Iranian Futurist

از آنجا كه بخش اعظم تجهيزات مصرف كننده انرژي عمري طولاني دارند حتي پيشرفت هاي فاحش تكنولوژيك نيز تنها با گذشت زمان نسبتاً طولاني مي توانند ميانگين كارآيي تجهيزات و لوازم مصرف كننده انرژي را تحت تأثير قرار بدهند

در شماره گذشته، بخشي از گزارش آژانس بين المللي انرژي در مورد دورنماي وضعيت انرژي جهان از نظرتان گذشت. قسمت پاياني اين گزارش بيشتر به ابعاد فني صنايع توليد انرژي و زمينه هاي مصرف انرژي تا سال ۲۰۳۰ ميلادي پرداخته است.
تركيب مناسبي از پيشرفت تكنولوژيكي و ابعاد زيست محيطي نيز در اين گزارش مورد توجه قرار گرفته است.
پيشرفت هاي تكنولوژيك
در طول دوره پيش بيني، بخش اعظم فرآيندهاي توليد و مصرف انرژي كمابيش بر تكنولوژي هاي مورد استفاده در حال حاضر يا تكنولوژي هاي در دسترس متكي خواهند بود. فرض پايه اي در سناريوي مرجع اينست كه تكنولوژي هاي مورد استفاده در بخش انرژي پيشرفت خواهند كرد، ولي پيشرفت آنها تدريجي خواهد بود نه جهشي و انقلابي. بخشي از تكنولوژي هاي موجود كه در حال حاضر مقرون به صرفه نيستند، در آينده جنبه تجاري پيدا خواهند كرد. چه در مصرف و چه در توليد انرژي، در آينده جهان به سوي تكنولوژي هايي كه آلودگي كمتر ايجاد مي كنند و به ويژه كاربرد انرژي هاي تجديدپذير در توليد نيروي برق پيش خواهد رفت. ممكن است در برخي حوزه ها پيشرفت هاي جهشي عمده اي صورت بگيرد، ولي پيش بيني زمان بندي وقوع آنها و ابعادشان غيرممكن است. پشتيباني و حمايت دولت ها از تحقيقات در بخش انرژي همچنان يكي از مهمترين فاكتورهاي مؤثر بر پيشرفت اين تكنولوژي ها خواهد بود.
تكنولوژي هاي انرژي در بخش مصرف
فرض اساسي سناريوي مرجع اين است كه كارآيي مصرف انرژي (ميزان انرژي مصرفي براي توليد مقدار معيني از خدمات مرتبط با انرژي) در سه دهه آينده نيز با همان آهنگي بهبود خواهد يافت كه در سه دهه گذشته جريان داشته است. از آنجا كه بخش اعظم تجهيزات مصرف كننده انرژي عمري طولاني دارند، حتي پيشرفت هاي فاحش تكنولوژيك نيز تنها با گذشت زمان نسبتاً طولاني مي توانند ميانگين كارآيي تجهيزات و لوازم مصرف كننده انرژي را تحت تأثير قرار بدهند.
در بخش حمل و نقل كارآيي خودروها تقريباً در تمام مناطق بهبود يافته و مصرف سوخت آنها كاهش خواهد يافت. پيش بيني مي شود توافق هاي داوطلبانه با خودروسازان و تعيين استانداردهاي فني و زيست محيطي در سه دهه آينده (بين ۲۰۰۰ و ۲۰۳۰) موجب افزايش كارآيي خودروهاي جديدبه ميزان ۳۰ درصد در اتحاديه اروپا و حدود ۲۰ درصد در ژاپن، استراليا و زلاندنو شود. اما اين صرفه جويي نخواهد توانست عيناً به كاهش مصرف سوخت در بخش حمل و نقل منجر شود، زيرا طي همين مدت ميانگين مسافت طي شده توسط خودروها در كشورهاي ياد شده نيز افزايش خواهد يافت. در آمريكاي شمالي (ايالت متحده و كانادا) هيچ پيشرفتي در اين زمينه ها حاصل نخواهد شد زيرا اثر بهبود كارآيي سوخت موتور خودروها با افزايش ابعاد، وزن و تعداد لوازم رفاهي گنجانده شده در خودروها جبران خواهد شد. در سناريو مرجع هيچ تغييري در استانداردهاي كارآيي خودروها در ايالات متحده موسوم به«>CAFE پيش بيني نشده است.
تقريباً در تمام مناطق، خودروهاي مركب (Hybrid Vehicles) كه مشتركاً از سوخت هاي معمولي و باطري هاي برقي استفاده مي كنند، جاي پاي خود را در ناوگان خودروهاي در حال تردد باز خواهند كرد ولي به نظر نمي رسد خودروهاي مجهز به پيل سوختي، قبل از سال ۲۰۳۰ به طور جدي وارد بازار شوند.
در مصارف ثابت انرژي در بخش هاي صنعتي، تجاري و خانگي، پيشرفت هاي مستمري در كارآيي انرژي حاصل خواهد شد كه نتيجه پيشرفت تكنولوژي خواهد بود. براي مثال، كاربرد روش هاي نوين طراحي يكپارچه ساختمان ها كه نورپردازي كارآمد و سيستم هاي گرمايشي و سرمايشي با كارآيي بالا را در ساختمان هاي اداري مورد استفاده قرار مي دهند، ميزان مصرف انرژي به ازاي هر مترمربع از مساحت اين ساختمان ها را كاهش مي دهد. همچنين تعيين استانداردهاي كارآيي انرژي و برنامه هاي نصب برچسب انرژي روي وسايل و لوازم خانگي موجب تشويق استفاده از تجهيزات كارآمدتر در بخش هاي فوق الذكر خواهد شد. البته بهبود كارآيي انرژي در اين بخش ها به آرامي تحقق خواهد يافت زيرا تجهيزات و وسايل بادوام و سرمايه اي غالباً به كندي جايگزين مي شوند و ده ها سال طول مي كشد تا ساختمان هاي مدرن جايگزين ساختمان هاي قديمي شوند.
تكنولوژي هاي مورد استفاده در عرضه انرژي
بهبود كارآيي و كاهش هزينه در بخش عرضه انرژي با تكيه بر تكنولوژي هاي پيشرفته و روش هاي نوين مديريت، در آينده به طور مستمر ادامه خواهد داشت. تلاش دست اندركاران صنعت انرژي در جهت كاهش هزينه توليد نفت و گاز با استفاده از تكنولوژي هاي پيشرفته نظير تكنولوژي هاي لرزه نگاري سه بعدي كه به شناخت بهتر ويژگي هاي مخازن زيرزميني كمك مي كند و ضريب موفقيت عمليات اكتشافي و حفاري را بالا مي برد، روش هاي پيشرفته حفاري و مهندسي توليد در ميادين خشكي و دريايي و نظاير آن همچنان ادامه خواهد داشت.
پيشرفت هاي مهمي نيز در زمينه لوله هاي انتقال گاز تحت فشار بالا، فرآوري LNG و تكنولوژي GTL در آينده روي خواهد داد. استخراج زغال سنگ نيز در آينده به مدد پيشرفت تكنولوژي هاي معدن و افزايش مقياس پروژه هاي بهره برداري، با هزينه كمتري امكان پذير خواهد شد، ضمن آن كه محصول به دست آمده با هزينه كمتري براي مصرف آماده خواهد شد.
در زمينه بهبود كارآيي تبديل انرژي در نيروگاه هاي برق نيز در آينده پيشرفت هاي قابل توجهي حاصل خواهد شد. ضمناً هزينه هاي سرمايه اي لازم براي استفاده از تكنولوژي هاي جديد مبتني بر سوخت هاي فسيلي يا انرژي هاي تجديدپذير در بخش توليد نيرو در آينده به ميزان چشمگيري كاهش خواهد يافت. همچنين ميانگين ضريب كارآيي توربين هاي گازي سيكل تركيبي در كشورهاي OECD از حدود ۵۵ درصد در سال ۲۰۰۰، سال ۲۰۳۰ به ۶۲ درصد ترقي خواهد كرد. نيروگاه هاي زغال سنگ سوز كه با تكنولوژي سوخت گاز در سيكل تركيبي (IGCC) كار مي كنند تا سال ۲۰۱۵ از لحاظ كارآيي قابل رقابت با نيروگاه هاي گازي خواهند شد.
ولي همين تكنولوژي متعاقباً با رقابت جدي از سوي انرژي هاي تجديدپذير مواجه خواهد شد. ميانگين ضريب كارآيي تكنولوژي«>IGCC كه هم اكنون حدود ۴۳ درصد است تا سال ۲۰۳۰ به ۵۲ درصد خواهد رسيد و بدين ترتيب با احداث نيروگاه هاي جديدي كه برمبناي اين تكنولوژي احداث شده و از تركيب دو سوخت زغال سنگ و گازطبيعي استفاده مي كنند، سطح كارآيي بخش توليد نيرو در مجموع بالا خواهد رفت. در مورد انرژي هسته اي، تقريباً هيچ پيشرفت جهشي قابل توجهي تا قبل از سال ۲۰۳۰ قابل پيش بيني نيست.
در دوره ۳۰ ساله آتي، هزينه هاي سرمايه اي مورد نياز براي استفاده از انرژي هاي تجديدپذير در توليد نيروي برق به ميزان چشمگيري كاهش خواهد يافت و توليد نيروي برق با استفاده از اين انرژي ها را مقرون به صرفه و قابل رقابت با ساير انرژي ها خواهد ساخت. البته هزينه هاي سرمايه اي و هزينه هاي جاري توليد برق با استفاده از انرژي هاي تجديدپذير در مناطق مختلف با يكديگر تفاوت هاي فاحشي خواهند داشت كه اين امر ناشي از تفاوت در شرايط محيطي و عوامل منطقه اي است. به طور مشخص هزينه توليد برق با استفاده از توربين هاي بادي و بيوماس در سه دهه آتي تا سطوحي قابل رقابت با ساير انرژي ها كاهش خواهد يافت.
پيل هاي سوختي، زودتر از سال ۲۰۲۰ نخواهند توانست سهم قابل ذكري در تأمين انرژي جهاني ايفا كنند. تا سال ۲۰۳۰ نيز از پيل هاي سوختي عمدتاً در مصارف ثابت و ايستگاهي استفاده خواهد شد. پيل سوختي، وسيله اي شبيه به باتري است كه در آن از تركيب هيدروژن و اكسيژن، نيروي برق توليد مي شود. هيدروژن سوخت اصلي به كار رفته در پيل هاي سوختي است كه مي توان آن را در فرآيندي به نام «رفرمينگ» از هيدروكربن ها و همچنين به روش «الكتروليز» از آب استخراج كرد. در نخستين پيل هاي سوختي تجاري، احتمالاً از رفرمينگ گازطبيعي استفاده خواهد شد و بعيد به نظر مي رسد توليد هيدروژن از زغال سنگ و بيوماس يا با استفاده از الكتروليز تا قبل از ۲۰۳۰ مقرون به صرفه باشد. تقريباً تمامي پيل هاي سوختي مورد استفاده در سال ۲۰۳۰، براي توليد نيرو بصورت غيرمتمركز (Distributed Generation) خواهد بود. پيل هاي سوختي ايستگاهي، چنانچه هزينه سرمايه گذاري اوليه آنها به كمتر از ۱۰۰۰ دلار به ازاي هر كيلووات ساعت برسد و كارآيي آنها از ۶۰ درصد فراتر برود (كه به معني ۲۵ درصد كاهش هزينه سرمايه اي و ۵۰ درصد افزايش كارآيي است) به خوبي قابل رقابت با ساير انرژي ها در توليد نيروي برق غيرمتمركز خواهند بود. كاربرد پيل هاي سوختي در خودروها زودتر از سال ۲۰۳۰ توجيه اقتصادي نخواهد داشت و بعيد به نظر مي رسد كه تا آن زمان تعداد خودروهاي مجهز به پيل سوختي افزايش چشمگيري داشته باشد.
تكنولوژي هاي جداسازي (Sequestration) و ذخيره سازي كربن تا قبل از سال ۲۰۳۰ در سطح وسيع و مقياس كلان كاربرد پيدا نخواهدكرد. هنوز معلوم نيست كاربرد اين تكنولوژي ها چه زمان از لحاظ فني و اقتصادي امكان پذير خواهد شد. اگر هزينه بهره برداري از اين تكنولوژي ها را بتوان به ميزان كافي كاهش داد، بر جذابيت سوخت هاي فسيلي در مقايسه با انرژي هاي تجديدپذير افزوده خواهد شد و اين امر به معني وقوع انقلابي در چشم اندازهاي بلندمدت تأمين انرژي جهان خواهد بود.
جداسازي دي اكسيد كربن از سوخت هاي فسيلي و ذخيره سازي آن
امروزه تكنولوژي هايي در دست ابداع و تكوين است كه هدف از آن جلوگيري از انتشار دي اكسيدكربن حاصله از احتراق سوخت هاي فسيلي در نيروگاه ها و ذخيره كردن آن در زيرزمين، در رگه ها و ساختارهاي زمين شناختي يا در اقيانوس است. رايج ترين روش در اين زمينه استفاده از تركيبات آمونياك براي جذب دي اكسيدكربن در دودكش گازهاي خروجي نيروگاه ها است. اين روش را كه پيش از اين در صنايع شيميايي كاربرد گسترده اي داشته و براي جذب ساير گازهاي آلاينده به كار مي رود، مي توان با اندكي تغيير براي جذب دي اكسيد كربن در نيروگاه هاي زغال سنگ سوز و گازسوز به كار برد. هزينه انجام اين كار بين ۳۰ تا ۵۰ دلار به ازاي هر تن دي اكسيدكربن تخمين زده شده است.
يك روش ديگر براي اين كار، جداسازي دي اكسيدكربن، قبل از فرآيند احتراق است اما جداسازي دي اكسيدكربن فقط بخشي از مسأله است. پس از آن بايد گاز دي اكسيدكربن را به مكان ديگري منتقل و ذخيره كرد. برخي گزينه هاي ممكن براي ذخيره سازي عبارتند از:
تزريق دي اكسيدكربن در مخازن زيرزميني نفت كه منجر به تقويت فشار مخازن و افزايش بازيافت خواهد شد و بخشي از هزينه ذخيره سازي را جبران مي كند. طبق برآوردهاي به عمل آمده ظرفيت ذخيره سازي دي اكسيدكربن در مخازن زيرزميني ذخاير نفت سراسر جهان، حدود ۱۳۰ ميليارد است. در ميادين گازي تخليه شده نيز ۹۰۰ ميليارد تن دي اكسيدكربن را مي توان ذخيره كرد. ولي ذخيره سازي دي اكسيدكربن در ميادين نفت و گاز مشكلات ديگري را به وجود مي آورد. از طرفي تزريق دي اكسيدكربن در لايه هاي عميق بستر زغال سنگ مي تواند بازده توليد و استخراج از اين معادن را افزايش دهد. ظرفيت قابل تزريق در لايه هاي زغال سنگ نيز به ۱۵ ميليارد تن مي رسد.
مخازن آب شور زيرزميني عظيمي نيز در سراسر جهان وجود دارند كه ظرفيت قابل توجهي براي ذخيره سازي دارند، ولي انجام اين كار درآمدي را عايد نمي سازد. به عنوان نمونه از سال ۱۹۹۷ تاكنون هر ساله نزديك به يك ميليون تن گاز دي اكسيدكربن در درياي شمال (بخش نروژي) به درون يك مخزن زيرزميني نمكي در زير بستر دريا تزريق شده است. مطالعات لرزه نگاري نشان مي دهد كه گاز دي اكسيدكربن در زير لايه هاي غيرقابل نفوذ زمين محبوس شده و نشتي ندارد. ولي براي درك بهتر فرآيند و اطمينان از اثربخش بودن اين روش بايد آزمايش هاي بيشتري را انجام داد. اين مخازن نمكي در سراسر جهان ظرفيت ذخيره سازي تا ۱۰ تريليون تن دي اكسيدكربن دارند كه برابر با ۱۰ برابر كل دي اكسيدكربن منتشر شده در جو زمين به واسطه توليد و مصرف انرژي ظرف ۳۰ سال آينده است
اقيانوس هم مكان نسبتاً مناسبي براي ذخيره سازي دي اكسيدكربن در مناطقي است كه به ميادين تخليه شده نفت و گاز دسترسي يا امكان تزريق گاز به مخازن نمكي زير بستر اقيانوس ها را ندارند. اقيانوس ها بالقوه مي توانند تمام دي اكسيدكربن توليد شده در نتيجه احتراق تمام سوخت هاي فسيلي شناخته شده جهان را در خود جاي دهند. در حال حاضر آزمايش هايي در مقياس محدود در دست انجام است تا نتايج احتمالي حل كردن دي اكسيدكربن در اقيانوس ها و تأثير آن بر جانداران دريايي شناسايي شود. هنوز معلوم نيست كه واكنش لايه هاي زيرين زميني و اقيانوس ها در برابر تزريق مستمر مقادير عظيم دي اكسيدكربن چه خواهد بود. كليه تكنولوژي هاي عمده جداسازي و ذخيره سازي زيرزميني دي اكسيدكربن به صورت آزمايشي و محدود، ارزيابي شده اند. ولي استفاده از آن فقط در صورتي جنبه تجارتي پيدا خواهد كرد كه ريسك ها و هزينه هاي آن به درستي شناسايي و ارزيابي شده و بتوان هزينه ها و مخاطرات را به نحوي كاهش داد كه امكان تعيين ارزش و قيمت در بازار براي آن به وجود بيايد.

Iranian Futurist		Ayandeh-Negar
Welcome To Future		Tomorow is built today

	در باره ما	تماس با ما	خبرهای علمی	احزاب مدرن	هنر و ادبیات	ستون آزاد	محیط زیست	حقوق بشر	اخبار روز	صفحه‌ی نخست
	آرشیو	اندیشمندان آینده‌نگر	تاریخ از دیدگاه نو	انسان گلوبال	دموکراسی دیجیتال	دانش نو	اقتصاد فراصنعتی	آینده‌نگری و سیاست	تکنولوژی	از سایت‌های دیگر