انرژي سبز به منابعی از انرژي گفته میشود که در هماهنگي با محيط خود باشند و فرآيند توليد آنها آلودگيهای زيست محيطي به بار نياورد. در حال حاضر انرژي حاصل از باد، خورشيد، گرمای دروني زمين و آبهای روان به عنوان معروفترين منابع (انرژي سبز) شناخته میشوند. همچنين به اعتقاد برخي کارشناسان (انرژي هستهای) را نيز میتوان با در نظر گرفتن ملاحظاتی از جمله انرژیهای سبز به حساب آورد. به کار بردن کلمه سبز در کنار منابع انرژی فوق از آن جهت است که اين منابع همچون گياهان دیاکسيدکربن توليد نمیکنند.
به طورسنتی توليد الکتريسته ازمنابع فوق رايجترين نوع (انرژی سبز) محسوب میشود. امروزه انرژیهای سبز تنها از نظر ملاحظات زيست محيطي مورد توجه نيستند. در حقيقت بيشتر دولتها بحث انرژیهای سبز را از جنبه اقتصادي پي ميگيرند.
به عبارت ديگر انرژيهاي سبز از آن جهت که (قابل تجديد) هستند، دولتها را از نياز به منابع تمام شدني سوختهاي فسيلي بينياز ميسازند. انرژيهاي سبز ديگري نيز وجود دارند که در مقياسهاي کوچکتر و محلي قابل استفاده هستند. مثلا دانشمندان از نيروي جزرومد، نيروي موج سواحل، نيروي آبشارهاي طبيعي و يا حتي گرماي حاصل از تجزيه غيرهوازی باکتريها نيز استفاده ميکنند.
انواع انرژی های سبز
- انرژی خورشیدی
- برق – آبی
- بادی
- دریایی
- گرمایی
- زیست توده
ما در این مقاله تنها به مقایسه انرژی بادی و انرژی حاصل از نیروی آب می پردازیم
انرژی برق
آبی
این انرژی از انرژی حاصل از آب و ارتفاع آن در پشت سدها (هد آب) حاصل می شود. در حال حاضر بحث بر سبز بودن یا نبودن این انرژی وجود دارد چون بعضی از مراجع، سد سازی را برای محیط زیست مخرب می دانند. و فقط سدهایی با ارتفاع پایین را در این طبقه بندی می گنجانند.
انرژی بادی
باد به عنوان یک از منابع انرژی محسوب می شود. یکی از منابع اصلی جایگزین سوخت های فسیلی، انرژی بادی است. با استفاده از توربین بادی می توان انرژی باد را به الکتریسیته تبدیل کرد.
انرژی باد نظیر سایر منابع انرژی تجدید پذیر، بطور گسترده ولی پراكنده در دسترس می باشد. تابش نامساوی خورشید درعرضهای مختلف جغرافیایی به سطح ناهموار زمین باعث تغییر دما و فشار شده و در نتیجه باد ایجاد میشود.
انواع مختلف نیروگاه های آبی
الف )انرژی برق آبی از توربین سد
شاید شناخته شده ترین و معروف ترین نوع نیروگاه های آبی، نیروگاه های آبی ذخیره ای باشد. یک نیروگاه آبی ذخیره ای شامل سد سازی روی یک رودخانه و ایجاد یک مخزن است که مقادیر زیادی آب را ذخیره می کند. آب از مخزن پشت سدها خارج می شود و از میان توربین ها جریان می یابد و آنها را می چرخاند و برق تولید می کند.
ب ) انرژی آبی ذخیره سازی پمپاژی(اسکروپمپ)
مشابه سیستمهای برق آبی توربین سدی، نیروگاههای آبی پمپاژی متکی به آب است که از طریق توربینها از یک مخزن در ارتفاع بالا به یک نقطه رهاسازی درارتفاع پایینتر جریان مییابد. تفاوت بین ذخیره سازی و ذخیره سازی پمپی دراین است که سیستم های ذخیره سازی پمپ شده شامل اسکروپمپ هایی هستند که آب را به مخزن ارتفاع بالاتر منتقل می کنند. در زمان اوج تقاضای برق، آب پمپ شده ازطریق اسکروتوربین ها برای پاسخگویی به تقاضای بالای مصرف کننده آزاد می شود.
صرفه اقتصادی نیروگاه پمپاژی
نیروگاههای برق آبی تلمبهای درحالت عادی صرفه اقتصادی ندارند. این به این دلیل است که پمپاژ آب به ارتفاعات بالا انرژی بیشتری نسبت به همان حجم آبی که میتواند درتوربینها تولید کند،مصرف میکند. با این حال، نیروگاههای ذخیرهسازی پمپ شده با فروش برق به شبکه در زمانهای اوج مصرف که برق گرانترازحد معمول است، سود خالص تولید میکنند. آب در زمانهای کم پیک با هزینه کمتر به ارتفاعات بالا پمپاژمیشود و سیستمهای ذخیرهسازی پمپ شده را برای شبکه برق به طور کلی ارزشمند میکند.
ج ) نیروگاه برق آبی جریانی(اسکروتوربین)
یک سیستم برق آبی جریان رودخانه نیزازانرژی موجود در آب جاری رودخانه برای تولید برق استفاده می کند. با این حال، برخلاف سیستمهای انرژی آبی ذخیرهسازی و پمپی، نیروگاههای برق آبی جریان رودخانه ظرفیت ذخیرهسازی بسیار کمی دارند یا اصلاً ظرفیت ذخیرهسازی ندارند. اغلب اوقات در یک سیستم جریان رودخانه، آب از طریق یک سیستم توربین از کانال اصلی رودخانه منحرف می شود و سپس به کانال اصلی پایین دست باز می گردد. این سیستمها معمولاً قادر به تولید برق در مقیاس سیستمهای ذخیرهسازی نیستند، اما اغلب اثرات زیستمحیطی کمتری نسبت به سیستمهایی که شامل سدسازی رودخانهها هستند، دارند.لازم به ذکر است که یکی از مواردی که اسکروتوربین قابلیت نصب و بهره برداری دارد بر روی رودخانه می باشد.
د ) نیروگاه جزر و مدی
نیروهای دیگری به جز چرخه آب به ما امکان می دهند انرژی را از آب متحرک جذب کنیم. اقیانوس های زمین در چرخه های جزر و مدی در طول روز به دلیل کشش گرانشی ماه بالا و پایین می روند و از این حرکت برای تولید برق استفاده می کنند. سیستم های قدرت جزر و مدی به اشکال مختلفی از جمله توربین های جزر و مدی و “باراژ” وجود دارند که ساختارهایی مشابه سدها هستند. یک مزیت مهم نیروی جزر و مدی قابلیت اطمینان آن است: جزر و مدها بسیار چرخه ای هستند و می توان آنها را به دقت پیش بینی کرد. در حال حاضر، نیروی جزرومدی یک منبع الکتریسیته غیرمعمول است و تعداد کمی از تاسیسات فعال در سراسر جهان وجود دارد.
ه ) انرژی امواج
با وزش باد درسطح آب های آزاد، انرژی به آب منتقل می شود و امواج حاوی انرژی را تشکیل می دهد. فناوریهای زیادی برای مهار انرژی امواج در حال توسعه هستند، اما مانند نیروی جزرومدی، انرژی موج نیز هنوز یک فناوری رایج تولید برق نیست.
درمیان انواع انرژی های سبز، نیروهای حاصل از جریان آب ، سهم عمده ای را به خود اختصاص می دهند و درمیان انواع انرژی های برق آبی ، انرژی حاصل از آب جاری و انرژی آبی حاصل ازذخیره سازی آب در میان انواع دیگر انرژِی های برق -آبی جایگاه ویژه ای دارند ،از آن جایی که سد سازی و استفاده از انرژی برق – آبی حاصل از ذخیره سازی آب پشت سدها جزوانرژی سبزمحسوب نمی شود زیرا اثرات مخرب زیست محیطی فراوان دارد،می توان گفت استفاده از اسکروتوربین برای تولید برق در مقایسه با انواع دیگر روش های تولید برق از آب موثرتر و با کارایی بالاتر می باشد و به جز این اسکروتوربین ها به دلیل مزایایی که دارند دوست دار محیط زیست می باشند.
مقایسه اسکروتوربین ارشمیدوسی با توربین های بادی
توربین بادی یا بادگرد به توربینی گفته میشود که برای تبدیل انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی یا الکتریکی به کار میرود که توان بادی نام دارد و در دو نوع با محور افقی و با محور عمودی ساخته میشوند.
توربینهای بادی کوچک برای کاربردهایی مانند شارژ کردن باتریها یا توان کمکی در قایقهای بادبانی مورد استفاده قرار میگیرند، در حالی که توربینهای بادی بزرگتر با چرخاندن ژنراتور، و تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی، به عنوان یک منبع تولید انرژی الکتریکی بهشمار میروند. انواع دیگری از توربینهای بادی وجود دارد که برای پمپ کردن آب استفاده میشود که به آن پمپ بادی میگویند یا برای آسیاب گندم به کار میرود که آسیاب بادی نام دارد و موارد دیگری که هر کدام نام خاص خودشان را دارند
مقایسه نیروی باد و آب
در گذشته آسیابهای بادی درمقایسه با آسیابهای آبی از امتیازهای بسیاری برخوردار بودند. اول آن که نیازی نبود که آسیابهای بادی نزدیک جریان آب احداث شوند. به علاوه اگر آب در زمستان یخ میزد، آسیابهای آبی از کار میافتادند در حالی که آسیابهای بادی به کار خود ادامه میدادند. امتیاز دیگر آسیابهای بادی این بود که رودخانههایی که در کنار آنها آسیابهای آبی ساخته میشد، معمولاً تحت نظارت مالکین و زمین داران قدرتمند قرار داشت و آنها بودند که اجازه میدادند چه کسی حق احداث آسیاب آبی و آرد کردن گندم را داشته باشد. رواج آسیابهای بادی موجب رهایی مردم عادی از قید و بند مالکین شد.
توربینهای بادی چگونه کار میکنند؟
توربینهای بادی انرژی جنبشی باد را به توان مکانیکی تبدیل مینمایند و این توان مکانیکی از طریق شفت به ژنراتور انتقال پیدا کرده و در نهایت انرژی الکتریکی تولید میشود. توربینهای بادی بر اساس یک اصل ساده کار میکنند. انرژی باد دو یا سه پرهای را که بدور روتور توربین بادی قرار گرفتهاند را بچرخش درمیآورد. روتور به یک شفت مرکزی متصل میباشد که با چرخش آن ژنراتور نیز به چرخش درآمده و الکتریسیته تولید میشود. توربینهای بادی بر روی برجهای بلندی نصب شدهاند تا بیشترین انرژی ممکن را دریافت کنند بلندی این برجها به ۳۰ تا ۴۰ متر بالاترازسطح زمین میرسند. توربینهای بادی در بادهایی با سرعت کم یا زیاد و در طوفانها کاملاً مفید میباشند.
معایب استفاده از توربین بادی
استفاده از توربین بادی همراه با برخی معایب است که عبارتند از:
- وابستگی به شرایط آب و هوایی:
توربین های بادی برای تولید انرژی به باد نیاز دارند و بنابراین وابستگی زیادی بخ شرایط آب و هوایی دارند. در صورت عدم وجود باد یا وجود باد ضعیف ، تولید انرژی کاهش می یابد یا حتی ممکن است تماما متوقف شود
- نیاز به فضای بزرگ:
نصب توربین های بادی نیازمند فضای بزرگی است که بتواند باد را به آنها برساند.این ممکن است در برخی مناطق شهری یا مناطق با محدودیت فضایی مشکل ساز شود.
- تاثیرات صوتی و بصری:
- توربین های بادی ممکن است منجر به تولید صداهای مزاحم و تغییرات در چشم انداز منطقه شوند.این مساله ممکن است برای افرادی که در نزدیکی توربین ها زندگی می کنند یا ازمناظر طبیعی بهره می برند ، مزاحمت ایجاد کند
- نیاز به صرفه جویی در انرژِی:
برای ساخت و نصب توربین های بادی نیاز به منابغ انرژی بالایی است.بنابراین برای بهره برداری بهینه از توربین های بادی ، باید در طول عمر آنها انرژی زیادی تولید شود تا هزینه های ساخت و نصب جبران شود
- تاثیرات زیست محیطی:
نصب توربین های بادی ممکن است تاثیراتی بر بر روی محیط زیست داشته باشد،از جمله تغییرات در الگوی جریان هوا ، تاثیر بر روی پرندگان و جانوران محلی و تغییرات در زمین شناسی و مناظرطبیعی است
اسکروتوربین چگونه کار می کند؟
اسکروتوربین ارشمیدوسی یک دستگاه تولید انرژی است که از اصل فیزیکی ارشمیدس برای تبدیل انرژی جریان آب به انرژی مکانیکی استفاده میکند. طرز کار این دستگاه به شرح زیر است:
1. جریان آب وارد سطح مخروط شده و به سمت پایین حرکت میکند.
2. هنگام حرکت درون مخروط، فشار آب به تدریج کاهش مییابد و سرعت آب افزایش مییابد.
3. سپس، آب به سمت پایین میرود و بخش عقب توربین را فشار داده و نهایتاً توربین را به چرخش وادار میکند.
4. توربین با چرخش، ژنراتور را به حالت عمل قرار داده و انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند.
اسکروتوربین از نظر پایدار بودن، کم هزینه بودن و عملکرد با کارآمد بالا شناخته شده است و در منابع آب شیرین، منابع آبرسان، نقاط پایین دست سدها و منابع آبرسان استفاده موثر دارد.
مزایای استفاده از اسکروتوربین ارشمیدوسی در مقایسه با توربین بادی
استفاده از اسکروتوربین ارشمیدسی در مقایسه با توربین بادی دارای مزایایی است. در زیر به برخی از این مزایا اشاره میکنم:
1-کمترین نیاز به فضای باز: اسکروتوربین ارشمیدسی نیاز به فضای باز کمتری نسبت به توربینهای بادی دارد. این به معنای امکان نصب و استفاده از این توربین در فضاهای محدودتر مانند ساختمانها، ساختمانهای آبی، واحدهای صنعتی و غیره است.
2. کمترین سطح نویز: اسکروتوربین ارشمیدسی در مقایسه با توربینهای بادی سطح نویز کمتری دارد. این به معنای کاهش تأثیرات صوتی و اختلالات محیطی است که میتواند در نزدیکی مناطق سکونتی و صنعتی نصب شود.
3. کارایی بالا: اسکروتوربینها به دلیل طراحی خاص خود، کارایی بالاتری نسبت به توربینهای بادی دارد.
4. قابل حمل: اسکروتوربینها به دلیل اندازه کوچک و وزن سبک، قابل حمل و جابجایی هستند و معمولاً در موقعیتهای مختلف قابل نصب می باشد.
5. هزینه نصب و نگهداری کم: نصب و نگهداری اسکروتوربینها در مقایسه با توربینهای بادی هزینه کمتری دارد.
کشور ایران دارای جغرافیای متنوعی با آب و هوا، توپوگرافی، پوشش گیاهی متغییر است.
این یک منظره زیبا ایجاد می کند و هم به این معنی است که برخی مناطق جغرافیایی وجود دارند که برای فن آوری های تجدیدپذیر مناسب تر از سایرین هستند. به عنوان مثال، یک مزرعه بزرگ با فضای آزاد ممکن است مکانی عالی برای یک توربین بادی مسکونی یا یک سیستم انرژی خورشیدی باشد، در حالی که یک خانه شهری که تحت پوشش سایه از ساختمان های بلندتر قرار دارد نمی تواند از مزایای هیچ فناوری بهره ببرد. مثال دیگر زمانی است که یک منطقه آب دارد ولی امکان احداث سد برای تولید برق را ندارد. اگر زمین شما برای یک فناوری انرژی تجدید پذیر شخصی مناسب نیست، گزینه های دیگری نیز وجود دارد. اگر به انرژی خورشیدی علاقه مند هستید اما خاصیت روز آفتابی را ندارید، هنوز هم می توانید با خرید انرژی سبز از انرژی تجدید پذیر بهره مند شوید.
ما در ماشین سازی نورمندی مفتخریم که با ساخت اسکروتوربین در ایران گامی با ارزش در راستای تولید انرژی سبز برداشته ایم.به امید روزی که آسمان شهرهای کشورمان همیشه آبی باشد.
