تحقیقات جدید دانشمندان از اخبار دلگرم کننده ای پیرامون تدارک نیازمندی های آینده انرژی زمین و به ویژه تأمین تقریبا یک کاسه آن از محل انرژی های پاک خبر می دهد که در نوع خود ضمن نمایش پیشرفت های موجود و آینده در حوزه فناوری های انرژی محور، می تواند با رقم زدن اجتناب هر چه بیشتر ما از وابستگی به منابع انرژی و سوخت های پایان پذیر سیاره، فصل تازه ای از رویکرد اطمینان بخش بهانرژی های تجدید شونده را نوید دهد.
چشم انداز این عصر جدید انرژی های پاک در حالی خود را پر رنگ تر جلوه می دهد که بر اساس مطالعات جدید دانشمندان، جهان قادر است ظرف 20 تا 40 سال آینده به نحو تمام و کمالی با استفاده از انرژیپاک جان گرفته و دستیابی به مرز 100 درصدی تأمین نیازهای انرژی خودش از محل منابع تجدید شونده را رقم بزند. با این اوصاف و در سایه این عرضه و تدارک پاک و مطمئن و همچنین مساعی مشترک جهانی در جهت تثبیت نبض های حیاتی زمین، چه بسا دیدن طلوع عصر جدیدی از سیاره پایدار و تکریم زمین دور از انتظار نباشد.
انرژی,مواد,خورشید,ماهیت,اعداد
برای ورود به این بحث قابل تأمل و درک مرزهای درستی و پیامدهای نویدبخش تحقیقات جدید دانشمندان، بهتر است در بدو امر نگاهی به خروجی حوزه فناوری های انرژی بیندازیم؛ جایی که با رصد اخبار گوناگون تازه های علم و فناوری به نظر می رسد با جریان بی پایانی از فناوری های حوزه انرژی های تجدید شونده روبه رو می شویم که هدف طراحی همگی آنها همانند از شیر گرفتن کودکان در دور کردن هر چه بیشتر ما از اتکا به سوخت های فسیلی و نهایتا بهبود و ترقی سلامت سیاره خلاصه شده است. اما نکته مهم اینجاست که همان قدر که چنین دستاوردها و توسعه هایی اهمیت دارند، لازم است این قبیل فناوری ها تأثیرگذار بوده و علاوه بر داشتن قابلیت افزارمندی و به اجرا درآمدن از کارکردی در مقیاس طبیعی و بزرگ نیز برخوردار باشند. در واقع آنچه این قبیل نوآوری های فناورانه حوزه انرژی های پاک به شدت از کمبود آن رنج برده اند وجود طرح و نقشه ای برای به انجام رساندن و عملیاتی کردن آنها در مقام یک کار خطیر و برجسته بوده است. اما گویا اکنون و با انتشار نتایج تحقیقات محققان دانشگاه های استنفورد و دیویس کالیفرنیا با سناریوی متفاوتی روبه رو هستیم که براساس آن می توان دنیا را به طور تمام و کمالی به سمت منابع انرژی پاک و تجدید شونده تغییر مسیر داد و بخش جالب قضیه آنجاست که به ادعای محققان این مهم می تواند ظرف 20 تا 40 سال و با استفاده از همین فناوری در دسترس امروزی و با صرف هزینه هایی کارامدتر در قیاس با انرژی های مبتنی بر سوخت های فسیلی به انجام رسد.
کلید تغییر زمین در ید قدرت برق
محققان در تحقیقات خود نه تنها فناوری های مورد نیاز برای دستیابی به این هدف بزرگ را مورد ارزیابی قرار داده اند، بلکه هزینه ها، مواد و مقدورات لازم برای تبدیل و برگرداندن سیاره به سمت منابع انرژیتجدید شونده را نیز ارزیابی و سنجیده اند. در همین رابطه طرح و نقشه گروه بر این مهم استوار بوده که باید دنیا را به نحو غالب و برجسته ای در حال کارکرد و فعالیت بر پایه نیروی برق در نظر گرفت و این اتکای الکتریسته ای باید به نحوی باشد که 90 درصد آن از محل انرژی های باد و خورشیدی سرچشمه بگیرد. باقی انرژی مورد نیاز برای توانبخشی به دنیا نیز از محل منابع حرارت زمین مرکزی و برق آبی تدارک خواهد شد که هر یک سهمی تقریبا 4 درصدی را فراهم می کنند و در همین حال نیروی امواج و نیروی جزر و مدی نیز سهم کمکی خود را برای 2 درصد باقیمانده ادا خواهند کرد. این تقسیم بندی و بودجه گذاری برای تأمین برق مورد نیاز دنیا در حالی عنوان می شود که طبق این برنامه برای مواردی نظیر نیازهای انرژی ترابری و حمل و نقل دنیا، خودروها، کامیون ها، موتورسیکلت ها، کشتی ها و قطارها توانبخشی توسط برق و پیل های سوختی هیدروژنی صورت خواهد گرفت و البته درخصوص ناوگان هوایی و هواپیماها نیز سوخت هیدروژن مایع درنظر گرفته شده است. در واقع فرآیندهای تجاری نیز با استفاده از برق و هیدروژنی توانبخشی می شوند که خود با استفاده از نیروی برق تولید خواهد شد. در این میان خانه های ما با در پیش گرفتن روال دیگری از مصرف گاز طبیعی و زغال سنگ در اجاق ها و گرم کن های پر طرفدار رایج اجتناب خواهند کرد و از آبی بهره مند می شوند که توسط خورشید از قبل حرارت یافته است.
موضوع قابل توجه و البته مهمی که در طراحی و سپس پیاده سازی چنین برنامه کلانی مطرح می شود بحث کمیت یابی مقتضیات و برآوردهای زمانی آن است و از همین رو محققان این پروژه تحقیقاتی نیز معترفند قصدشان تعیین کمیت و کیفیت موارد لازم و اساسی به منظور جانشین سازی زیرساخت های فعلی انرژیدنیا با یک زیرساخت انرژی واقعا پاک و پایدار ظرف بازه زمانی 20 تا 40 سال است که صدالبته تمامی اهداف و مقاصد ممکن ضمن آن لحاظ شده باشد. به اعتقاد محققان برای نیل به اهداف نهایی برنامه، این نقشه لازم است تمامی تولیدات جدید انرژی تا سال 2030 به نحوی صورت گیرند که همگی آنها از نیروی باد، آب و خورشید منشأ گرفته باشند و همچنین تا سال 2050 تمامی تولید انرژی از پیش موجود دنیا دستخوش تغییر و تبدیل مورد نظر این برنامه شود. البته همه این بایدها در حالی مطرح می شود که در نتیجه آن و به ادعای محققان می توان زندگی میلیون ها نفر از ساکنان زمین را تنها به واسطه کاهش رخ داده در میزان آلودگی هوا و همچنین کاهشی 30 درصدی در تقاضای جهانی انرژی نجات داد؛ چرا که در سایه تغییر و تبدیل ماهیت فرایندهای احتراقی به سمت فرآیندهای کارآمدتر پیل های سوختی هیدروژنی و برقی ضمن حفظ پایداری محیط زیست می توان به پایین نگاه داشتن هزینه چنین تغییر و تبدیلی نیز کمک کرد. چشم انداز نویدبخش به ثمر نشستن نتایج عمومی این برنامه زمانی جالب تر می شود که بدانیم وقتی عملا پای محاسبه تمامی هزینه های جامعه ـ از جمله هزینه های پزشکی ـ ناشی از ساختارهای فعلی سوختی به میان می آید، هزینه چنین برنامه ای با آنچه امروزه تجربه می کنیم نسبتا مشابه است.
ماهیت چالش برانگیز خورشید و باد
محققان برای فائق آمدن بر مشکل تغییرپذیری باد و خورشید و اطمینان یافتن از وجود یک پایگاه بارگیریانرژی معتبر و مورد اطمینان برای رسیدن به هدف تأمین 100 درصدی نیاز انرژی از محل انرژی پاک به راهکار جالب توجهی اشاره می کنند و معتقدند منابع انرژی باد، آب و خورشید را می توان به نحوی با هم ترکیب و متحد کرد که به شکل کالای واحدی ارائه شود، همچنان که عموما نیز از آنها به صورت ابر و باد و مه و خورشید و گروهی هم صدا تعریف می شود. به بیان ساده تر باید در نظر گرفت خورشید در خلال روز به اوج خود می رسد و بعد از آن باد را داریم که عموما در شب به اوج قدرت خود می رسد و نیروی برق آبی نیز می تواند برای پر کردن فاصله و وقفه های موجود بین این دو استفاده شود.
نکته جالب دیگری که این برنامه مدنظر قرار داده موضوع پیش بینی و لحاظ کردن ارتباط و تماس مناطق گوناگون به لحاظ جغرافیایی با استفاده از خطوط انتقال دور برد برای غلبه بر کمداشت های انرژی در یک ناحیه معین است. براین اساس چنانچه شرایط تولید انرژی باد یا خورشید در منطقه ای مخصوص در یک روز معین و فرضی ضعیف باشد، برنامه می تواند با اتصال دادن سایت هایی با پراکنش گسترده امکان تأمین انرژی برق را از چند صد کیلومتر دورتر و جایی که خورشید در حال درخشش یا باد در حال وزیدن است برای آن ناحیه محروم فراهم کند. در این میان و به رغم نمایش به کارگیری و مهار کردن کارکردهای بالقوه این قبیل انرژی ها در ایجاد یک شبکه انتقال مطلوب انرژی برق باید به این نکته مهم نیز توجه داشت که با فرض وجود سامانه ای که صددرصد از باد، آب و خورشید متشکل است نمی توانیم متدهای معمول را برای تطبیق دادن عرضه و تقاضا مورد استفاده قرار داد. در واقع مجبور به داشتن گزینه ای هستیم که در حال حاضر بین اصحاب دانشگاهی و دولت ها از آن با عنوان فرا شبکه یاد می شود و طی آن انتقال دور برد واقعی و مدیریت واقعا مطلوب تولید، عرضه و مصرف برق مطرح می شود. به اعتقاد کارشناسان در مواردی مثل موضوع افت قیمت در اثر کاهش تقاضا در برابر عرضه برق نیز می توان انرژیبرق را به محل مصرف دیگری و مثلا برای تولید هیدروژن جهت بخش های صنعتی و حمل و نقل هدایت کرد و همچنان که امروزه نیز رایج است از موضوع قیمت گذاری می توان برای کنترل اوج تقاضاها استفاده کرد.
انعطاف پذیری در کاربرد مواد و مصالح
موضوع مهم دیگری که در راه اندازی شبکه های بزرگ تولید انرژی پاک باید مورد توجه قرار داد بحثمواد و مصالح به کار رفته است. در حالی که ساخت و ساز در مقیاس بزرگ نیروگاه های برق بادی و خورشیدی نیازمند مقادیر عظیمی از مواد و مصالح است، اما محققان دریافته اند که حتی مواد کمیاب همچون پلاتینیوم و فلزات کمیاب زمین نیز در مقادیر کافی در دسترس هستند و از این بابت می توان با دغدغه کمتری برای تحقق بخشیدن به نقشه های بزرگی نظیر چرخش کامل به سمت انرژی پاک گام برداشت. ضمن این که به اعتقاد محققان موضوع بازیافت نیز می تواند برای بسط و گسترش بیشتر برنامه مورد استفاده واقع شود. به عنوان نمونه دیده می شود که مواد و مصالح مختلفی برای ساخت سلول های خورشیدی وجود دارند ولی در عوض انتخاب های زیادی نیز برای جایگزینی مطرح است. در مورد انرژی باد اما مواد و مصالح عمده در بتن و فولاد خلاصه می شود که کمبودی نسبت به این مواد وجود ندارد.
اعداد و ارقام یک برنامه کلان انرژی
اگر می خواهید بدانید برای فراهم کردن تمامی 100 درصد نیاز انرژی دنیا از محل انرژی پاک به چه تعداد نصب و راه اندازی توربین های بادی، نیروگاه های خورشیدی، سلول های فتوولتائیک سقف پوش ها، تأسیسات انرژی حرارت زمین مرکزی، برق آبی، جزر و مدی و امواجی نیاز خواهد بود، محققان این محاسبات را انجام داده اند. آنها دریافته اند که 4 / 0 درصد از اراضی خشکی دنیا مورد نیاز خواهد بود که البته بخش اعظم آن مصروف انرژی خورشیدی است و همچنین فضاسازی های بین نصب ها و تأسیسات که بیشتر مصروف بخش توربین های بادی می شود و رقمی معادل 6 / 0 درصد دیگر را نیز باید به آن اضافه کرد که می تواند برای مقاصد و اهداف دیگر استفاده شود. البته بخش عمده خشکی واقع میان توربین های بادی برای سایر مصارف نظیر مراتع و چراگاه ها یا مزارع قابل دسترس خواهد بود. در این میان ذکر این نکته جالب توجه است که به گفته محققان ردپای عملی و واقعی مورد نیاز توسط بخش توربین های بادی برای توانبخشی نیمی از انرژی مورد نیاز دنیا کمتر از مساحت محله منهتن نیویورک خواهد بود.
با این اوصاف و به رغم چشم انداز نوید بخش چرخش کامل زمین به سمت بهره گیری از انرژی پاک و گام نسبتا مهمی که این پروژه تحقیقاتی در نزدیک ساختن هر چه بیشتر مفهوم دوری کامل از انرژی های فسیلی محور و خارج کردن بحث انرژی های پاک از یک مفهوم لوکس برداشته است، اما همسو با خود محققان باید اعتراف کرد راه درازی پیش روی همه ما برای تحقق کامل برنامه کلان انرژی پاک گسترده است؛ هر چند محققان معتقدند برنامه آنها شدنی و امکان پذیر است. این باور محکم در حالی است که برای تحقق کامل این برنامه و از قبل چیزی در حدود 70 درصد از منابع برق آبی مورد نیاز موجود است ولی تنها حدود یک درصد از توربین های بادی مورد نیاز و حتی درصد کمتری از بخش مربوط به نیروگاه های خورشیدی از قبل مهیا است. از این رو این برنامه بزرگ توسعه واقعا مستلزم نوعی تغییر و دگرگونی در مقیاس بزرگ است به نحوی که برخی صاحب نظران می گویند چنین پروژه قابل ملاحظه ای نیازمند تلاش و همتی در حد و قواره پروژه ماه آپولو یا ساخت سامانه بزرگراهی بین کشوری است؛ اما با وجود ابعاد گسترده و لزوم اقداماتی تا این حد جدی کارشناسان آن را بدون حتی برخورداری یا انتظار کشیدن فناوری های نوین امکان پذیر و عملی می دانند و معتقدند اکنون و در شرایط موجود جهان ما واقعا نیازمند تصمیم گیری جمعی با هدف واحدی هستیم که پیروی آن به عنوان یک جامعه جهانی و مسوولیت پذیر برای یک سیاره پایدار و زمین سبز رفتار کنیم.
