آیا زمان حرکت به انرژی های پاک نرسیده است

مدتی نسبتا طولانی از پایداری جو در شهر تهران وآلودگی پایتخت کشورمان می گذرد. همچنان این پایداری پا بر جاست و اثری از کاهش آلودگی دیده نمی شود.
راهکارهای گوناگونی از تعطیلی ادارات ، کارخانه ها و طرح تردد خودروها به صورت زوج و فرد ، توسعه پوشش گیاهی و.. اندیشیده شده است اما آنچه که همیشه سخن از آن بوده است جمله مشهور
" پیشگیری بهتر از درمان است ".در این نوشتار تلاش می شود به راهکارهایی پرداخته شود تا در آینده که آنقدرها هم دور نیست، با مشکل عدم وجود هوای پاک روبرو نباشیم.

قله دماوند با ارتفاع پنج هزار و628 متر از شمال و قله توچال با ارتفاع3 هزار و933 متر ارتفاع در شمال غربی آن قرار دارد. کوههای جنوب و جنوب شرقی آن در حدود2 هزار متر ارتفاع دارند. ارتفاع مرکز تهران حدود یک هزار و200 متر و ناحیه شمیرانات حدود یک هزار و600 متر از سطح دریا است. . شرق و غرب تهران نیز نسبت به مرکز آن مرتفع تر است وهمین باعث شده است شهر تهران به کاسه ای نامنظم به مساحت707 کیلومتر مربعی تبدیل شود که اکنون حامل هوای آلوده و پر از مشکلات تنفسی برای شهروندان است.
حرکت بادها و سرعت آنها متاثر از وجود اصطکاک در سطح زمین است. وجود پستی و بلندی ها و ارتفاع ساختمان ها همگی عواملی هستند که درجریان، سرعت باد و حرکت هوا تاثیر می گذارند. محاسبه پراکندگی و میزان غلظت مواد آلوده در اتمسفر نه تنها بستگی به سرعت باد دارد، بلکه بستگی به جهت آن نیز خواهد داشت. طبق اطلاعات جمع آوری شده سازمان هواشناسی سرعت باددر این شهربه دو صورت بادهای ضعیف (بین یک تا شش گره) صبح ها،83 درصد و بعدازظهرها50 درصد و هنگام غروب65 و بادهای شدیدتر تا10 گره، که حدوداً93 درصد تمامی بادها را تشکیل می دهند، می باشد. امابراثر وجود ساختمان ها در داخل شهرو دیگر موانع تغییراتی به وجود می آیدبادهای تهران غالباً ضعیف بوده و هوای این شهر در بیشتر روزهای سال، آرام است!

اما سمت باد؛ می توان گفت70 درصد بادهای شهر تهران ضعیف هستند (بین1 تا6 گره) و جهت مشخصی ندارند. وزش باد در شهر تهران به طور عمده از سمت غرب است. با توجه به آن که اغلب بادهای تهران ضعیف بوده و جهت مشخصی ندارند تاثیر چندان زیادی در کاهش آلودگی هوا ندارند.

استاندارد آلودگی هوا
مقادیر این استانداردها توسط سازمانهای مختلف از قبیل سازمان جهانی بهداشت(WHO) و موسسه حفاظت محیط زیست( EPA) برای شش آلاینده اصلی محاسبه شده است ، اما از انجا که واحد های اندازه گیری و همین طور استانداردهای آلاینده ها با هم متفاوت است ، برای آنکه مشخص شود کدام آلاینده اثر نامطلوب نسبی بیشتری دارد ، از شاخصی استفاده می شود که به آن شاخص استاندارد آلاینده (PSI) می گویند.
مطابق این شاخص وضعیت آلودگی هوا به 5 دسته تقسیم می شود

حدود PSI

جدول تبدیل غلظت آلاینده ها به شاخص استاندارد آلاینده

استانداردهای ملی کیفیت هوای ایران که عمدتا بر اساس استاندارد EPA می باشد در جدول ذیل می آید.

استاندارد کیفیت هوای ایران

عوارض جوی آلودگی در پدیده اثر گلخانه ای ، بارش های اسیدی و وارونگی دما به وضوح دید وآنچه که آلودگی اخیر را در تهران موجب شده است همین وارونگی دماست که مهمترین وخطرناکترین فاکتور جوی در آلودگی هوای یک ناحیه می باشد و اگر مدت وقوع آن با ارتفاع کم، طولانی شد و با بالا رفتن میزان رطوبت نسبی هوا، به حد اشباع برسد، پدیده خطرناکی با نام «ابر مسموم» پدیدار خواهد شد.

در نگاه اول این پدیده به خودی خود خطری را متوجه زمین و سلامت موجودات زنده نمی‌سازد، اما ترکیب آلاینده‌های موجود با یکدیگر و پیدایش آلاینده‌های ثانویه، شهر را آبستن بروز فاجعه‌های زیست ‌محیطی می‌کند. با شروع روز و آغاز فعالیت‌های انسانی و مصرف سوخت، دمای هوای سطح زمین افزایش می‌یابد. این هوای گرم هنگام صعود و حرکت به سمت بالا یا هنگام جابه‌جایی به وسیله باد، با لایه‌ای هم‌دما از هوا که توسط تابش خورشید در طبقات فوقانی جو تشکیل شده برخورد کرده و این امر مانع صعود و تبادل هوا می‌شود که نتیجه آن تشکیل یک سطح پوششی بالای شهر است که با گذشت زمان و افزایش فعالیت‌های انسانی و به دلیل حبس هوا در زیر این لایه، مواد آلاینده تولید شده در سطح زمین باقی مانده و بالا نمی‌روند.

طبق آماری که در طول5 سال از ایستگاه مهرآباد گرفته شده است،‌ بیشترین میزان ارتفاع وارونگی دما در فصل پاییز419 متر، در فصل زمستان404 متر، در بهار354 متر و در تابستان384 متر بوده است. همچنین میانگین مدت زمان وارونگی دما239 روز بوده است که در بهار57 روز، در تابستان61/2 روز، در پاییز58 روز و در زمستان61/2 روز بوده است.
ملاحظه می گردد فصلی که ما در آن قرار داریم یعنی پائیز بیشترین رکورد رادر تعداد روزی که وارونگی دما حادث می شود داراست.

چاره ؛ انرژی های تجدید پذیر(Renewable Energy)

نیاز به یادآوری نیست که پدیده هایی که این اواخر با آن روبرو هستیم مانند آلودگی ها، گرمای بی سابقه در تابستان ، گرد وغبار ، خشکسالی وغیره از عوارض صنعتی شدن فعالیت ها تغییر اقلیمclimate change)) واستفاده بی رویه از منابع انرژی است . البته این صنعتی شدن فقط در کشور ما به تنهایی مسبب این پدیده ها نیست بلکه در تمام جهان تغییرات اقلیمی نتیجه عدم استفاده بهینه از منابع انرژی می باشد.


مصرف انرژی های فسیلی از نظر میزان رو به افزایش اما از نظر درصد رشدکاهش نسبی دارد از طرف دیگر ذخایر انرژی های فسیلی متناسب با افزایش مصرف در حال کاهش و اتمام است که این واقعیت آینده میلیون ها خودرو و صنایع وابسته به انرژی های فسیلی را مبهم نموده و موجب نگرانی دنیای صنعتی شده است؛ آنها در تلاشند تا انرژی های دیگر از جمله انرژی خورشیدی و بادی را جایگزین انرژی فسیلی نمایند این جایگزینی در بسیاری از صنایع تا آینده نزدیک امکان پذیر نمی باشد.استفاده از انرژی های نو رو به افزایش است و تا آینده نزدیک حدود ۱۶ تا ۱۸ درصد انرژی مصرفی جهان را تامین خواهد نمود.


بنابر پیش بینی های سال 2009 سازمان OPEC ، در طی سالهای 2007 تا 2030 مصرف انرژی در جهان با رشدی حدود 42 درصد روبرو خواهد بود و مصرف کل انرژی در جهان از 11 میلیارد و 109 میلیون تن به 15 میلیارد و 804 میلیون تن افزایش خواهد یافت. برابر پیش بینی های OPEC ، مصرف انرژی های تجدید پذیر به رشد سریع خود ادامه خواهد داد، اما با توجه به نسبت پایین انرژی های تجدید پذیر نسبت به دیگر انرژی ها، مقدار آن بسیار کم خواهد بود و با توجه به این امر رشدهای بالا در این بخش تاثیری در تنظیم بازار نخواهد داشت.
در این دوره انتظار می رود گاز با نرخ بالاتری نسبت به زغال سنگ و نفت به رشد خود ادامه دهد.



ایران در کمربند خورشیدی واقع شده و دارای زمینهای بلااستفاده بسیار در این مسیر است، می‌توان از آنها برای ساخت نیروگاه های خورشیدی استفاده کرد. نیروگاه های حرارتی خورشیدی با توجه به قابل دسترس بودن انرژی خورشیدی درکشور یکی از اصلی‌ترین مصرف‌کنندگان این انرژی در آینده خواهند بود. انرژی خورشیدی در مقایسه با سایر انرژی های نو یکی از پاک‌ترین منابع انرژی است که در سالهای اخیر تحقیق و توسعه در زمینه کاربرد سیستم های خورشیدی افزایش یافته است.


تابش خورشید به گفته کارشناسان بزرگترین منبع تجدیدپذیر کره زمین است. به طوری که اگر فقط یک درصد از تابش صحراهای جهان توسط نیروگاه های حرارتی خورشیدی بکارگرفته شود، می‌تواند کل تقاضای برق سالانه جهان را تامین کند. همچنین ایران استعدادهای مناسبی جهت توسعه نیروگاه های بادی دارد.بر اساس نقشه های ترسیم شده بیش از ۳۰هزار مگاوات امکان نصب توربین بادی در کشور وجود دارد.
چین به عنوان دومین مصرف کننده بزرگ انرژی در جهان از پیشگامان سرمایه‌گذاری در بخش انرژی‌های نو به‌شمار می‌رود. این کشور قصد دارد تا سال ۲۰۳۰ حدود ۱۸۰ میلیارد دلار به توسعه انرژی‌های نو اختصاص دهد.
چین پیش از این قصد داشت ۱۰ درصد از انرژی‌های خود را تا سال ۲۰۲۰ از انرژی‌های تجدیدپذیر تامین کند، اما با رویکرد این کشور به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی آلاینده و بهای رو به افزایش نفت، میزان ۱۵ درصدی انرژی‌های تجدید شونده در دستور کار مقامات چینی قرار گرفته است.


در حال حاضر حدود ۷۰ درصد از برق چین (دومین مصرف کننده بزرگ انرژی دنیا) توسط سوخت ذغال سنگ تامین می‌شود ، بر اساس آمارهای موجود ظرفیت تولید نیروی بادی در چین تا سال ۲۰۱۰ به ۶ هزار مگاوات خواهد رسید که این میزان فقط سه برابر تولیدات یک نیروگاه زغال سنگی است.
کشور استرالیا ۵۰ درصد از سوخت نیروگاه های خود را از طریق ذغال سنگ تأمین می کند با توجه به مصرف بسیار بالای گاز در ایران که طی چند سال گذشته موجب شده در ماه های سرد سال مجبور به قطع گاز نیروگاه ها و اختصاص گاز مایع و مازوت به آنها شدیم لازم است با توجه به ذخایر قابل توجه زغال سنگ در کشور ساخت نیروگاه های با سوخت زغال سنگ را افزایش دهیم.


بر اساس آمار ارائه شده توسط وزارت نیروهم‌اکنون میزان انرژی برق ـ آبی مورد استفاده کشور نیز شش هزار مگاوات است و این در حالی است که ایران ظرفیت تولید ۲۰ هزار مگاوات برق ـ آبی را داراست.
هزینه نصب نیروگاههای بادی در کشور با توجه به این که این نوع نیروگاهها هم اکنون با ظرفیت ۶۶۰ کیلووات توسط منابع داخلی تولیدمی‌شوند، حدود یک هزار دلار به ازای هر کیلووات ظرفیت نصب شده است که انتظار می‌رود با توسعه ساخت نیروگاههای بادی و افزایش تعداد توربین‌ها، این هزینه کاهش یابد.
با توجه به آلودگی‌های زیست محیطی نیروگاه‌های حرارتی و هزینه‌های جانبی این نیروگاه‌ها مثل خط انتقال گاز نیاز به سرمایه گذاری قابل توجه در تولید انرژی های نو حصوص انرژی بادی کاملا مشهود است.
راه استفاده از انرژی‌های نو تحقیقات وسیع، بومی‌سازی، ساخت درداخل و ظرفیت‌سازی است که تا 5سال دیگر می‌توانیم سهم قابل ملاحظه‌ای از انرژی کشور را به انرژی‌های نو تبدیل کنیم.


شاید قیمت تمام شده انرژی باد انرژی خورشیدی درمقایسه با قیمت تمام شده سوخت‌های فسیلی گران‌تر باشد اما با توسعه این صنایع و بومی شدن کامل آنها هزینه تمام شده کاهش خواهد یافت لذا سرمایه گذاری و حمایت از این بخش در مرحله اولیه و تحقیقاتی کاملا منطقی و لازم است.
نیروگاه های بادی از نظر اقتصادی کاملا توجیه پذیر هستند و چنانچه برق تولیدی آنها به قیمت صادراتی خریداری شود این صنعت در کشور رشد و نمو خواهد داشت.


انرژی زمین گرمایی (Geo Thermal power)

استفاده از حرارت زمین (Geo Thermal) توسط انسان به زمان های بسیار دور بر می‌گردد. وقتی که انسانهای ما قبل تاریخ در جستجوی پناهگاه در ته غارها اقدام به گریز از سرمای یخبندان کردند. با دور شدن از سطح زمین خود را در پناه تغییرات فصول قرار داده و در حقیقت از انرژی زمین گرمایی استفاده می‌کردند.


انرژی باد(Wind power)

توربین‌های بادی در مناطقی که دارای پتانسیل بادی مناسبی می‌باشند مورد استفاده قرار می‌گیرند. در گذشته برای این نوع توربین‌ها طراحی‌های زیادی وجود داشت اما امروزه تقریباً تمام توربین‌های ساخته شده از نوع هلندی سه‌پره هستند.در توربین‌های بزرگ امروزی پره‌ها کوچک‌تر هستند و آرام تر می‌چرخند که این باعث ایجاد ایمنی بیشتر برای پرندگان و ایجاد زیبایی دیداری بیشتر می‌شود. بااین حال هنوز هم در برخی استفاده‌های ویژه از توربین‌های قدیمی استفاده می‌شود.


انرژی خورشید(Solar power)

مولد یا باتری خورشیدی (solar photovoltaic power plant) وسیله‌ای است که انرژی تابش خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند.

نیروگاه های خورشیدی که انرژی خورشید را به برق تبدیل می کنند، در آینده با مزیت هایی که در برابر نیروگاه های فسیلی دارند، مشکل برق و تا حدودی مشکل کم آبی را به ویژه در دوران تمام شدن نفت و گاز حل خواهند کرد و به طور مسلم تاسیس و به کارگیری برج های نیرو، زمینه لازم را برای خودکفایی و قطع وابستگی کشور فراهم خواهد کرد. تولید برق بدون مصرف سوخت، نیاز نداشتن به آب فراوان، آلوده نکردن محیط زیست، استهلاک کم و عمر زیاد از مزیت های بارز برج های نیرو و نیروگاه های خورشیدی نسبت به نیروگاه های فسیلی و اتمی است.


چرایی به کارگیری انرژی خورشیدی

ایران با آن که یکی از کشورهای نفت خیز جهان و دارای منابع عظیم گاز طبیعی است، به دلیل شدت تابش خورشید در بیشتر نقاط کشور، می تواند صرفه جویی مهمی در مصرف سوخت های فسیلی داشته باشد. فناوری ساده، کاهش آلودگی هوا و محیط زیست و از همه مهمتر ذخیره شدن سوخت های فسیلی برای آینده یا تبدیل آنها به مواد پردازش با استفاده از تکنیک پتروشیمی، از دلایل لزوم استفاده از انرژی خورشیدی در کشور هستند.با افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ کشورهای پیشرفته صنعتی مجبور شدند، به استفاده از انرژی های جانشین جدی تر بیندیشند و این نگرش در 3دهه اخیر درایران، وسعت بیشتری یافت.


کشورهای صنعتی به این نتیجه رسیده اند که با بهینه سازی مصرف انرژی در صنایع و ساختمان ها، مصرف انرژی را می توان ۳۰ تا ۴۰ درصد کاهش داد.ایران یکی از پنج کشور مصرف کننده بالای مواد نفتی در جهان و در میان کشورهای اوپک، بزرگ ترین مصرف کننده فرآورده های نفتی است. با توجه به رشد مصرف انرژی بالای ۵ درصدی در ایران می توان گفت که هر ۱۰ سال مصرف انرژی کشور دو برابر می شود. با این روند و با توجه به افت فشار چاه های نفت و مشکلات حفاری، استخراج و سرمایه گذاری، نمی توان امیدوار بود که پس از دو دهه نیازهای موجود کشور بر طرف شود. با این اوصاف این سئوال مطرح می شود که آیا تولید انرژی، پاسخ گوی نیازها خواهد بود؟

و اگر هم باشد مازادی برای صدور نفت و به دست آوردن ارز خواهیم داشت؟بررسی های بانک جهانی حاکی است که اگر کشورهای در حال توسعه، سیاست های بهینه سازی مصرف انرژی را به کار می گرفتند، تا سال ۱۹۹۰ می توانستند ۴ میلیون بشکه در روز صرفه جویی کنند. کارشناسان معتقدند با استفاده از سیاست های بهینه سازی مصرف انرژی، ضمن کاهش مصرف انرژی منافعی مانند: کاهش آلودگی هوا به ویژه در شهرهای بزرگ، صرفه جویی در سرمایه گذاری در ساخت نیروگاه ها، پالایشگاه ها و سیستم گازرسانی به میزان میلیاردها دلار در سال، طولانی شدن عمر ذخایر نفتی، ایجاد اشتغال در کشور، کم هزینه بودن و نگهداری آسان، عاید کشور خواهد شد. ناگفته نماند با احتساب مصرف بیش از یک میلیون بشکه معادل نفت در روز، بیش از یک میلیارد دلار درآمد ارزی در سال نصیب کشور خواهد شد. گذشته از ویژگی و تفاوت های این نوع نیروگاه ها، باید گفت در حال حاضر تولید برق از انرژی خورشیدی با قیمتی در حدود ۳۰۰ دلار به ازای هر کیلووات ساعت تمام می شود. تاکنون در دنیا کشورهای مانند آمریکا، آلمان، اسپانیا و اخیراً نیز ایران به فناوری طراحی و ساخت پیچیده ترین نوع نیروگاه خورشیدی دست یافته اند. قرار گرفتن ایران در میان این کشورها خود افتخار بزرگی است که نصیب متخصصان کشور شده است.


کشورها نیز در زمینه سرمایه گذاری در این بخش با محدودیت روبه رو هستند و روشی که برای کاهش این محدودیت ها می توان به آن اشاره کرد، جذب سرمایه بخش خصوصی و استفاده از آن بخش از بودجه دولتی است که برای سرمایه گذاری در انرژی خورشیدی اختصاص داده شده است که بسیاری از کشورها با کاربست این روش به موفقیت هایی دست یافته اند و در کشور ما نیز باید شرایط حضور بخش خصوصی فراهم و اقدام های لازم برای جذب بخش خصوصی انجام شود. آلمان که با پیامدهای افزایش شدید بهای نفت دست به گریبان بوده و برنامه تولید انرژی هسته ای خود را نیز کنار گذارده است، هم اکنون درصدد گسترش دادن نیروگاه های بسیار بزرگ است.


اخیراً بزرگ ترین نیروگاه خورشیدی در کشور آلمان گشایش یافت. این نیروگاه که در جنوب شهر لایپزیک و در شرق این کشور قراردارد با ۳۳هزار و ۵۰۰پانل فتوولتاییک حدود ۵ مگاوات ساعت برق تولید می کند. این نیروگاه قادر است برق ۱۸۰۰ خانوار را تامین کند. براساس ارزیابی سازمان انرژی خورشیدی آلمان، مجموع ظرفیت تولید آماده در سال جاری به ۳۰۰ مگاوات رسیده که دو برابر ظرفیت تولید پیشین در این کشور است.


هم اکنون نگرانی های فراوانی در زمینه توانایی کشورها در یافتن منابع سرمایه ای به منظور تامین نیازهای مالی توسعه استفاده از این نوع انرژی در دهه های آینده وجود دارد که این معضل در کشورهای در حال توسعه شدیدتر است. اما به نظر می رسد با ایجاد سرمایه گذاری های کلان و سریع در این زمینه، مشارکت بخش خصوصی در این گونه طرح ها و مهم تر از همه ارتقای سطح فرهنگی کشور برای استفاده از انرژی های جانشین (تجدیدپذیر) تا چند سال آینده، دستیابی به این هدف مهم چندان دور نباشد.