صندوقهای ویژه انرژیهای نو راه اندازی شده تا نسبت به تامین هزینه های سرمایه گذاری احداث نیروگاههای تجدیدپذیر و وامهای با بهره کم و همچنین کمک به بازار تحقیق و توسعه استانداردها اقدام نماید که توصیه می شود این امر در کشور ما نیز میسر گردد .

• برگزاری مناقصات عمومی اصولاً در احداث اینگونه نیروگاهها بسیار موثر می باشد.

از دو دهه اخیر در برخی کشورها انجام مناقصات عمومی  الزامی بوده و همچنین سیاست امتیاز انحصاری برای برق بادی در چین در سالهای 2003 تا 2007 با انجام دوره های مناقصات سالیانه به مدت 5 سال به نصب 3.4 گیگاوات ظرفیت جدید منجر شد که می تواند تجربه مناسبی برای سایر کشورها باشد اگرچه طرح خرید تضمینی برای حمایت پروژه ها از این سیاست پیشی گرفت انجام مناقصات عمومی در سایر کشورها جهت استفاده از انرژیهای خورشیدی و  برق انجام شده که الگوی مناسبی برای سایر کشورها می باشد .

• شبکه میترینگ که خود موجب تولید برق مناسب شود .

فرآیندی که در آن مصرف کنندگان برق تجدیدپذیر به خصوص کاربران سیستمهای فتوولتائیک بر روی سقف منازل مسکونی نصب نموده و مازاد برق تجدیدپذیر تولیدی خود را به شبکه تزریق نموده و این میزان برق توسط شرکت توزیع برق اندازه گیری و از مصرف کننده خریداری می شود . قوانین مرتبط با  Net meteringدر حداقل 10 کشور وضع شده و اکثر قوانین به ظرفیتهای نصب شده محدود و کوچک مربوط می شود استفاده از این سیاستگذاری در کشورهای در حال توسعه نیز در حال افزایش است .

• سرمایه گذاری مستقیم دولت در سالهای گذشته در بسیاری از کشورها , تلاشهای فراوانی در راستای ارتقای کاربرد منابع تجدیدپذیر انرژی صورت پذیرفته لیکن تعدادی از رویکردها با درجه پیشرفت متفاوتی به کار گرفته شده اند . تجارب این کشورها حاکی از آن بوده که مجموعه واحدی از سیاستهایی که بتواند بطور موفقیت آمیزی صنعت انرژیهای تجدیدپذیر را در هر کشور چه به لحاظ عملیاتی و چه به لحاظ مالی ایجاد کند وجود ندارد البته موفقیت یا شکست رویکردهای سیاستی مختلف به تکنولوژی مورد نظر و کشور بررسی شده نیز بستگی دارد . که مهمترین موضوع سرمایه گذاری دولت بر روی اینگونه انرژیهای حساس که در آینده کشور ما به آن نیاز دارد می باشد .

سیستمهای انرژی خورشیدی تولید برق

تولید نیروی برق بستگی به قدرت اقتصادی هر کشور دارد به همین علت افزایش تولید الکتریسیته بعنوان ارزش افزوده در دهه اخیر مورد توجه بوده در این رابطه در صورت دست یابی به تکنولوژیهای پیشرفته , بکارگیری و استفاده از انرژیهای پاک و سیستمهای تجدیدپذیر در تامین انرژی مورد نیاز امری اجتناب ناپذیر و رشد قابل ملاحظه ای در کشور خواهد داشت . سهولت دسترسی و کاربرد انرژی خورشیدی حائز اهمیت بوده لذا از جائیکه خورشید بزرگترین و تنها منبع تامین کننده انرژی کره زمین بوده , انرژی صادره از آن به صور مختلف بمنظور تامین انرژی مورد نیاز سوختهای غیرفسیلی مورد استفاده قرار می گیرد .

غالباً در سیستم های تبدیل انرژی زمانی اهمیت بیشتری می یابد که انرژی تابشی خورشید با استفاده از سیستمهای فتوولتائیک بطور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل شود و لذا سهولت در دسترسی به انرژی الکتریکی حاصل از برق خورشیدی یکی از کاربردهای آن است .

تولید سلول و مدولهای خورشیدی در چند سال اخیر رشد فزاینده ای داشته و در سالهای کنونی به بیش از 2500 مگاوات پیک در سال رسیده است .

دلایل قابل توجه به صنعت انرژی پاک خورشیدی در دهه اخیر و رشد سالانه آن به شرح ذیل می باشد :

• کاهش مصرف سوخت فسیلی و مشکلات سوخت رسانی بویژه در مناطق صعب العبور که استفاده از انرژی را تسهیل می کند .
• قابلیت تولید در محل مصرف ، کاهش و صرفه جویی در هزینه های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی و عدم نیاز به شبکه سراسری برق
• تنوع بخشی با منابع تامین کننده انرژی که بسیار قابل توجه می باشد.
• امکان نصب و راه اندازی اینگونه انرژی در قدرتهای مختلف ؛ متناسب با نیاز مصرف کننده که استفاده را در هر نقطه مناسبی از زمین میسر می سازد .
• طول عمر مناسب و سهولت در بهره برداری از این انرژی پاک خورشیدی
• امکان نصب در هر نقطه اعم روی سقف خانه ها و غیره و توانایی ذخیره سازی انرژی در باطری بمنظور استفاده در زمانهای آتی

ضرورت سرمایه گذاری در انرژی خورشیدی

صنعت جهانی 12 میلیارد دلاری انرژی خورشیدی در حال حاضر عمده ترین منبع انرژی تجدیدپذیر در رابطه با استفاده از نیروی تولید انرژی خورشیدی بوده که میزان آن در حال افزایش است .

انرژی خورشیدی در کشورهای در حال توسعه فرصتهای بزرگی در پیش رو داشته لیکن استفاده از این فرصتها و اجرایی نمودن آن با مشکلاتی مواجه شده به این علت که این برنامه ها نیازمند تشکیلات سازمانی محلی از شرکتهایی برای فروش ، نصب و سرویس تجهیزات بوده و در حقیقت محتاج کمکهای مالی دولت می باشد .

انرژی بادی و ظرفیتهای منصوبه موجود

رشد چشمگیر صنعت انرژی باد در جهان در سال 2008 بیانگر این واقعیت بوده که کارشناسان این انرژی علاقه مند به گسترش و بهره گیری روز افزون از آن بوده لذا باید توجه داشت که انرژی بادی ، فناوری نوینی بوده که بمنظور بهره برداری نیازمند سیاستهای ویژه ای می باشد.

کشورهای پیشرفته راهبردها و برنامه ریزی هایی صورت داده اند، که تصویب تعرفه های خرید برق بادی سالیانه از جمله بوده بطوریکه این تعرفه ها متناسب با میزان تورم و نوع تکنولوژی مورد استفاده متغیر می باشد از طرفی سالیانه با توجه قدیمی شدن تکنولوژیهای مورد استفاده میزان تعرفه خرید برق کاهش یافته که این روش شیوه مناسبی بمنظور حمایت و تشویق سرمایه گذاران جهت بهره گیری از تکنولوژی های جدیدتر و در نتیجه افزایش بازدهی و تولید می باشد .

اختصاص امتیاز مالیات سرمایه گذاری در صنعت انرژیهای تجدیدپذیر ، پرورش متخصصان خبره در این زمینه و همچنین جایگزینی توربینهای بادی قدیمی که دارای ظرفیت تولید پایینتری بوده با توربینهای مدرن که موجب افزایش تولید انرژی بادی از مزارع بادی قدیمی می شوند نیز از موارد دیگری در برنامه ریزیهای کلان کشورهای پیشرفته محسوب می شوند .  خوشبختانه در کشور ما نیز به این امر توجه شده که نصب توربینهای بینالود در خراسان رضوی از این جمله است .

منافع ملی و جهانی کشور از استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر

انرژیهای تجدیدپذیر شامل منابع متنوع و مختلفی بوده که از انرژیهای طبیعی و در دسترس و در محل زندگی به دست می آید لیکن این انرژیها صورتی آرمانی ندارد اما استفاده بیشتر از آن موجب می شود که واردات نفت را کاهش داده و سطح آلودگی ها و انتشار گازهای گلخانه ای را كاهش داده و مشاغل جدید ایجاد نموده تا رفاه مردم نیز تامین گردد .

انرژی تجدیدپذیر قادر خواهد بود برای کشورهای در حال توسعه و مناطق روستایی ، فرصتها و امکانات فوق العاده فراهم نماید .

انتقال تکنولوژی به کشورهای در حال توسعه

چشم انداز استفاده از انرژی تجدیدپذیر در کشور ما نیز در آینده قابل توجه و نیز مثبت بوده و بطوریکه این روند به طور دائم در حال تغییر و سرعت می باشد این موضوع سبب می شود که مبارزه تنگاتنگی برای طراحان سیاستهای دولتی بوجود آید لذا طراحانی که باید دائماً بر پیش بینی های رایانه ای تکیه مي زنند و ممکن است بعلت افزایش بسیار سریع قیمت نفت و افزایش سریع تقاضا در جهان برای استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر از اعتبار دور شده باشندلذا  بمنظور فراهم آوردن چنین فرصتهایی ، قیمتهای انرژی سنتی می بایستی کماکان بالا بوده و بهای استفاده از  انرژیهای تجدیدپذیر نیز همچنان کاهش پیدا نماید و در این رابطه سیاستهای دولتی نیز ثابت و قابل پیش بینی بوده تا سرمایه گذاران و وام دهندگان را به حمایت مالی از سیستمهای انرژیهای تجدیدپذیر تشویق و متعهد نمایند که نسبت به ترویج و توسعه اینگونه انرژیها اهتمام تا از طریق هماهنگی های بین المللی انتقال تکنولوژیهای مختلف به کشورهای در حال توسعه میسر شود .

روشهای استفاده از اتلاف گرمای خروجی ناشی از تولید انرژی

نیروگاههای سیکل ترکیبی بسیار کارآمدتر از نیروگاههای معمولی هستند زیرا آنها اتلاف گرمای خروجی در طی تولید برق را نیز مجدداً برای تولید انرژی گرمایی مورد استفاده قرار می دهند . در مقایسه با نیروگاههای استاندارد دستگاههای تولید ترکیبی می توانند هزینه های برق و گرما را تا میزان 40% کاهش دهند . اگر این تکنولوژی توزیعی به طور وسیعی استقرار یابد و بتواند به طور موثری به شبکه برق متصل شود پتانسیلی برای کاهش چشمگیر انتشار گازهای خطرناک می باشد تکنولوژی ترکیبی گرما و برق استفاده شده در دستگاههای تولید ترکیبی در روشهای دیگری از نیروگاهها نیز استفاده شده علاوه بر اینها کاربرد حذف گرما در فرآیند تولید برق در راستای اهداف گرمایشی روی هم رفته فرآیند کارآمدتری را به وجود می آورد .

تقاضا برای روشهای تولید پایدار ذخیره سازی انرژی در حال افزایش بوده به طوریکه همواره برای تامین انرژی پایدار از اهمیت بیشتری برخوردار می باشد در حقیقت کلیه روشهای ذخیره سازی در صدد ذخیره انرژی مازاد .در هنگامی که مصرف انرژی پایین تر باشد بوده تا بتواند در زمانی که تقاضا برای انرژی زیادتر می باشد مورد استفاده قرار دهند.

تعدادی از تکنولوژیهای متفاوتی که در مقیاسی وسیع می توانند مورد استفاده قرار گیرند عبارتند از : تکنولوژیهای پمپی یا مکشی ، هوای فشرده ، ذخیره انرژی مغناطیسی و زمین گرمایی همچنين باتری نوین . سیستمهای ذخیره سازی مغناطیسی با ایجاد راندمان خروجی تا حد 98 درصد ، همواره تاثیرگذارند به علاوه این تکنولوژی بهره برداری از مقادیر هنگفتی از انرژی را با سرعت زیاد مقدور می سازد .

از طرفي سیستمهای ذخیره سازی انرژی زمین گرمایی نیز می توانند برای ذخیره سازی انرژی فصلی به کار برده شوند بنابراین گرمای تولید شده در تابستان می تواند در زمستان مورد استفاده قرار گیرد .

ذخیره سازی انرژی پایه هیدروژنی یک روش موثر انرژی مصرفی توسط ایستگاههای بادی یا سیستم های برق زای نوری به طور بی رویه تولید شده را فراهم نماید تجربه الکتریکی برای تولید هیدروژن مورد استفاده قرار گرفته لیکن در مواقع لزوم هیدروژن می تواند به انرژی قابل استفاده تبدیل شود در آینده اضافه شدن هیدروژن به پیلهای سوختی برای جذب انرژی مازاد بر نیاز در طی دوره های پیک امکان پذیر خواهد شد . مزیت این روش موجب می شود که پیلهای سوختی راندمان خروجی 65% داشته و به هیچ وجه انتشارات مضر تولید ننمایند.

تغییرات جوی و ضرورت تولید انرژیهای نوین

تغییرات شدید جوی می تواند کشورها را برای دستیابی به اهداف تعیین شده در زمینه استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر با مشکلات بسیاری مواجه نماید .

توربین های بادی ممکن است در آینده با مشکلاتی نظیر فرسایش خاک یا عدم وزش باد در برخی مناطق مواجه شوند که در این صورت سرمایه گذاریهای انجام شده برای نصب و استقرار آن بی نتیجه خواهد بود همچنين تولید انرژی از طریق استفاده از باتریهای خورشیدی به دلیل تابش همیشگی خورشید در برابر تغییرات آب و هوایی مصون نميباشد غالباً این پنلها که باید به صورت گسترده روی دشتها یا زمینهای هموار نصب و مستقر شوند نیز با خطراتی ناشی از رانش زمین ، سیلاب و … مواجه خواهند شد لازمست برای تولید نیرو از طریق قدرت جزر و مد دریا نیز توجه به عوارض ناشی از افزایش سطح آب و فعالیت طوفانها شود در مجموع منابع انرژی نیز در حال تغییر بوده و تولید آن در شرایط متغیر آب و هوایی همچنان پایدار باقی خواهد ماند .

در جهت درک مشکلات ناشی از تغییرات جوی بر روند تولید انرژیهای تجدیدپذیر نیز می بایستی به مشکلات تولید انرژی توسط توربینهای بادی توجه شود از طرفی شدت وزش باد در همه اوقات یکسان نبوده بنابراین از دیدگاه علمی شبکه های انرژی تولید شده نیز برای تامین نیاز مصرف کنندگان به منبع باثباتی نیازداشته تا بتوانند به صورت مستمر برق تولید نمایند .

اصولاً باد با برنامه ریزی قبلی شروع به وزیدن ننموده بلکه با اراده الهی این امر میسر بوده از طرفی در مواقعی وزش باد بسیار شدید بوده که بنابر ملاحظات ایمنی توربینها را باید خاموش نمود و چنانچه شدت باد نیز بسیار کم باشد نمی توان برق مورد نیاز را تولید کرد . در پاره ای موارد وزش باد هنگام شب شدیدتر بوده بطوریکه درزماني که مصرف برق نیز در پایین ترین حد ممکن قرار داشته این امر موجب مشکلی جدی برای شرکتهای تولید کننده برق فراهم می آورد زیرا امکانی برای ذخیره سازی برق در مقیاسی گسترده وجود ندارد . برق تولیدی نیز باید زمانی مصرف شود که در شبکه تولید شده لذا از جائیکه این امکان وجود نداشته که الکتریسیته تولیدی در مقیاسی وسیع ذخیره شود مشکلات عدم تولید مناسب انرژی از باد نیز افزایش خواهد یافت .

از طرفی نیروگاههای بادی درست در همان مناطقی که شدیداً به برق نیاز دارند دایر نمی شوند به همین علت باید برای انتقال الکتریسیته تولید شده انرژی را از طریق ایجاد خطوط شبکه منتقل نمود که این موضوع نیز به میلیاردها تومان سرمایه گذاری نیاز دارد .

بهرحال با توجه به تشدید تغییرات جوی در آینده و آثار مخرب احتمالی آن در روند سرمایه گذاریهای صورت پذیرفته لازمست قبل از انتخاب هر منطقه ای جهت احداث تاسیسات تولید انرژی  نه تنها به عوارض احتمالی بر محیط زیست توجه نمود . بلکه به عوارض متقابل زیست محیطی نیز دقت نمود

راهكارها، راهبردهای توسعه انرژي‌هاي تجديدپذير در کشور

در جهت توسعه انرژي‌هاي تجديدپذير براي تسهيل تدوين استراتژی چهار حوزه وجود داشته که ابزارهاي مالي، ابزارهاي قانوني، توسعه تكنولوژي و بالا بردن آگاهي، ظرفيت‌سازي و آموزش را شامل می شود .

در ايران شرایط لازم جهت تأمين مشوق‌هاي مالي از طريق تأسيس صندوق تجديدپذيرها امکان پذیر بوده كه اين امر مي‌تواند با اخذ عوارض برق سبز بمبلغ بسیار کم از محل افزايش قيمت فروش برق به مشتركين خانگي، عمومي و تجاري به ازاي هر كيلووات ساعت تحقق يابد.

توسعه سيستم حمايت مالي و گسترش سازمانهای مرتبط با انرژیهای تجدیدپذیر و همچنین اجرای رويكردهاي نوآورانه به ايجاد ساختار پايدار و مكانيزم‌هاي مالي جهت سيستم‌هاي انرژي تجديدپذير کمک می نماید .

ضرورت دارد فضاي سرمايه‌گذاري جهت توسعه بخش انرژي تجديدپذير را برای سرمايه‌گذاران داخلي و خارجي ایجاد و تسهیل نمود . در این رابطه كشور ژاپن با اتخاذ راهكارهايي نظير تشويق سرمايه‌گذاران از طريق افزايش قيمت خريد تضميني برق تجديدپذير، اهداي امتيازاتي به پروژه‌هاي پاك و قراردادهايي با دوره زماني طولاني 15 تا 17 سال جهت خريد برق، موجب افزايش ظرفيت‌هاي نصب شده بادي، از 136 مگاوات در سال 2000 به حدود 2500 مگاوات در سال 2010 گردیده که روند روبه رشد اجرای پروژه های انرژیهای تجدیدپذیر نیز رو به گسترش می باشد این روند نیز در کشور ما ایران قابل اجراء می باشد .

استفاده از ابزارها در چهارچوب قانون

استفاده از ابزارهای قانونی و در حقيقت توسعه در این زمینه، به كارگيري، نگهداري و بهبود مستمر يك سيستم قانوني مؤثر براي توسعه انرژي‌هاي تجديدپذير اهداف ذيل را دنبال مي‌كند:

الف- تدوين يك چارچوب قانوني و مقرراتي جهت ایجاد ساختار تعرفه‌ها  و قيمت‌گذاري براي حمايت از تلفيق انرژي تجديدپذير در اقتصاد انرژي و نيز براي جذب سرمايه‌گذاري مطلوب در این زمینه که نیروگاه سیکل ترکیبی شهرستان یزد که اخیراً افتتاح شده از اینگونه موارد می باشد .

ب- تدوين يك چارچوب قانوني و مقرراتي جهت تلفيق توليدكنندگان برق مستقل در سيستم برق موجود فعلی که به استفاده از اینگونه انرژیها در کشور کمک می نماید .

توسعه تكنولوژي های روز انرژی تجدیدپذیر در کشور

توسعه و ارتقاء در بخش انرژي‌هاي تجديدپذير موجب، غني‌سازي و توسعه تكنولوژي‌ها بمنظور به كارگيري انرژي تجديدپذير پايدار بوده كه اهداف مشروحه ذيل قابل پیگیری می باشد.

الف- به كارگيري استانداردها و خط‌مشي‌هاي مناسب عملياتي جهت استفاده مناسب از تكنولوژي‌هاي انرژي تجديدپذير به منظور ارتقای سطح توسعه این انرژیها که در جهت کاهش انرژیهای فسیلی بسیار موثر می باشند .

ب- بومي نمودن تولید تجهيزات مورد نياز و نصب آنها بمنظور تقويت تكنولوژي انرژي تجديدپذير و همچنین بهينه سازي و به كارگيري آن جهت تحقیق و توسعه و ارتقای این تکنولوژیها در این صنعت در کشور که می تواند نقش موثری در کاهش مصرف انرژیهای فسیلی داشته باشد

افزايش دانش و علوم مرتبط با ظرفيت‌سازي ، آموزش بخشهای تولیدی

در اين زمینه توسعه و ايجاد مكانيزم‌هايي بمنظور افزايش آگاهي عمومي از فوايد و فرصت‌هاي اشتغال در انرژي تجديدپذير حائز اهمیت بوده كه در این رابطه اهداف ذيل قابل پیگیری می باشد .

الف- افزایش دانش مربوط به انرژيهای تجديدپذير و بازدهي این انرژيها ، از طريق آموزش و همچنین افزايش دستاوردهای علمی استفاده از انرژي تجديدپذير.

ب- افزایش و ایجاد انگيزش در بخش خصوصی و بازار انرژيهای تجديدپذير از طريق گسترش اطلاعات مربوط به فوايد اقتصادي، محيط زيستي، اجتماعي و تجاري تكنولوژي‌هاي انرژي تجديدپذير و كاربردهاي آنها در بهره برداری بهینه این انرژیها در مصرف

ج- تغییر باورهای فرهنگی و اعتقادی در نهادهاي دولتي و نهادهاي تأمين كننده مالي دولتي و حتي بخش خصوصي بمنظور به كارگيري برنامه‌هاي آموزشي و كارآموزي در زمينه انرژي تجديدپذير.

د- بهبود ارتباطات و تعاملات بين نهادهاي دولتي محلي، استاني و ملي در کشور و همچنین بخش خصوصی در زمينه اعمال سياست‌هاي انرژي تجديدپذير در کشور و توسعه این انرژیها در مکانهای مناسب در شهرستانها ، روستاها حتی نقاط دوردست.

توسعه انرژي‌هاي تجديدپذير و تاثیر آن در ابعاد اقتصادی و اجتماعی

توسعه انرژي‌هاي تجديدپذير منافع اقتصادي و اجتماعي مختلفي را برای کشور به همراه دارد؛ لذا از جائیکه مصرف سوخت‌هاي فسيلي با توجه به محدوديت منابع در تأمين انرژي که در آينده نزديك براساس پيش‌بيني به اتمام می رسد این موضوع بسیار حائز اهمیت بوده بنابراین فقدان هزينه‌هاي زيست‌محيطي و اجتماعي نیز خود از جنبه هاي مثبت می باشد . با گسترش روزافزون نياز به انرژي و محدوديت منابع فسيلي، افزايش آلودگي محيط‌زيست ناشي از مصرف اين منابع، موضوع گرم شدن هوا و آثار پديده گلخانه‌اي، ريزش باران‌هاي اسيدي و ضرورت متعادل كردن نشر دي‌اكسيدكربن، در مجموع لزوم صرفه‌جويي در مصرف سوخت‌هاي فسيلي و توجه به استفاده از منابع انرژي تجديدپذير را امری اجتناب ناپذیر مي‌نماید بطوریکه در برخی از كشورها با استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير در بخش توليد برق، توانسته اند از انتشار بيش از 100 ميليون تن گاز دي‌اكسيدكربن جلوگيري نموده که در کاهش آلاینده های محیط زیستی بسیار قابل اهمیت می باشدكه خود نمونه بارزی از استفاده از تکنولوژیهای اینگونه انرژیها خواهد بود .

از طرفی قابليت توليد غيرمتمركز برق از انرژي‌هاي نو، فرصت پيشرفت و توسعه را جهت نقاط دور افتاده و روستايي کشور فراهم ساخته که این امر موجب تقويت ساختار اجتماعي و اقتصادي مناطق روستايي و جلوگيري از مهاجرت آنها به شهرها خواهد نمود .

در زمینه اشتغال‌زايي استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير نیز قابل اهمیت بوده وضعيت اشتغال‌زايي اين سيستم‌ها، به علت ماهيت نوین آنها بيش از اشتغال‌زايي ناشي از توسعه استفاده از سوخت‌هاي فسيلي بوده بطوريكه استفاده از اين سيستمها به صورت بومي و محلي نیز ميسر می باشد برابر بررسیهای بعمل آمده فرآيند نصب، اجرا، بهره‌برداري و نگه‌داري از انرژي‌هاي تجديدپذير، عمدتاً در مناطق روستايي و محروم تحقق می یابد لذا با توجه به اینکه چنين مناطقي از نرخ بيكاري بيشتري برخوردارند و كاربرد اين سيستم‌ها مي‌تواند در تثبيت جمعيت ساكن در اين مناطق مفيد واقع شوند لذا تأثير به سزايي در كاهش ميزان محروميت اين مناطق و افزايش رشد و بهره‌وري كشور خواهد داشت از طرفی نقش مؤثر در پدافند غيرعامل كه اثرات مهمي در تأمين زيرساخت مناسب در بخش انرژي كشور دارد نیز موجب می شود که امنيت سيستم انرژي فعلی كشور را تأمين نماید لذا با بررسي ويژگي‌هاي سيستم انرژي كشور مشاهده مي‌شود كه فقدان تنوع در استفاده از اين سيستم در سه حوزه منابع، تكنولوژي مولّد و شبكه توزيع از يك طرف و عدم اطمينان بالا به سيستم انرژي، موجب شده كه درجه امنيت انرژي در كشور در سطوح پايين بوده لذا براي كشور ما كه در منطقه اقتصادي، سياسي و نظامي خاصي چون خاورميانه واقع شده و به دنبال تحقق اهداف آرمان‌هاي توسعه می باشد اهميت بيشتري پيدا مي‌ نماید. از طرفي طی بررسي عوامل مؤثر در ايجاد امنيت در سه حوزه منابع، توليد و توزيع را مي‌توان چنین مطرح نمود كه توسعه استفاده از انرژي‌هاي نو مي‌تواند نقش به سزايي در افزايش درجه امنيت سيستم انرژي كشور (پدافند غيرعامل) را ايفا نماید؛ زيرا با استفاده از توسعه زیرساختهای منابع انرژي‌هاي نو به تنوع در منابع انرژي فعلي و تطبيق بيشتر با قوانين و موانع زيست‌محيطي، تنوع در تكنولوژي‌هاي توليد انرژي و كمك به حذف نقاط حساس در شبكه انتقال نیروگاههای برق ، تاسیسات نقتی دست پیدا نمود همچنین توسعه كاربرد انرژي‌هاي تجديدپذير مي‌تواند به امنيت ملي كشور نيز كمك نماید، زيرا با بررسي چشم‌انداز 20 سال آينده ملاحظه مي‌شود كه بخش قابل توجهي از توليد ناخالص داخلي كشور از طريق صادرات حامل‌هاي انرژي فسيلي تأمين خواهد گردید معهذا با توسعه انرژي‌هاي تجديدپذير مي‌توان ضمن توليد انرژي ؛ كمك به حفظ تداوم صادرات حامل‌هاي انرژي و حفظ و صيانت از منابع فسيلي براي نسل‌هاي آينده را نيز فراهم آورد.

توسعه انرژیهای نو و سیاستهای جهانی و نقش آن در کشور

توسعه انرژیهای نو در دهه 80 و اوایل دهه 90 میلادی آغاز شد که در این دوره زمانی ، تنها در تعداد معدودی از کشورها سیاستهائی در جهت توسعه انرژیهای تجدیدپذیر وجود داشت لیکن در دوره زمانی سالهای 1998 تا 2005  و به ویژه سالهای 2005 تا 2010 کشورهای زیادی در جهت تدوین استراتژی و سیاستگذاری توسعه انرژیهای تجدیدپذیر اقدام نمودند هم اكنون تعداد کشورهای با این اهداف و سیاستگذاری های توسعه به بیش از 105 کشور در سال 2010 رسیده است .

برخی از کشورها نیز به نتایج اساسی در بخش توسعه بازار ، افزایش سرمایه گذاری و توسعه صنعت تجدیدپذیرها رسیده اند معهذا در ابتدای سال 2010 اهداف سیاستگذاری  کلان در سطح ملی صرفاً در 85 کشور جهان تنظیم شده لیکن اهداف ملی اکثر کشورهاصرفاتعیین سهم انرژیهای تجدیدپذیر در تولید برق بوده که غالباً این سهم از سه تا 10 درصد در نظر گرفته شده لذا ضرورت دارد  در کشور ما نیز سهمی بزرگ در این زمینه در نظر گرفت .

از سایر اهداف ملی بعضی از کشورها تعیین سهم انرژیهای تجدیدپذیر از سبد انرژی اولیه تعیین میزان ظرفیت استفاده از تکنولوژیهای مختلف ، تولید انرژی از تجدیدپذیرها بوده است . با این تفاسیر در اکثر کشورها اهداف مشخصی در راستای توسعه سوختهای ذیربط تعیین شده فراهم شده و در سالهای اخیر بسیاری از کشورها سال 2020 را به عنوان افق چشم انداز برای توسعه انرژیهای تجدیدپذیرها قرار داده اند . در کشور ما نیز دولت در برنامه پنجم توسعه نیز برنامه ریزی لازم را صورت داده که با توجه به سیاستهای جهانی توسعه حصول به این انرژیها در وسعت بیشتری اجتناب ناپذیر خواهد بود .

الزامات توسعه انرژیهای تجدیدپذیر در ایران

در بسیاری از كشورهای جهان اهداف راهبردي بمنظور توسعه انرژ‌ي‌هاي تجديدپذير تدوين و سياست‌گذاري‌هاي لازم براي سال‌هاي 2010 تا 2020 انجام شده در اين رابطه كشورهاي توسعه یافته در اروپا در كميسيوني بدین منظور در سال 2007، هدف تأمين 20 درصد از نیازهای انرژي خود را از منابع انرژي‌هاي تجديدپذير تا سال 2020 تدوین نموده لیکن هم‌اكنون سهم انرژي‌هاي تجديدپذير در تأمين انرژي مورد نياز اروپا در حدود 8.5 درصد می باشد. طبق برنامه تدوین شده در برخی از كشورها سهم برق توليدي تجديدپذيرها از ميزان 6.3 درصد در سال 2000 به 12 درصد در سال 2006 رسيده و هدف اين كشورها افزايش اين مقدار به 27 درصد در سال 2020 و حداقل 45 درصد تا سال 2030 ميباشد با تدوین سیاستگذاری در ایران  پیش بینی می شود که تا سال 2020 در ایران نیز حداقل به 15% برسد .

چالش‌هاي موجود انرژي‌هاي تجديدپذير در ايران

متاسفانه در ایران به علت فقدان بسترسازی لازم، بویژه در سالهای قبل موانعي براي توسعه و استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير وجود داشته که برخي از آنها نيز در حال حاضر نیز وجود دارد . مهم‌ترين آنها موارد مشروحه ذيل می باشد.

1. وجود سوختهای فسیلی ارزان و يارانه‌اي مانع اقدام جدي عملياتي تولید انرژي‌هاي تجديدپذير و بطور وسيع شده لذا در حال حاضر اين مشكل نيز همچنان پابرجا می باشد پیش بینی می شود با اجراي كامل اصل44 قانون اساسي و نیز اجرای طرح تحول اقتصادي با توجه به سال جهاد اقتصادی بمنظور نزديك شدن قيمت‌هاي سوخت فسيلي به ارزش واقعي ، بستر و شرايط مناسب براي توسعه صنعت انرژي‌هاي تجديدپذير در كشور فراهم شود.
2. فقدان برنامه جامع و مدون ملي مناسب با معيارهاي كمّي كه به صورت قانوني تثبيت شده باشد، يكي از دلايل مهم بوده در اين زمینه اگر چه در برنامه چهارم و در قالب اسناد بخشي و فرابخشي (موضوع مواد155 و 156 قانون برنامه چهارم) سعي گردید كه اهداف كمّي و قانوني جهت توسعه صنعت انرژي‌هاي تجديدپذير به عنوان برنامه توليد برق، پيش‌بيني و اجراء شود، لیکن عدم وجود تخصيص اعتبار کافی پيش‌بيني شده و همچنين عدم تطبیق اهداف كمّي ياد شده با مطالعات استراتژيك و جامع در اين رابطه موجب شده که عملاً اهداف مذکور تحقق عيني پيدا ننماید. هم اکنون سازمان انرژي‌هاي نو با انجام مطالعات پايه استراتژيك منطبق بر مدل علمي و قابل قبول توسط صاحب نظران تلاش در جهت تهيه برنامه جامع و قانون كامل در این رابطه نموده که احتمالاً در برنامه پنجم توسعه قابل اجراء خواهد بود .
3. وجود مشكلات ساختاري در برنامه سوم توسعه مبني بر حضور چند نهاد دولتي در موضوع انرژي‌هاي تجديدپذير همانند وزارت جهاد كشاورزي، سازمان بهينه‌سازي مصرف سوخت، سازمان انرژي اتمي و وزارت نيرو از عوامل ديگر موانع ياد شده بوده كه موجب پراكندگي و موازي‌كاري و در نتيجه انجام هزينه‌ اعتبارات به صورت غيرمتمركز و كم‌اثر و ناقص آنها گردیده معهذا در برنامه توسعه چهارم نیز اقدام موثر و کافی صورت نگرفته است .
4. ورود بخش خصوصي به عرصه توسعه انرژي‌هاي تجديدپذير، دارای مشکلاتی بوده بطوریکه در حوزه‌هاي تجاري مانند باد كه خود ناشي از پايين بودن تعرفه‌هاي خريد برق تجديدپذير در مقايسه با بالا بودن هزينه‌هاي اوليه سرمايه‌گذاري در اين قبيل نيروگاه‌ها با نيروگاه‌هاي متعارف فسيلي كه از سوخت ارزان استفاده می نمایند، می باشد موجب عدم قبول قراردادهاي مورد نياز نزد بانك‌ها می باشد از طرف ديگر به علت فقدان بستر قانوني جامع و مواردي نظير زمان‌ و دشواري تأمين منابع مالی و اعتباري جهت خريد تضميني به صورت بلندمدت، مشكلات تهيه زمين با مساحت مورد نياز احداث نيروگاه‌هاي بادي و دشوار بودن اخذ مجوز با توجه به قوانين زيست‌محيطي موجب سرگرداني بخش خصوصي در ورود به اين صنعت می شود اخيراً وزارت نفت و نيرو و هيئت دولت به استناد اصل 138 قانون اساسي جمهوري اسلامي ايران و بند 62 آئين‌نامه تنظيم بخشي از مقررات مالي دولت، مصوبه‌اي را تصويب نموده كه به موجب آن نرخ خريد برق توليدي بخش‌هاي غيردولتي از منابع انرژي‌هاي نو در ساعات اوج و عادي و در ساعات كم‌باري افزايش يافته است .

علیرغم فقدان وجود بسترهای مناسب برخي از موانع عملياتي در كند بودن اجرای پروژه های مربوط به انرژیهای تجدیدپذیر نتايج اقدامات در اين زمينه تأثيرگذار بوده كه مي‌توان به مهم‌ترين آنها در موارد ذيل اشاره كرد:

5. كمبود اعتبارات مالی مورد نياز جهت اجرای طرح‌ها و پروژه‌ها و عدم تخصيص كامل و به موقع آنها.
6. محدود بودن مشاوران و پيمانكاران و ناظران ذيصلاح در اين رابطه و هزينه و زمان‌بر بودن ايجاد پتانسيل‌هاي فني، علمي و صنعتي مورد نياز براي اجراي اين پروژه‌ها در كشور.
7. صنعت جديد و در عين حال پيشرفته برخي از تكنولوژي‌ها و فقدان دانش كافي در اين زمينه‌ها در كشور؛ که فاقد سوابق و تجربه قبلي در كشور بوده است .
8. كندي مراحل عقد قرارداد پيمان‌ انجام كار، مشاوره و عدم مديریت در اجرای طرح و همچنین فقدان هزينه كافي با توجه به ضوابط و قوانین حاكم بر طرح‌هاي عمراني، بویژه اینکه اكثر پروژه‌ها ماهيت تحقيقاتي و پژوهشي دارند.
9. موانع موجود ایجاد شده بمنظور عقد قراردادهاي جديد با توجه به روابط خاص بين‌المللي و فقدان دانش و تكنولوژي روز به علت تحريم‌هاي مختلف جهاني و افزايش هزينه‌هاي تأمين مواد اوليه قطعات و تجهيزات از كشورهاي اروپايي ناشي از افزايش نرخ يورو و دلار در مقابل ريال و تحريم‌هاي اعمال شده مذكور که عوامل تاثیرگذار در اجرای پروژه های مربوط به انرژي‌هاي تجديدپذير می باشد.

http://irrea.ir/blog/%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D9%87-%D9%87%D8%A7/%D8%A7%D9%86%D8%B1%DA%98%DB%8C-%D9%87%D8%A7%DB%8C-%D8%AA%D8%AC%D8%AF%DB%8C%D8%AF%D9%BE%D8%B0%DB%8C%D8%B1/

انرژی تجدیدپذیر

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد

انرژی پایدار

نگهداری انرژی

• توسعه انرژی
•  
• انرژی نو
•  
• فناوری زیست‌محیطی
•  
• معماری سبز
•  
• ساختمان با طراحی عنصر پایداری
•  
• ساختمان یکپارچه فتوولتائیک
•  
• بهبود سازی سبز
•  
• ساختمان انرژی صفر
•  
• خانه سبز (معماری)
•  
• ساختمان کم‌کربن
•  
• بام سبز
•  
• ساختمان سبز
•  
• تولید هم‌زمان
•  
• پمپ حرارتی زمین‌گرمایی
•  
• سامانه غیرفعال خورشیدی

انرژی تجدیدپذیر

• انرژی خورشیدی
•  
• انرژی زمین‌گرمایی
•  
• الکتریسیته زمین‌گرمایی
•  
• انرژی بادی
•  
• نیروی برق‌آبی
•  
• انرژی دریایی
•  
• انرژی جزر و مدی
•  
• انرژی موج
•  
• انرژی جریان اقیانوسی
•  
• سامانه‌های انرژی تجدیدپذیر هیبریدی
•  
• زیست‌توده
•  
• زیست‌سوخت
•  
• هضم بی‌هوازی

ترابری پایدار

• سوخت کربن‌خنثی
•  
• سوخت اتانول
•  
• انرژی هیدروژن
•  
• فرایند فیشر–تروپش
•  
• خودرو با سوخت جایگزین
•  
• خودروی الکتریکی
•  
• خودروی دونیرو
•  
• خودروی برقی دوگانه
•  
• پیل سوختی
•  
• فناوری نانو سبز
•  
• خودروی اتصال برقی دوگانه‌سوز
•  
• کنگره خودروی سبز

• ن
• ب
• و

انرژی تجدیدپذیر (به انگلیسی: Renewable energy) انرژی سودمندی است که از منابع تجدیدپذیر به‌دست می‌آید، که در مقیاس زمانی انسانی به‌طور طبیعی دوباره جایگزین می‌شوند. از جمله این منابع می‌توان به منابع خنثی کربنی (منابعی با انتشار کربن صفر) مانند: نور خورشید، باد، باران، جزر و مد، امواج و گرمایش زمین‌گرمایی اشاره کرد.^[۱] این اصطلاح بیشتر زیست‌توده را نیز در بر می‌گیرد که وضعیت خنثی کربن آن مورد بحث است.^[۲][۳] این گونه از منبع انرژی دربرابر سوخت‌های فسیلی قرار دارد که بسیار سریعتر از تجدید مصرف می‌شوند.

باد، خورشید، و برق آبی سه منبع انرژی تجدیدپذیر هستند.^[۴]

انرژی‌های تجدیدپذیر بیشتر، انرژی را در چهار زمینه مهم تأمین می‌کنند: تولید برق، گرمایش و سرمایش هوا و آب، ترابری و خدمات انرژی روستایی (خارج از شبکه).^[۵]

بر اساس گزارش REN21 سال ۲۰۱۷، انرژی‌های تجدیدپذیر در سال ۲۰۱۵ و ۲۰۱۶ به ترتیب ۱۹٫۳ درصد در مصرف انرژی جهانی انسان و ۲۴٫۵ درصد در تولید برق آن‌ها نقش داشته‌است. این میزان مصرف انرژی به این صورت تقسیم می‌شود: ۸٫۹٪ حاصل از زیست‌توده سنتی، ۴٫۲٪ از انرژی گرمایی (زیست‌توده مدرن، زمین‌گرمایی و گرمای خورشیدی)، ۳٫۹٪ حاصل از برق آبی و ۲٫۲٪ باقیمانده برق حاصل از باد، خورشید، زمین‌گرمایی و دیگر اشکال زیست‌توده است. سرمایه‌گذاری جهانی در فناوری‌های تجدیدپذیر در سال ۲۰۱۵ بیش از ۲۸۶ میلیارد دلار بوده‌است.^[۶] در سال ۲۰۱۷، سرمایه‌گذاری جهانی در انرژی‌های تجدیدپذیر بالغ بر ۲۷۹٫۸ میلیارد دلار بود که چین با ۱۲۶٫۶ میلیارد دلار ۴۵٪ از سرمایه‌گذاری‌های جهانی را به خود اختصاص داده‌است. همچنین ایالات متحده ۴۰٫۵ میلیارد دلار و اروپا ۴۰٫۹ میلیارد دلار بر روی انرژی‌های تجدیدپذیر سرمایه‌گذاری انجام داده‌اند.^[۷] در سطح جهان ۱۰٫۵ میلیون شغل در ارتباط با صنایع انرژی‌های تجدیدپذیر وجود دارد که فتوولتائیک خورشیدی بزرگترین کارفرمای این صنعت می‌باشد.^[۸] سامانه‌های انرژی تجدیدپذیر به سرعت در حال کارآمدتر و ارزان‌تر شدن هستند و سهم آن‌ها از کل انرژی مصرفی در حال افزایش است.^[۹] در سال ۲۰۱۹، بیش از دو سوم ظرفیت برق تازه نصب شده در سراسر جهان، از گونه تجدیدپذیر بوده‌است.^[۱۰] رشد مصرف زغال سنگ و نفت تا پایان سال ۲۰۲۰ ممکن است به دلیل رشد به‌کارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر و گاز طبیعی پایان یابد.^{[۱۱][۱۲][۱۳]}

حداقل ۳۰ کشور در سراسر جهان وجود دارند که در سطح ملی حداقل ۲۰٪ از انرژی خود را از انرژی‌های تجدیدپذیر تأمین می‌کنند. پیش‌بینی می‌شود که بازارهای ملی انرژی‌های تجدیدپذیر در دهه آینده و پس از آن به شدت رشد کنند.^[۱۴] اکنون حداقل دو کشور، یعنی ایسلند و نروژ همه برق موردنیاز خود را با به‌کارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر تولید می‌کنند و بسیاری از کشورهای دیگر هدف خود را برای رسیدن به ۱۰۰٪ انرژی تجدیدپذیر در آینده تعیین کرده‌اند.^[۱۵] حداقل ۴۷ کشور در سراسر جهان اکنون بیش از ۵۰ درصد برق خود را از منابع تجدیدپذیر تأمین می‌کنند.^{[۱۶][۱۷][۱۸]} برخلاف انرژی‌های فسیلی که فقط در برخی کشورهای محدود متمرکز شده‌اند، انرژی‌های تجدیدپذیر در مناطق جغرافیایی مختلفی گسترده شده‌اند. استقرار سریع انرژی‌های تجدیدپذیر و فناوری‌های بهره‌وری انرژی منجر به امنیت چشمگیر انرژی، کاهش تغییرات آب و هوایی و منافع اقتصادی شده‌است.^[۱۹] در نظرسنجی‌های بین‌المللی افکار عمومی، پشتیبانی شدیدی برای ارتقا منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی وجود دارد.^[۲۰][۲۱]

در حالی که بسیاری از پروژه‌های انرژی‌های تجدیدپذیر در مقیاس وسیع هستند، فناوری‌های تجدیدپذیری نیز وجود دارند که برای مناطق روستایی و دورافتاده و کشورهای در حال توسعه، که در آن‌ها انرژی بیشتر در توسعه انسانی بسیار مهم است، مناسب هستند.^[۲۲][۲۳] از آنجا که بیشتر سامانه‌های انرژی تجدیدپذیر برای تولید برق استفاده می‌شوند، به‌کارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر معمولاً با الکتریکی کردن بیشتر سامانه‌ها و تجهیزات همراه است، چرا که این کار چندین مزیت دارد: برق را به راحتی می‌توان به گرما تبدیل کرد، برق را می‌توان به راحتی و با راندمان بالا به انرژی مکانیکی تبدیل کرد، و در نقطه مصرف کاملاً تمیز است.^[۲۴][۲۵] علاوه بر این، برق‌رسانی با انرژی تجدیدپذیر کارآمدتر است و منجر به کاهش چشمگیری در انرژی موردنیاز می‌شود.^[۲۶]

بررسی اجمالی[ویرایش]

نوشتار(های) وابسته: انرژی پایدار

کل مصرف انرژی جهان بر اساس منبع در سال ۲۰۱۳

جریان‌های انرژی تجدیدپذیر شامل پدیده‌های طبیعی مانند نور خورشید، باد، جزر و مد، رشد گیاهان و گرمای زمین‌گرمایی است، همان‌طور که آژانس بین‌المللی انرژی توضیح می‌دهد:^[۲۷]

انرژی تجدید پذیر از فرایندهای طبیعی حاصل می‌شود که به‌طور مداوم پر می‌شوند. در اشکال مختلف، مستقیماً از خورشید یا از گرمای تولید شده در اعماق زمین ناشی می‌شود. در این تعریف برق و گرمای تولید شده از خورشید، باد، اقیانوس، برق آبی، زیست توده، منابع زمین گرمایی و سوخت‌های زیستی و هیدروژن حاصل از منابع تجدید پذیر وجود دارد.

برخلاف دیگر منابع انرژی که در شمار محدودی از کشورها متمرکز شده‌اند، منابع انرژی تجدیدپذیر و فرصت‌های چشمگیر برای بهره‌وری انرژی در مناطق جغرافیایی گسترده‌ای وجود دارد. استقرار سریع انرژی‌های تجدیدپذیر و بهره‌وری انرژی و گوناگونی فناورانه منابع انرژی، منجر به امنیت چشمگیر انرژی و منافع اقتصادی خواهد شد.^[۱۹] این امر همچنین باعث کاهش آلودگی محیط زیست مانند آلودگی هوا ناشی از سوزاندن سوخت‌های فسیلی و بهبود سلامت عمومی، کاهش مرگ و میر زودرس ناشی از آلودگی و صرفه جویی در هزینه‌های بهداشتی مربوطه می‌شود که سالانه تنها در ایالات متحده به چند صد میلیارد دلار می‌رسد.^[۲۸] پیش‌بینی می‌شود منابع انرژی تجدیدپذیر که به صورت مستقیم یا غیرمستقیم انرژی خود را از خورشید می‌گیرند بتوانند تا ۱ میلیارد سال دیگر انرژی موردنیاز بشریت را تأمین کنند. پیش‌بینی می‌شود در آن زمان زمین به قدری گرم شود که آب به صورت مایع دیگر نتواند وجود داشته باشد.^{[۲۹][۳۰][۳۱]}

مقایسه سهم انرژی‌های نوین از کل انرژی مصرفی بر حسب درصد - نمودار نشان می‌دهد در ایران کار چندانی برای به‌کارگیری انرژی‌های نو انجام نشده‌است.^[۳۲]

تغییرات آب و هوا و نگرانی‌های مربوط به گرم شدن کره زمین، همراه با ادامه کاهش هزینه‌های برخی از تجهیزات انرژی‌های تجدیدپذیر، مانند توربین‌های بادی و صفحات خورشیدی، باعث افزایش به‌کارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر می‌شود.^[۲۰] در سال ۲۰۱۹، بر اساس گزارش‌های آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر، سهم کل تجدیدپذیرها در سبد انرژی از جمله برق، گرما و ترابری، باید شش برابر سریعتر رشد کند تا بتواند در قرن حاضر افزایش دمای متوسط جهانی را «خیلی کمتر» از ۲٫۰ درجه سلسیوس حفظ کند. (در مقایسه با دوران پیش از صنعتی‌سازی.)

در سال ۲۰۱۱، سامانه‌های فتوولتائیک خورشیدی کوچک، برق چندین میلیون خانوار را تأمین می‌کنند، و سامانه‌های ریز-آبی (micro-hydro) به شکل شبکه‌های کوچکی چندین میلیون خانوار دیگر را تغذیه می‌کنند. بیش از ۴۴ میلیون خانوار از بیوگاز ساخته شده در هضم کننده‌های مقیاس خانگی برای روشنایی یا پخت‌وپز استفاده می‌کنند و بیش از ۱۶۶ میلیون خانوار به نسل جدیدی از اجاق‌های آشپزی زیست‌توده با کارایی بیشتر تکیه دارند.^[۳۳] در خارج از اروپا، گروه گوناگونی از ۲۰ کشور یا بیشتر، هدف خود را در بازه زمانی ۲۰۲۰–۲۰۳۰ بر روی رساندن سطح تأمین انرژی تجدیدپذیر خود به ۱۰ تا ۵۰ درصد قرار داده‌اند.^[۱۴]

انرژی‌های تجدیدپذیر بیشتر در چهار زمینه جایگزین سوخت‌های متداول می‌شوند: تولید برق، آب گرم یا فضای گرم، ترابری و خدمات انرژی روستایی (خارج از شبکه).

تولید برق[ویرایش]

پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۴۰ تولید برق از انرژی های تجدیدپذیر با تولید برق از زغال سنگ و گاز طبیعی برابر شود. چندین حوزه قضایی، از جمله دانمارک، آلمان، ایالت استرالیای جنوبی و برخی از ایالت‌های آمریکا به ادغام بالایی از تجدیدپذیرهای متغیر دست یافته‌اند. به‌عنوان مثال، انرژی باد در سال ۲۰۱۵، ۴۲٪ از تقاضای برق در دانمارک، ۲۳٫۲٪ در پرتغال و ۱۵٫۵٪ در اروگوئه را تأمین کرد. اتصال دهنده‌های بین‌المللی با اجازه دادن به واردات و صادرات انرژی‌های تجدیدپذیر، کشورها را قادر می‌سازند تا سامانه‌های برق را متعادل کنند. سامانه‌های ترکیبی نوآورانه ای میان کشورها و مناطق پدید آمده‌است.^[۳۴]

گرمایش[ویرایش]

گرمایش آب خورشیدی سهم مهمی در گرمای تجدیدپذیر در بسیاری از کشورها دارد، به ویژه در چین که هم‌اکنون ۷۰٪ از کل جهانی (۱۸۰ گیگاوات-حرارتی) را در اختیار دارد. بیشتر این سامانه‌ها در ساختمان‌های آپارتمانی چند خانوادگی نصب شده و بخشی از نیاز به آب گرم حدود ۵۰ تا ۶۰ میلیون خانوار را در چین تأمین می‌کنند. در سراسر جهان، کل سامانه‌های گرمایش آب خورشیدی نصب شده بخشی از نیاز به آب گرم بیش از ۷۰ میلیون خانوار را تأمین می‌کنند. به‌کارگیری زیست‌توده برای گرمایش نیز در حال رشد است. در سوئد، استفاده ملی از انرژی زیست‌توده از نفت پیشی گرفته‌است. زمین‌گرمایی مستقیم برای گرم‌کردن نیز به سرعت در حال رشد است.^[۳۵] جدیدترین روش گرمایش، به‌کارگیری پمپ‌های حرارتی ژئوترمال است که هم گرمایش و هم سرمایش را تأمین می‌کنند و منحنی تقاضای برق را نیز مسطح می‌کنند. به همین دلیل یک اولویت ملی در حال رشد هستند.^[۳۶][۳۷] (همچنین به انرژی گرمایی تجدیدپذیر مراجعه کنید).

ترابری[ویرایش]

یک اتوبوس که از سوخت بیودیزل استفاده می‌کند.

بیواتانول گونه‌ای الکل است که از طریق تخمیر، بیشتر از کربوهیدرات‌های تولیدشده در محصولات قندی یا نشاسته‌ای مانند ذرت، نیشکر یا سورگوم شیرین تهیه می‌شود. به‌کارگیری زیست‌توده سلولزی، که از منابع غیر غذایی مانند درختان و علف‌ها مشتق شده‌است، نیز به‌عنوان ماده اولیه تولید اتانول در حال توسعه است. از اتانول به شکل خالص می‌توان به‌عنوان سوخت وسایل نقلیه استفاده کرد، اما معمولاً به‌عنوان افزودنی بنزین برای افزایش اکتان و بهبود انتشار آلاینده‌ها استفاده می‌شود. از بیواتانول به‌طور گسترده‌ای در ایالات متحده آمریکا و برزیل استفاده می‌شود. از بیودیزل خالص می‌توان به‌عنوان سوخت وسایل نقلیه استفاده کرد، اما معمولاً به‌عنوان یک ماده افزودنی دیزلی برای کاهش سطح ذرات معلق، مونوکسید کربن و هیدروکربن‌های موجود در خودروهای دیزلی استفاده می‌شود. بیودیزل از روغن یا چربی با به‌کارگیری ترانس استریشفیکشن (Transesterification) تولید می‌شود و متداول‌ترین سوخت زیستی در اروپا است.

PlanetSolar، بزرگترین قایق مجهز به انرژی خورشیدی در جهان و نخستین وسیله نقلیه الکتریکی خورشیدی است که دور جهان را پیموده‌است. (در سال ۲۰۱۲)

وسیله نقلیه خورشیدی، گونه‌ای وسیله نقلیه الکتریکی است که انرژی موردنیاز آن کاملاً یا به‌طور چشمگیری از انرژی مستقیم خورشید تأمین می‌شود. معمولاً سلول‌های فتوولتائیک (PV) موجود در صفحات خورشیدی، انرژی خورشید را مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. اصطلاح «وسیله نقلیه خورشیدی» معمولاً به این معنی است که از انرژی خورشید برای تأمین انرژی همه یا بخشی از پیشرانه خودرو استفاده می‌کند. از انرژی خورشیدی ممکن است برای تأمین برق برای ارتباطات یا کنترل‌ها یا دیگر عملکردهای کمکی نیز استفاده شود. وسایل نقلیه خورشیدی اکنون به‌عنوان وسایل ترابری روزمره به فروش نمی‌رسند، اما در درجه اول وسایل نقلیه نمایشی و تمرینات مهندسی هستند که بیشتر توسط سازمان‌های دولتی پشتیبانی می‌شوند. PlanetSolar و Solar Impulse از نمونه‌های برجسته وسایل نقلیه خورشیدی هستند. با این حال، وسایل نقلیه با شارژ غیر مستقیم خورشیدی متداول بوده و قایق‌های خورشیدی به صورت تجاری در دسترس هستند.

فناوری‌های پذیرفته شده[ویرایش]

انرژی بادی[ویرایش]

نوشتار اصلی: انرژی بادی

نقشه جهانی سهم انرژی بادی در تأمین انرژی موردنیاز اصلی. (سال ۲۰۱۹)^[۳۸]

در پایان سال ۲۰۱۹، ظرفیت برق بادی نصب‌شده در سراسر جهان ۶۲۳ گیگاوات بود.^[۳۹]

از جریان هوا می‌توان برای راه‌اندازی توربین‌های بادی استفاده کرد. توربین‌های بادی مقیاس-شهری از حدود ۶۰۰ کیلووات تا ۹ مگاوات توان نامی دارند. توان موجود از باد، تابعی از مکعب سرعت باد است، بنابراین با افزایش سرعت باد، خروجی توان تا حداکثر خروجی توربین افزایش می‌یابد.^[۴۰] مناطقی که باد شدیدتر بوده و دارای ثبات بیشتری است، مانند سایت‌های دریایی و مکان‌های با ارتفاع بسیار، مکان‌های ممتاز برای مزارع بادی هستند. به‌طور معمول، ساعات بار کامل توربین‌های بادی میان ۱۶ تا ۵۷٪ سالانه متفاوت است، اما ممکن است در سایت‌های ویژه دریایی مطلوب بیشتر باشد.^[۴۱]

نقشه جهانی پتانسیل تراکم انرژی باد.

در سطح جهان، اعتقاد بر این است که پتانسیل فنی طولانی مدت انرژی باد، با فرض برطرف شدن همه موانع عملی موردنیاز، پنج برابر کل تولید انرژی فعلی جهانی یا ۴۰ برابر تقاضای برق فعلی است. این امر مستلزم نصب توربین‌های بادی در مناطق وسیع، به ویژه در مناطقی است که منابع بادی بالاتری دارند، مانند مناطق دریایی. از آنجا که سرعت باد دریایی به‌طور متوسط حدود ۹۰٪ بیشتر از خشکی است، بنابراین منابع دریایی می‌توانند انرژی بیشتری نسبت به توربین‌های مستقر در زمین داشته باشند.^[۴۲]

انرژی آبی[ویرایش]

نوشتار‌های اصلی: انرژی آبی و برق آبی

در پایان سال ۲۰۱۹، ظرفیت برق آبی تجدیدپذیر در سراسر جهان ۱۱۹۰ گیگاوات بود.^[۳۹]

از آنجا که آب حدود ۸۰۰ برابر چگالتر از هوا است، حتی جریان کمی آب یا یک موج متوسط دریایی نیز می‌تواند مقدار چشمگیری انرژی تولید کند. گونه‌های مختلفی از انرژی آبی وجود دارد:

• 

  سد سه‌دره در چین.

  از گذشته، برق آبی با ساخت مخازن و سدهای بزرگ برق آبی تأمین می‌شد و هنوز هم در کشورهای در حال توسعه محبوب است.^[۴۳] بزرگترین آن‌ها سد سه‌دره (۲۰۰۳) در چین و سد ایتایپو (۱۹۸۴) ساخته شده توسط برزیل و پاراگوئه است.
• نیروگاه‌های برق‌آبی کوچک، تأسیسات برق آبی هستند که به‌طور معمول حداکثر ۵۰ مگاوات برق تولید می‌کنند. آن‌ها بیشتر در رودخانه‌های کوچک یا به‌عنوان سازه‌های کم تأثیر در رودخانه‌های بزرگتر ساخته می‌شوند. چین بزرگترین تولیدکننده برق آبی در جهان است و بیش از ۴۵۰۰۰ نیروگاه برق‌آبی کوچک دارد.^[۴۴]
• نیروگاه‌های جریانی روزمینی بدون ایجاد یک مخزن بزرگ، از رودخانه‌ها انرژی می‌گیرند. آب به‌طور معمول در امتداد دره رودخانه (با به‌کارگیری کانال‌ها، لوله‌ها یا تونل‌ها) منتقل می‌شود تا زمانی که از کف دره بالاتر باشد، در این صورت می‌توان آن را برای سقوط از داخل یک دریچه و چرخاندن یک توربین آزاد کرد. این سبک از تولید هنوز هم می‌تواند مقدار بسیاری برق تولید کند، مانند سد چیف جوزف در رودخانه کلمبیا در ایالات متحده.^[۴۵] بسیاری از نیروگاه‌های جریانی روزمینی، نیروگاه برق‌آبی میکرو یا نیروگاه برق‌آبی پیکو هستند.

برق آبی در ۱۵۰ کشور تولید می‌شود. در سال ۲۰۱۰ منطقه آسیا و اقیانوسیه ۳۲٪ از برق آبی را تولید می‌کند. در کشورهایی که بیشترین درصد برق را از طریق انرژی‌های تجدیدپذیر تولید می‌کنند، ۵۰ کشور برتر عمده انرژی خود را از طریق برق آبی تأمین می‌کنند. چین با ۷۲۱ تراوات ساعت تولید در سال ۲۰۱۰ بزرگترین تولیدکننده برق آبی در جهان است که این مقدار حدود ۱۷ درصد از مصرف برق خانگی آن را نشان می‌دهد. اکنون سه ایستگاه برق آبی بزرگتر از ۱۰ گیگاوات در جهان وجود دارد: سد سه دره در چین، سد ایتایپو در مرز برزیل-پاراگوئه و سد گوری در ونزوئلا.^[۴۶]

انرژی موج، که از انرژی امواج سطح اقیانوس تأمین می‌شود و انرژی جزر و مد، که از انرژی حاصل از جزر و مد استفاده می‌کند، دو شکل از انرژی برق آبی با پتانسیل کاربرد در آینده هستند؛ با این حال، آن‌ها هنوز به‌طور گسترده‌ای در تجارت استفاده نمی‌شوند. یک پروژه نمایشی که توسط شرکت انرژی تجدیدپذیر اقیانوس در ساحل ماین اجرا می‌شود و به شبکه متصل است، برق جزر و مدی را از خلیج فاندی، مکانی با بالاترین جریان جزر و مدی در جهان، استخراج می‌کند. تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس، که از اختلاف دما میان آب‌های سطحی سردتر و گرمتر استفاده می‌کند، اکنون توجیه اقتصادی ندارد.^[۴۷][۴۸]

انرژی خورشیدی[ویرایش]

نوشتار اصلی: انرژی خورشیدی

در پایان سال ۲۰۱۹، ظرفیت خورشیدی نصب شده جهانی ۵۸۶ گیگاوات بود.^[۳۹]

تصویر ماهواره‌ای از نیروگاه خورشیدی ۵۵۰ مگاواتی Topaz در کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا

انرژی خورشیدی، یعنی نور تابشی و گرمای خورشید، با به‌کارگیری دامنه گسترده‌ای از فناوری‌های در حال تکامل مهار می‌شود، از جمله: گرمایش خورشیدی، فتوولتائیک، انرژی خورشیدی متمرکز (CSP)، فتوولتائیک متمرکز (CPV)، معماری خورشیدی و فتوسنتز مصنوعی.^[۴۹][۵۰] فناوری‌های خورشیدی بسته به روش جذب، تبدیل و توزیع انرژی خورشیدی، به‌طور کلی به صورت خورشیدی منفعل و خورشیدی فعال توصیف می‌شوند. روش‌های خورشیدی منفعل شامل جهت دهی ساختمان به سمت خورشید ، انتخاب موادی با جرم حرارتی مطلوب یا خاصیت پراکندگی نور و طراحی فضاهایی است که به‌طور طبیعی هوا را به گردش درمی‌آورند. فناوری‌های خورشیدی فعال شامل انرژی حرارتی خورشیدی، به‌کارگیری کلکتورهای خورشیدی برای گرمایش، و برق خورشیدی است، که در آن نور خورشید به برق تبدیل می‌شود. این تبدیل یا مستقیماً با به‌کارگیری فتوولتائیک (PV) یا غیرمستقیم با به‌کارگیری انرژی خورشیدی متمرکز (CSP) انجام می‌شود.

نقشه جهانی تابش افقی خورشید.^[۵۱]

یک سامانه فتوولتائیک، با بهره‌گیری از اثر فوتوالکتریک، نور را به جریان الکتریکی مستقیم (DC) تبدیل می‌کند.^[۵۲] فتوولتائیک خورشیدی به یک صنعت چند میلیارد دلاری با رشد سریع تبدیل شده‌است، و همچنان به بهبود مقرون به صرفه بودن خود می‌پردازد و به همراه انرژی خورشیدی متمرکز بیشترین پتانسیل را در میان دیگر فناوری‌های تجدیدپذیر دارد.^[۵۳][۵۴] سامانه‌های خورشیدی متمرکز (CSP) از عدسی‌ها یا آینه‌ها و سامانه‌های ردیابی برای متمرکز کردن نور خورشید به یک پرتو باریک استفاده می‌کنند. نیروگاه‌های خورشیدی متمرکز تجاری برای نخستین بار در دهه ۱۹۸۰ توسعه یافتند. سامانه CSP-استرلینگ بالاترین بازده را در میان همه فناوری‌های انرژی خورشیدی دارد.

در سال ۲۰۱۱، آژانس بین‌المللی انرژی اذعان داشت که «توسعه فناوری‌های انرژی خورشیدی مقرون به صرفه، تمیز و پایان‌ناپذیر، منافع طولانی مدتی خواهد داشت. این امر با تکیه بر یک منبع بومی، پایان ناپذیر و بیشتر مستقل از واردات، امنیت انرژی کشورها را افزایش خواهد داد و باعث افزایش پایداری، کاهش آلودگی، کاهش هزینه‌های مربوط به کاهش تغییرات آب و هوایی و پایین نگه داشتن قیمت سوخت‌های فسیلی خواهد شد. این مزایا جهانی هستند. از این رو باید هزینه‌های اضافی مشوق‌های استقرار زودهنگام را، سرمایه‌گذاری‌های یادگیری در نظر گرفت؛ آن‌ها باید عاقلانه هزینه شوند و باید به‌طور گسترده‌ای به اشتراک گذاشته شوند».^[۴۹] ایتالیا بیشترین نسبت برق خورشیدی را در جهان دارد. در سال ۲۰۱۵، خورشید ۷٫۷٪ از تقاضای برق در ایتالیا را تأمین کرد.^[۵۵] در سال ۲۰۱۷، پس از یک سال دیگر با رشد سریع، خورشید تقریباً ۲٪ از انرژی جهانی یا ۴۶۰ تراوات ساعت برق تولید کرد.^[۵۶]

انرژی زمین‌گرمایی (ژئوترمال)[ویرایش]

نوشتار‌های اصلی: انرژی زمین‌گرمایی و الکتریسیته زمین‌گرمایی

در پایان سال ۲۰۱۹، ظرفیت زمین‌گرمایی جهانی ۱۴ گیگاوات بود.^[۳۹]

خروج بخار آب از نیروگاه زمین‌گرمایی نسیاولیر در ایسلند.

انرژی زمین‌گرمایی با دمای بالا از انرژی حرارتی تولیدشده و ذخیره‌شده در زمین به‌دست می‌آید. انرژی حرارتی، انرژی تعیین‌کننده دمای ماده است. انرژی زمین‌گرمایی زمین از شکل‌گیری اولیه سیاره و از واپاشی رادیواکتیو مواد معدنی (در نسبت‌های فعلی نامشخص^[۵۷] اما احتمالاً تقریباً برابر^[۵۸]) نشأت می‌گیرد. گرادیان زمین‌گرمایی، که تفاوت دما میان هسته سیاره و سطح آن است، به‌صورت پیوسته انرژی گرمایی را به صورت گرما از هسته به سطح زمین هدایت می‌کند. صفت geothermal از ریشه یونانی geo به معنی زمین و thermos به معنای گرما نشات می‌گیرد.

گرمای مورد استفاده برای انرژی زمین‌گرمایی می‌تواند از اعماق زمین باشد، یعنی تا هسته زمین - عمق ۶۴۰۰ کیلومتری زمین. در هسته، دما ممکن است به بیش از ۵۰۰۰ درجه سلسیوس برسد. گرما از هسته به سنگ‌های اطراف منتقل می‌شود. دما و فشار بسیار بسیار باعث ذوب‌شدن برخی سنگ‌ها می‌شود که معمولاً به آن ماگما می‌گویند. ماگما به سمت بالا همرفت می‌کند زیرا از سنگ جامد سبک‌تر است. این ماگما سپس سنگ و آب‌های پوسته را گرم می‌کند، گاهی اوقات تا ۳۷۱ درجه سلسیوس.^[۵۹]

ژئوترمال دما پایین^[۳۶] به به‌کارگیری پوسته خارجی زمین به‌عنوان باتری حرارتی برای تسهیل انرژی حرارتی تجدیدپذیر برای گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها و دیگر مصارف برودتی و صنعتی اشاره دارد. در این شکل از زمین‌گرمایی، یک پمپ حرارتی زمین‌گرمایی و مبدل حرارتی زمینی با هم برای انتقال انرژی گرمایی به زمین (برای خنک کردن) و خارج از زمین (برای گرم کردن) به صورت فصلی استفاده می‌شوند. ژئوترمال دما پایین (که به‌طور کلی با عنوان "GHP" شناخته می‌شود) یک فناوری تجدیدپذیر به‌طور فزاینده مهم است زیرا هم از انرژی کل سالیانه مرتبط با گرمایش و سرمایش می‌کاهد، و هم منحنی تقاضای برق را مسطح تر می‌کند و از نیازهای شدید برق (پیک برق) در تابستان و زمستان می‌کاهد. به همین دلیل ژئوترمال دما پایین یا GHP در حال تبدیل شدن به یک اولویت ملی در سراسر جهان است که با بخشش‌های مالیاتی^[۶۰] و تمرکز بر روی جنبش انرژی صفر^[۳۷]در حال توسعه روزافزون است.

انرژی زیستی[ویرایش]

نوشتار‌های اصلی: زیست‌انرژی، زیست‌توده و زیست‌گاز

در پایان سال ۲۰۱۹، ظرفیت جهانی انرژی زیستی ۱۲۴ گیگاوات بود.^[۳۹]

مزارع نیشکر برای تولید اتانول در برزیل.

زیست‌توده یک ماده زیستی است که از موجودات زنده یا به‌تازگی زنده گرفته شده‌است. این عبارت بیشتر به گیاهان یا مواد مشتق شده از گیاهان اطلاق می‌شود که به‌طور خاص زیست‌توده لیگنوسلولزیک نامیده می‌شوند.^[۶۱] به یک عنوان منبع انرژی، از زیست‌توده می‌توان مستقیماً از طریق سوزاندن برای تولید گرما استفاده کرد، یا به‌طور غیرمستقیم پس از تبدیل آن به اشکال مختلف سوخت‌زیستی استفاده کرد. تبدیل زیست‌توده به زیست‌سوخت را می‌توان با روش‌های مختلفی انجام داد که به‌طور کلی به سه گروه دسته‌بندی می‌شوند: روش‌های حرارتی، روش‌های شیمیایی و روش‌های بیوشیمیایی. چوب امروزه همچنان بزرگترین منبع زیست‌توده باقی مانده‌است؛^[۶۲] نمونه‌های آن شامل بقایای جنگل - مانند درختان مرده، شاخه‌ها و کنده‌های درختان -، شاخه‌های درختان هرس شده باغچه‌ها، تراشه‌های چوب و حتی زباله‌های جامد شهری می‌شود. در یک تعریف دیگر، زیست‌توده شامل مواد گیاهی یا جانوری است که می‌تواند به الیاف یا دیگر مواد شیمیایی صنعتی از جمله سوخت‌های زیستی تبدیل شود. زیست‌توده صنعتی را می‌توان از گونه‌های مختلفی از گیاهان، از جمله میسکانتوس، چمن‌ترکه، کنف صنعتی، ذرت، صنوبر، بید، سورگوم، نیشکر، بامبو،^[۶۳] و گونه‌های مختلف درختان، از اوکالیپتوس تا نخل روغنی تولید کرد.

یک نیروگاه CHP با سوخت چوب برای تأمین برق ۳۰۰۰۰ خانوار در فرانسه.

انرژی گیاه توسط محصولاتی تولید می‌شود که به‌طور ویژه برای استفاده به‌عنوان سوخت توسعه یافته‌اند و در ازای انرژی ورودی کمی برای هر هکتار، زیست‌توده بسیاری تولید می‌شود.^[۶۴] دانه‌ها را می‌توان برای تولید سوخت‌های مایع وسایل نقلیه استفاده کرد در حالی که می‌توان کاه را برای تولید گرما یا برق سوزاند. زیست‌توده گیاهی را همچنین می‌توان از طریق یک توالی فرایند‌های شیمیایی از سلولز به گلوکز تجزیه کرد و سپس قند حاصل را به‌عنوان سوخت زیستی نسل اول مورد استفاده قرار داد.

زیست‌توده را می‌توان به دیگر انرژی‌های قابل استفاده مانند گاز متان^[۶۵] یا سوخت‌های وسایل ترابری مانند اتانول و بیودیزل تبدیل کرد. زباله‌های پوسیده و زباله‌های کشاورزی و انسانی، همگی گاز متان آزاد می‌کنند - که به آن‌ها گاز دفن زباله یا بیوگاز نیز گفته می‌شود. محصولات زراعی، مانند ذرت و نیشکر، می‌توانند تخمیر شوند تا سوخت‌های ترابری مانند اتانول تولید شود. بیودیزل، یک سوخت وسایل ترابری دیگر، می‌تواند از محصولات غذایی باقیمانده مانند روغن‌های گیاهی و چربی‌های جانوری تولید شود.^[۶۶] همچنین، زیست‌توده به مایعات (BTL) و اتانول سلولزی هنوز تحت پژوهش هستند.^[۶۷][۶۸] پژوهش‌های بسیاری در مورد سوخت جلبک یا زیست‌توده حاصل از جلبک انجام شده‌است، زیرا جلبک یک منبع غیر غذایی است و می‌تواند با نرخ ۵ تا ۱۰ برابر دیگر گونه‌های کشاورزی زمینی، برای مثال ذرت و سویا، تولید شود. پس از برداشت، می‌توان آن را تخمیر کرده و سوخت‌های زیستی مانند اتانول، بوتانول و متان و همچنین بیودیزل و هیدروژن تولید کرد. زیست‌توده مورد استفاده برای تولید برق در مناطق مختلف متفاوت است. به‌کارگیری محصولات جانبی جنگلی مانند بقایای چوب در ایالات متحده رایج است. در موریس (بقایای نیشکر) و جنوب شرقی آسیا (پوسته برنج) از زباله‌های کشاورزی استفاده می‌شود. به‌کارگیری بقایای دامداری، مانند فضله مرغ، در انگلستان رایج است.^[۶۹]

زیست سوخت‌ها شامل دامنه گسترده‌ای از سوخت‌ها است که از زیست‌توده حاصل می‌شوند. این اصطلاح سوخت جامد، مایع و گاز را در بر می‌گیرد.^[۷۰] سوخت‌های زیستی مایع شامل الکل‌های زیستی مانند بیواتانول و روغن‌هایی مانند بیودیزل است. سوخت‌های زیستی گازی شامل بیوگاز، گاز محل دفن و گاز مصنوعی است. بیواتانول الکلی است که با تخمیر اجزای قند مواد گیاهی تهیه می‌شود و بیشتر از محصولات شکر و نشاسته تهیه می‌شود. این موارد شامل ذرت، نیشکر و به‌تازگی سورگوم شیرین است. سورگوم شیرین به‌ویژه برای پرورش در شرایط دیم مناسب است و توسط مؤسسه بین‌المللی پژوهشی نباتات برای نواحی نیمه خشک به دلیل پتانسیل آن در تأمین سوخت، همراه با غذا و خوراک دام در مناطق خشک آسیا و آفریقا مورد بررسی قرار گرفته‌است.^[۷۱]

روندهای بازار و صنعت[ویرایش]

نوشتار اصلی: تجاری سازی انرژی‌های تجدید پذیر

این بخش خالی است. شما می‌توانید با افزودن به آن کمک کنید.

خط مشی و سیاست‌ها[ویرایش]

سیاست‌های حمایت از انرژی‌های تجدیدپذیر در گسترش آن‌ها حیاتی بوده‌است. در اوایل دهه ۲۰۰۰ اروپا در ایجاد سیاست‌های انرژی سلطه داشت، اما اکنون بیشتر کشورهای جهان گونه‌ای سیاست انرژی دارند.^[۷۲]

روند سیاست‌ها[ویرایش]

سرمایه‌گذاری‌های جدید جهانی در انرژی‌های تجدیدپذیر.^[۷۳]

آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر (IRENA) یک سازمان میان دولتی برای ارتقا پذیرش انرژی‌های تجدیدپذیر در سراسر جهان است. هدف آن ارائه مشاوره سیاستگذاری مشخص و تسهیل ایجاد ظرفیت و انتقال فناوری است. IRENA در سال ۲۰۰۹ توسط ۷۵ کشور با امضای منشور IRENA شکل گرفت.^[۷۴] در آوریل ۲۰۱۹، ایرِنا ۱۶۰ کشور عضو داشت.^[۷۵] دبیرکل وقت سازمان ملل متحد بان کی-مون گفته‌است که انرژی‌های تجدیدپذیر این توانایی را دارد که فقیرترین کشورها را به سطوح جدیدی از رونق برسانند.^[۷۶]

توافقنامه پاریس در سال ۲۰۱۵ در مورد تغییر اقلیم، بسیاری از کشورها را برای توسعه یا بهبود سیاست‌های انرژی تجدیدپذیر تشویق کرد.^[۱۴] تا سال ۲۰۱۷، در مجموع ۱۲۱ کشور از گونه‌ای سیاست انرژی تجدیدپذیر استفاده کرده‌اند.^[۷۲] اهداف ملی در آن سال در ۱۷۶ کشور وجود داشته‌است.^[۱۴] علاوه بر این، دامنه گسترده‌ای از سیاست‌ها در سطح ایالتی/استانی و محلی نیز وجود دارد.^[۷۷] برخی از شرکت‌های آب و برق دولتی (public utilities) به طرح‌ریزی یا نصب تجهیزات انرژی مسکونی به روز کمک می‌کنند. در زمان باراک اوباما، رئیس‌جمهور وقت آمریکا، سیاست‌های ایالات متحده، به‌کارگیری انرژی‌های تجدیدپذیر را مطابق با تعهدات توافق‌نامه پاریس ترغیب می‌کرد. با اینکه دونالد ترامپ این توافق‌نامه را کنار گذاشته‌است، سرمایه‌گذاری بر روی انرژی‌های تجدیدپذیر همچنان در حال افزایش است.^[۷۸]

بسیاری از دولت‌های ملی، ایالتی و محلی «بانک‌های سبز» ایجاد کرده‌اند. بانک سبز یک مؤسسه مالی نیمه-دولتی است که از سرمایه عمومی برای بالابردن تراز سرمایه‌گذاری‌های خصوصی در فناوری‌های انرژی پاک کمک می‌گیرد.^[۷۹] بانک‌های سبز از ابزارهای مالی مصنوعی برای جبران شکاف‌های بازار که مانع استقرار انرژی پاک هستند، استفاده می‌کنند. ارتش آمریکا همچنین تمرکز خود را بر به‌کارگیری سوخت‌های تجدیدپذیر برای وسایل نقلیه نظامی گذاشته‌است. برخلاف سوخت‌های فسیلی، سوخت‌های تجدیدپذیر می‌توانند در هر کشوری تولید شوند و این موضوع می‌تواند یک مزیت استراتژیک ایجاد کند. ارتش آمریکا پیش‌تر خود را متعهد کرده‌است که ۵۰٪ از مصرف انرژی خود را از منابع تجدیدپذیر تأمین کند.^[۸۰]

فناوری‌های نوظهور[ویرایش]

دیگر فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر هنوز در دست توسعه است و شامل اتانول سلولزی، انرژی زمین‌گرمایی سنگ خشک و انرژی دریایی است.^[۸۱] این فناوری‌ها هنوز به‌طور گسترده نمایش داده نشده‌اند یا دارای محدودیت‌های تجاری هستند. بسیاری از آن‌ها به تازگی ظهور کرده‌اند و ممکن است قابل مقایسه با دیگر فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر باشند، اما تحقق این امر هنوز به جلب توجه کافی و پژوهش، توسعه و تأمین بودجه (RD&D) بستگی دارد.^[۸۱]

سازمان‌های بسیاری در بخش‌های دانشگاهی، فدرال و بازرگانی وجود دارند که پژوهش‌های پیشرفته گسترده‌ای را در زمینه انرژی‌های تجدیدپذیر انجام می‌دهند. این پژوهش چندین حوزه تمرکز را در دامنه انرژی تجدیدپذیر در بر می‌گیرد. بیشتر پژوهش‌ها با هدف بهبود کارایی و افزایش بازده کلی انرژی انجام شده‌است.^[۸۲] چندین سازمان پژوهشی تحت حمایت فدرال در سال‌های گذشته بر روی انرژی تجدیدپذیر تمرکز کرده‌اند. دو مورد از برجسته‌ترین این آزمایشگاه‌ها، آزمایشگاه ملی سَندیا و آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر (NREL) هستند که هر دو توسط وزارت انرژی ایالات متحده تأمین مالی می‌شوند و توسط شرکت‌های مختلف شریک، پشتیبانی می‌شوند.^[۸۳] بودجه کل سندیا ۲٫۴ میلیارد دلار است،^[۸۴] در حالی که بودجه NREL برابر ۳۷۵ میلیون دلار است.^[۸۵]

سامانه زمین‌گرمایی پیشرفته[ویرایش]

شماتیک سامانه زمین‌گرمایی پیشرفته (EGS). ۱: مخزن ۲: پمپ خانه ۳: مبدل حرارتی ۴: سالن توربین ۵: چاه تولیدی ۶: چاه تزریق ۷: آب گرم به سمت گرمایش منطقه‌ای ۸: سنگ متخلخل ۹: چاه ۱۰: سنگ بستر جامد

سامانه‌های زمین‌گرمایی پیشرفته (EGS) گونه جدیدی از فناوری‌های انرژی زمین‌گرمایی هستند که نیازی به منابع هیدروترمال با همرفت طبیعی ندارد. اکثریت قریب به اتفاق انرژی زمین‌گرمایی در سنگ‌های خشک و غیر متخلخل قابل دسترس با حفاری است.^[۸۶] فناوری‌های EGS از طریق شکست هیدرولیکی، "باعث تقویت" یا ایجاد منابع زمین‌گرمایی در این "سنگ خشک گرم (HDR)" می‌شوند. انتظار می‌رود فناوری‌های EGS و HDR، مانند زمین‌گرمایی گرم‌آبی، منابع بارِ پایه (baseload) باشند که مانند نیروگاه‌های فسیلی ۲۴ ساعته انرژی تولید می‌کنند. فناوری‌های HDR و EGS متمایز از هیدروترمال، بسته به محدوده اقتصادی در عمق حفاری، ممکن است در هر کجای جهان امکان‌پذیر باشد. مکان‌های مناسب بالای سنگ‌های گرانیتی عمیق است که توسط یک لایه ضخیم (۳–۵ کیلومتری) رسوبات عایق پوشانده شده و اتلاف حرارت را کند می‌کند.^[۸۷] سامانه‌های HDR و EGS اکنون در فرانسه، استرالیا، ژاپن، آلمان، ایالات متحده و سوئیس در حال تولید و آزمایش هستند. بزرگترین پروژه EGS در جهان نیروگاه نمایشی ۲۵ مگاواتی است که اکنون در آبگیر کوپر، در استرالیا در حال توسعه است. آبگیر کوپر توانایی تولید ۵ تا ۱۰ هزار مگاوات برق را دارد.

اتانول سلولزی[ویرایش]

نوشتار اصلی: پالایشگاه زیستی

چندین پالایشگاه که می‌توانند زیست‌توده را فراوری کرده و آن را به اتانول تبدیل کنند توسط شرکت‌هایی مانند Iogen ، POET و ابنگوا ساخته شده‌اند، در حالی که شرکت‌های دیگری مانند Dyadic International ،Verenium Corporation و نووزیمس^[۸۸] آنزیم‌هایی تولید می‌کنند که می‌تواند تجارت آینده را امکان‌پذیر کند. جایگزین کردن زباله‌های پسماند و علف‌های بومی با مواد اولیه محصولات کشاورزی خوراکی فرصت‌های چشمگیری را برای دامنه گسترده‌ای از بازیگران، از کشاورزان گرفته تا شرکت‌های زیست‌فناوری و از توسعه دهندگان پروژه تا سرمایه گذاران فراهم می‌کند.^[۸۹]

انرژی دریایی[ویرایش]

نیروگاه جزر و مدی رانس در فرانسه

انرژی دریایی (که گاهی به آن انرژی اقیانوس نیز گفته می‌شود) به انرژی حمل‌شده توسط امواج اقیانوس‌ها، جزر و مد، شوری و اختلاف دما در اقیانوس اشاره دارد. حرکت آب در اقیانوس‌های جهان ذخیره وسیعی از انرژی جنبشی یا انرژی در حال حرکت را ایجاد می‌کند. این انرژی می‌تواند برای تولید برق و تأمین انرژی خانه‌ها، ترابری و صنایع برداشت شود. اصطلاح «انرژی دریایی» هم انرژی موج را شامل می‌شود - که انرژی حاصل از امواج سطحی است، و هم انرژی جزر و مدی را در بر می‌گیرد- که انرژی حاصل از انرژی جنبشی توده بزرگ آب در حال حرکت است. الکترودیالیز معکوس (RED) فناوری برای تولید برق از طریق مخلوط کردن آب رودخانه تازه و آب شور دریا در سلول‌های بزرگ برقی است که برای این منظور طراحی شده‌است؛ در سال ۲۰۱۶ در مقیاس کوچک (۵۰ کیلووات) در حال آزمایش است. نیروگاه بادی دریایی گونه‌ای انرژی دریایی نیست، زیرا برق بادی از باد گرفته می‌شود، اگرچه توربین‌های بادی روی آب قرار گرفته‌اند. اقیانوس‌ها انرژی فوق‌العاده‌ای دارند و به بسیاری از جمعیت‌های متمرکز و (شاید بیشتر آن‌ها) نزدیک هستند. انرژی اقیانوس توانایی تأمین مقدار چشمگیری انرژی تجدیدپذیر جدید در سراسر جهان را دارد.^[۹۰]

#نیروگاهکشورمختصاتظرفیتمنابع

۱.نیروگاه جزر و مدی دریاچه سیهواکره جنوبی۳۷°۱۸′۴۷″ شمالی ۱۲۶°۳۶′۴۶″ شرقی۲۵۴ مگاوات^[۹۱]

۲.نیروگاه جزر و مدی رانسفرانسه۴۸°۳۷′۰۵″ شمالی ۰۲°۰۱′۲۴″ غربی۲۴۰ مگاوات^[۹۲]

۳.نیروگاه جزر و مدی سلطنتی آناپولیسکانادا۴۴°۴۵′۰۷″ شمالی ۶۵°۳۰′۴۰″ غربی۲۰ مگاوات^[۹۲]

انرژی خورشیدی آزمایشی[ویرایش]

نوشتار اصلی: برق خورشیدی

سامانه‌های فتوولتائیک متمرکز (CPV) از نور خورشید متمرکز بر روی سطوح فتوولتائیک به منظور تولید برق استفاده می‌کنند. دستگاه‌های ترموالکتریک یا «ترموولتائیک» اختلاف دما میان مواد غیر مشابه را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کنند.

آرایه‌های خورشیدی شناور[ویرایش]

آرایه‌های خورشیدی شناور سامانه‌های فتوولتائیکی هستند که در سطح مخازن آب آشامیدنی، دریاچه‌های معادن، کانال‌های آبیاری یا استخرهای تصفیه و حوضچه‌های باطله شناور هستند. شمار کمی از این سامانه‌ها در فرانسه، هند، ژاپن، کره جنوبی، انگلستان، سنگاپور و ایالات متحده وجود دارد.^{[۹۳][۹۴][۹۵][۹۶][۹۷]} گفته می‌شود این سامانه‌ها نسبت به فتوولتائیک در خشکی مزایایی دارند. هزینه زمین گرانتر است و قوانین و مقررات کمتری برای سازه‌های ساخته شده بر روی آب که برای تفریح استفاده نمی‌شوند وجود دارد. برخلاف بیشتر نیروگاه‌های خورشیدی مستقر در خشکی، آرایه‌های شناور می‌توانند غیر مزاحم ساخته شوند زیرا از دید عموم پنهان هستند. آن‌ها کارایی بالاتری نسبت به پنل‌های PV در خشکی دارند، زیرا آب پنل‌ها را خنک می‌کند. پنل‌ها دارای پوشش خاصی برای جلوگیری از زنگ زدگی یا خوردگی هستند.^[۹۸] در ماه مه سال ۲۰۰۸، کارخانه Far Niente در کالیفرنیا، با نصب ۹۹۴ ماژول PV خورشیدی با ظرفیت کل ۴۷۷ کیلووات بر روی ۱۳۰ پونتون و شناور کردن آن‌ها در استخر آبیاری، نخستین سامانه فتوولتائیک شناور جهان را ایجاد کرد.^[۹۹] مزارع PV شناور در مقیاس-شهری در حال ساخت هستند. شرکت کیوسرا بزرگترین نیروگاه فتوولتائیک شهری جهان را تولید خواهد کرد، مزرعه ای معادل ۱۳٫۴ مگاوات در مخزن بالای سد یاماکورا در استان چیبا^[۱۰۰] که از ۵۰۰۰۰ صفحه خورشیدی استفاده می‌کند.^{[۱۰۱][۱۰۲]} مزارع شناور مقاوم در برابر آب شور نیز برای استفاده در اقیانوس ساخته شده‌اند.^[۱۰۳] بزرگترین پروژه فتوولتائیک شناور که تاکنون اعلام شده، یک نیروگاه ۳۵۰ مگاواتی در منطقه آمازون برزیل است.^[۱۰۴]

پمپ حرارتی کمک خورشیدی[ویرایش]

پمپ حرارتی وسیله ای است که انرژی گرمایی را از یک منبع گرما به مقصدی موسوم به «هیت سینک» یا «چاه حرارتی» تأمین می‌کند. پمپ‌های حرارتی برای جابجایی انرژی گرمایی در خلاف جهت جریانِ خودبه خودی گرما، یا جذب گرما از یک فضای سرد و انتشار آن به فضای گرمتر طراحی شده‌اند. پمپ حرارتی کمک خورشیدی نتیجه ادغام پمپ حرارتی و پنل‌های خورشیدی حرارتی در یک سامانه واحد است. به‌طور معمول از این دو فناوری به‌طور جداگانه (یا فقط با قرار دادن آن‌ها به صورت موازی) برای تولید آب گرم استفاده می‌شود.^[۱۰۵] در این سامانه، پنل حرارتی خورشیدی کار منبع حرارت دما پایین را انجام می‌دهد و از گرمای تولید شده برای تغذیه اواپراتور پمپ گرمایی استفاده می‌شود.^[۱۰۶] هدف این سامانه افزایش COP (ضریب عملکرد) و تولید انرژی به روش کارآمدتر و کم هزینه تر است.

به‌کارگیری هر گونه پنل حرارتی خورشیدی (ورق و لوله، رول-باند، لوله حرارتی، صفحات حرارتی) یا ترکیبی (مونو/پلی کریستالی، فیلم نازک) در ترکیب با پمپ حرارتی امکان‌پذیر است. به‌کارگیری پنل هیبریدی ترجیح داده می‌شود زیرا اجازه می‌دهد بخشی از تقاضای برق پمپ حرارتی را پوشش داده و مصرف برق و در نتیجه هزینه‌های متغیر سامانه را کاهش دهد.

فتوسنتز مصنوعی[ویرایش]

نوشتار اصلی: فتوسنتز مصنوعی

در فتوسنتز مصنوعی از تکنیک‌هایی از جمله فناوری نانو برای ذخیره انرژی الکترومغناطیسی خورشیدی در پیوندهای شیمیایی از طریق تقسیم آب برای تولید هیدروژن و سپس به‌کارگیری کربن دی‌اکسید برای تولید متانول استفاده می‌شود.^[۱۰۷] محققان در این زمینه در تلاشند تا تقلیدهای مولکولی از فتوسنتز را که از منطقه وسیع تری از دامنه خورشیدی استفاده می‌کنند، به کار بگیرند و از سامانه‌های کاتالیزوری ساخته شده از مواد ارزان قیمت، فراوان، مقاوم، به راحتی ترمیم شونده، غیر سمی، پایدار در شرایط مختلف محیطی استفاده کنند.^[۱۰۸] کارایی بیشتر اجازه می‌دهد تا بخش بیشتری از انرژی فوتون در ترکیبات ذخیره‌سازی، یعنی کربوهیدرات‌ها ذخیره شود. (به جای ساختن و زنده نگه داشتن سلول‌های زنده).^[۱۰۹] با این حال، پژوهش‌های برجسته با موانعی روبرو هستند، سان کاتالیتیکس یک شرکت اسپین-آف از MIT در سال ۲۰۱۲ ساخت نمونه اولیه بزرگ سلول سوختی خود را متوقف کرد، زیرا نسبت به دیگر روش‌های تولید هیدروژن از نور خورشید صرفه اقتصادی کمی ارئه دارد.^[۱۱۰]

سوخت‌های جلبک[ویرایش]

نوشتار اصلی: سوخت جلبک

سوخت جت «سبز» که از جلبک تهیه شده‌است. چندین شرکت و آژانس دولتی در تلاش برای کاهش سرمایه و هزینه‌های عملیاتی و تولید تجاری سوخت از جلبک‌ها هستند.^{[۱۱۱][۱۱۲]}

تولید سوخت مایع از گونه‌های جلبک‌های غنی از روغن یک موضوع پژوهشی در حال انجام است. ریزجلبک‌های مختلفی که در سامانه‌های باز یا بسته رشد می‌کنند در حال آزمایش هستند از جمله برخی از سامانه‌هایی که می‌توانند در سایت‌های متروک (brownfield) و بیابانی راه اندازی شوند.

هواپیمای خورشیدی[ویرایش]

نوشتار(های) وابسته: سولار ایمپالس

در سال ۲۰۱۶، هواپیمای سولار ایمپالس ۲، نخستین هواپیمای خورشیدی شد که توانست دور زمین را بپیماید.

هواپیمای الکتریکی، هواپیمایی است که به جای به‌کارگیری موتورهای درون‌سوز از موتورهای الکتریکی استفاده می‌کند و برق آن از سلول‌های سوختی، سلول‌های خورشیدی، ابرخازن‌ها، پرتودهی برق،^[۱۱۳] یا باتری تأمین می‌شود.

اکنون، هواپیماهای الکتریکی سرنشین دار بیشتر فقط نمایش‌های تجربی هستند، اگرچه انرژی بسیاری از هواپیماهای کوچک بدون سرنشین از باتری تأمین می‌شود. هواپیماهای مدل الکتریکی از دهه ۱۹۷۰ پرواز می‌کردند و گزارش از پرواز آن‌ها در سال ۱۹۶۷ نیز وجود دارد.^{[۱۱۴][۱۱۵]} نخستین پرواز با هواپیمای سرنشین دار الکتریکی در سال ۱۹۷۳ انجام شد.^[۱۱۶] میان سال‌های ۲۰۱۵–۲۰۱۶، یک هواپیمای سرنشین دار و مجهز به انرژی خورشیدی، Solar Impulse 2، دور گردی زمین را به پایان رساند.^[۱۱۷]

برج مکشی خورشیدی[ویرایش]

نوشتار اصلی: برج مکشی خورشیدی

برج مکشی خورشیدی یک نیروگاه با انرژی تجدیدپذیر برای تولید برق با گرمای خورشیدی دما پایین است. آفتاب هوا را در زیر یک سازه کلکتور بسیار عریض گلخانه-مانند گرم می‌کند که این سازه حول پایه مرکزی یک برج دودکش بسیار بلند قرار دارد. همرفت حاصله باعث ایجاد حرکت مکشی هوای گرم به سمت بالا در برج توسط اثر دودکشی می‌شود. این جریان هوا توربین‌های بادی را که در شاخه ورودی دودکش یا اطراف پایه دودکش قرار داده شده‌اند، به گردش درمی‌آورد تا برق تولید شود. نقشه‌هایی برای ساخت نسخه‌های بزرگ شده مدل‌های نمایشی، امکان تولید چشمگیر برق را فراهم می‌کند و ممکن است امکان توسعه پروژه‌های دیگر مانند استخراج یا تقطیر آب و کشاورزی و باغبانی را فراهم کند. نسخه پیشرفته تر یک فناوری با مضمون مشابه، موتور گردبادی است که هدف آن جایگزینی دودکش‌های بزرگ فیزیکی با گردباد است که توسط یک سازه کوتاه‌تر و ارزان‌تر ایجاد می‌شود.

انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا[ویرایش]

نوشتار اصلی: انرژی خورشیدی بر پایه فضا

برای هر دو سامانه فتوولتائیک یا سامانه‌های حرارتی، یک گزینه این است که آن‌ها را در فضا به‌ویژه مدار زمین‌آهنگ قرار داد. برای رقابت با سامانه‌های انرژی خورشیدی مستقر در زمین، جرم خاص (کیلوگرم بر کیلووات) چند برابر هزینه بالابردن جرم به علاوه هزینه قطعات، باید ۲۴۰۰ دلار یا کمتر باشد. یعنی، برای هزینه قطعات به اضافه رکتنا ۱۱۰۰ دلار در کیلووات، محصول دلار / کیلوگرم و کیلوگرم / کیلووات باید ۱۳۰۰ دلار / کیلووات یا کمتر باشد.^[۱۱۸] بنابراین برای ۶٫۵ کیلوگرم در کیلووات، هزینه ترابری نمی‌تواند بیش از ۲۰۰ دلار در کیلو وات باشد. اگرچه این کار به یک نسبت کاهش ۱۰۰ به یک نیاز دارد، SpaceX کاهش ۱۰ به ۱ را هدف قرار داده‌است، اما موتورهای واکنشی ممکن است کاهش ۱۰۰ به یک را ممکن کنند.

بخار آب[ویرایش]

جمع‌آوری بارهای الکتریسیته ساکن از قطرات آب روی سطوح فلزی یک فناوری تجربی است که به ویژه در کشورهای کم درآمد با رطوبت نسبی هوا بیش از ۶۰٪ بسیار مفید است.^[۱۱۹]

پسماندهای زراعی[ویرایش]

دستگاه‌های AuREUS,^[۱۲۰] که بر اساس ضایعات محصولات کشاورزی ساخته شده‌اند، می‌توانند نور ماورا بنفش خورشید را جذب کرده و به انرژی تجدیدپذیر تبدیل کنند.^{[۱۲۱][۱۲۲]}

https://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%86%D8%B1%DA%98%DB%8C_%D8%AA%D8%AC%D8%AF%DB%8C%D8%AF%D9%BE%D8%B0%DB%8C%D8%B1