مقاله انرژی های تجدید پذیر و تولید پراکنده انرژی ها در جهان

مقاله انرژی های تجدید پذیر و تولید پراکنده انرژی ها در جهان

 

 

 پایان نامه انرژی های تجدید پذیر و تولید پراکنده انرژی ها در جهان

 مقاله رشته برق گرایش انتقال و توزیع

 

چکیده

  انرژی های تجدیدپذیر، انرژی هایی هستند که با طبیعت سازگاربوده و آلودگی ندارند و چون تجدیدپذیرند پایانی برای آنها وجود ندارند و برای تمام جهان بویژه کشورهای در حال توسعه نقش مهمی دارد   تولید پراکنده تولیدی است که با قابلیت تغذیه مستقیم بار به شبکه توزیع وصل می شود   از این رو در این پروژه ابتدا انرژی های تجدیدپذیر و انواع آن رامرور خواهیم کرد سپس به اقدامات انجام شده در این زمینه،کاربرد منابع و انواع آن و دلایل رویکرد انرژی تجدیدپذیر و تولید پراکنده در جهان پرداخته می شود   در ادامه به نحوه اتصال و مشکلات اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه توزیع و مزایای اساسی تولید پراکنده می پردازیم   در نهایت از نظر اقتصادی تولیدات پراکنده را بررسی خواهیم کرد .

 

نیروگاههای تولید پراکنده دارای ظرفیت تولیدی از چند کیلو وات تا 10 مگاوات هستند که جهت تولید انرژی الکتریکی در نقاط نزدیک به مصرف کنندگان به کار می روند ازانواع آنها می توان به سلول های خورشیدی ، پیل های سوختی ، میکرو توربین ها ، نیروگاههای بادی  اشاره کرد    چنانچه این نیروگاه ها به شبکه متصل شوند ،اثرات مختلفی روی شبکه از جمله کاهش تلفات شبکه ، بهبود پروفیل ولتاژ و افزایش قابلیت اطمینان شبکه خواهند داشت    عدم جایابی مناسب نیروگاه های تولید پراکنده در شبکه باعث افزایش تلفات و بالا رفتن هزینه های تولید و انتقال انرژی می شود بنابراین لازم است با روش های بهینه سازی ،جایابی این نیروگاه ها در شبکه انجام گیرد؛ بدین ترتیب که تعداد نیروگاههای تولید پراکنده ،محل نصب و ظرفیت آنها چنان تعیین شود که بیشترین کاهش تلفات شبکه با در نظر گرفتن قیود مسأله به وجود آید   

 

واژگان کلیدی : انرژی تجدید پذیر ، تولید پراکنده ، انرژی الکتریکی ، نیروگاه ، شبکه توزیع ، ولتاژ

 

 

فهرست مطالب

 

 فصل اول

 مرور بر انرژی های تجدید پذیر      1

 1-1- مقدمه       2

 2-1- تقسیم بندی انواع انرژی           6

 3-1 –اهمیت توجه به انرژی های پاک          7

 4-1- انواع انرژی های تجدید شونده           8

 4-1-1-انرژی برق ابی            8

 4-2-1-انرژی خورشیدی             9

 4-3-1-انرژی باد          11

 4-4-1-انرژی زمین گرمایی                12

 4-5-1- انرژی زیست توده             13

 4-6-1- انرژی های دریایی            14

 4-7-1- انرژی هیدروژن وپیل سوختی                14

 5-1- خلاصه مشخصه های مهم منابع نوین انرژیهای تجدید پذیر            15

 

فصل دوم

  تاریخچه تولید پراکنده در جهان             18

1-2- مقدمه                 19

 2-2- تعریف منابع تولید پراکنده در کشورهای مختلف جهان           19

 3-2- کاربردهای منابع تولید پراکنده            20

 4-2- انواع تکنولوژیهای منابع تولید پراکنده       21

 4-1-2- موتورهای رفت و برگشتی                22

 4-2-2- میکرو توربینها              23

 4-3-2- توربینهای احتراق صنعتی                 23

 4-4-2- پیلهای سوختی                 24

 4-5-2- سیستمهای فتوولتائیک               24

 4-6-2- سیستمهای توربین بادی                      25

 5-2- دلایل رویکرد به منابع تولید پراکنده در دنیا            25

 6-2- موانع و مشکلات توسعه منابع تولید پراکنده در دنیا                26

 6-1-2- پراهکارهائی جهت کاهش موانع                   27

 6-1-1-2-راهکارهای کاهش موانع فنی                27

 6-1-2-2-راهکارهای کاهش موانع تجاری           27

 6-1-3-2-راهکارهای کاهش موانع قانونی              27

  7-2 منابع تولید پراکنده در ایران           28

 7-1-2- دلایل رویکرد به منابع تولید پراکنده در ایران            29

 7-2-2- پتانسیل منابع تولید پراکنده در ایران                29

 8-2- بررسی برخی تجربیات جهانی            30

 8-1-2-تجربه کشور آلمان در خصوص توسعه انرژیهای تجدیدپذیر       30

 8-2 –2-تجربه کشور چین در رابطه با انرژیهای تجدیدپذیر            33

 

فصل سوم

 تولیدپراکنده درسیستمهای توزیع انرژی ومقایسه آن با تولیدات متمرکز                35

 1-3- مقدمه       36

 2-3- نحوه اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه              39

 

2-1-3- مستقل از شبکه سراسری برق                39

 

2-2-3- متصل به شبکه سراسری برق                40

 

3-3- مزایای اساسی تولید پراکنده                 40

 3-1-3- تامین توان               40

 3-2-3- توان اضطراری                41

 3-3-3- توزیع متعادل بار                 41

 3-4-3- بهبود کیفیت توان و قابلیت اطمینان           41

 3-5-3- بهبود پروفیل ولتاژ              41

 3-6-3- افزایش طول عمر تجهیزات             41

 3-7-3- کاهش تلفات                     42

 3-8-3- تولید پراکنده و مسائل زیست محیطی                42

 4-3- مشکلات اتصال DGبه شبکه توزیع          43

  4-1-3- مشکلات قابلیت اطمینان و کیفیت توان                 43

 4-1-1-3-تغییرات ارام یا سریع ولتاژ               44

 4-1-2-3- هارمونیکها وهامونیکهای میانی                45

 4-2-3- مسئله کنترول                 45

 4-3-3- مسئله امنیت            45

 4-4-3-مسائل زیست محیطی                   46

 4-5-3- ابعاد اقتصادی                  46

 5-3- وظایف ومسولیتها در زمان بهره برذاری(نرمال وغیرنرمال)                48

 6-3- بهره برداری واحدهای تولیدی                 50

 7-3- دستورالعمل شرایط اتصال تولیدات پرا کنده به شبکه توزیع           50

 8-3-شرایط اتصال تولیدات پراکنده به شبکه توزیع           51

 9-3- ازمایشات       60

 

فصل چهارم

 بررسی اقتصادی تولید پراکنده               62

 1-4- مقدمه        63

 2-4- منابع انرژیهای تجدید پذیر و ویژگیهای اقتصادی آنها          63

3-4- بررسی اقتصادی تولید پراکنده در سیستم توزیع        68

3-1-4- آیا DGبرای شرکتهای توزیع توجیه اقتصادی دارد ؟               68

 3-2-4- آیا DGاز لحاظ اقتصادی برای مشترکین مقرون به صرفه است ؟              68

3-3-4- بررسی مسائل اقتصادی پروژه ها             69

3-4- 4مزایای اقتصادی DGاز دید مشترکان         71

 4-4- ارزیابی اقتصادی فن آوریهای تولید پراکنده               72

 5-4- نمونه ایی از بررسیهای صورت گرفته در جهت گزینش بهینه اقتصادی منابع تولید پراکنده             73

 4-6- ضرورت جایابی نیروگاههای تولید پراکنده در شبکه        75

 1-6-4–جایابی نیروگاههای نامتمرکز (تولید پراکنده ) –یک مثال          75

 4-7- روشهای بهینه سازی در حل مسائل جایابی تولیدات پراکنده                   78

 -4-1-7روش آنالیز حساسیت                78

 -4-2-7روش برنامه ریزی پویا          78

 4-8- دلایل بکارگیری روش الگوریتم ژنتیک        79

 -4-9روش الگوریتم ژنتیک در جایابی بهینه نیروگاه های پراکنده از نظر اقتصادی         79

 9-1–4-اعمال روش الگوریتم ژنتیک به مساله جایابی بهینه نیروگاههای پراکنده              80

 

فصل پنجم

 نتیجه گیری و پیشنهادات         82

 1-5-نتیجه گیری            83

2-5- طرح پیشنهادی             84

 -5-3منابع و مأخذ              86

 

 

 فهرست جداول

 فصل اول

 -1-1خلاصه مشخصه های مهم منابع نوین انرژیهای تجدیدپذیر          17

 فصل دوم

 1-2- تعاریف منابع تولید پراکنده در کشورهای مختلف جهان           20

 -2-2پتانسیلهای موجود در کشور             29

 2-3–مزایا و معایب دو روش حمایت از انرژیهای تجدیدپذیر              33

 فصل سوم

 1-3-سهم DGها از تولید برق در جهان          42

 2-3-شرایط اتصال ژنراتورهای سنکرون                 53

 3-3-نیاز واجدهای تولیدی کوچک به مونیتورینگ              55

 4-3-سرعت پاسخ به اغتشاشات ولتاژ                 57

 5-3-سرعت پاسخ تولیدات پراکنده به حذف اغتشاشات فرکانس              57

 6-3-تغییرات و نوسانات ولتاژ             59

 7-3-درصد هارمونیکهای قابل قبول تزریق شده توسط واحدهای تولیدی کوچک                60

 فصل چهارم

 1-4-هزینه های سوخت و نگهداری نیروگاه های گاز و بخار برا ی تولید یک مگا وات ظرفیت در مدت 20سال             66

 2-4-میزان برق تولیدی از نفت و گاز و هزینه آن             66

 3-4-پارامترهای اقتصادی موثر در ارتباط با نیروگاههای بادی           67

4-4-مقادیر پولی مزایای اقتصادی DGبرای شرکتهای برق             72

 5-4-مشخصات فنی و اقتصادی منابع مختلف انرژی        75

 -4-6نتایج تحلیلها و انتخابهای برتر اقتصادی برای بار مصرفی مفروض از میان منابع مختلف انرژی              75

 

 فهرست اشکال

 فصل اول

 1-1نیروگاه خورشیدی سهموی خطی              9

 2-1- نیرو گاه خورشیدی KW250 شیراز               10

 3-1- مزرعه بادی منجیل              11

 4-1- نیروگاه بادی والفجر منجیل              12

 -1-5نمونه ای از یک نیروگاه زمین گرمایی             13

 -1-6تاسیسات تولید انرژی از لجن فاضلاب            13

 -1-7زیر ساخت ( زیر بنای ) یک اقتصاد هیدورژنی           15

 فصل دوم

 -2-1مراحل عملکردی موتورهای رفت و بر                  22

 -2-2مراحل عملکرد میکرو توربینها                   23

 -2-3مراحل عملکرد توربینهای احتراق                 23

 -2-4مراحل عمکرد پیلهای سوختی                24

 -2-5نحوه عملکرد سیستم های فتوولتائیک                 25

 -2-6روند رشد تولیدات پراکنده در جهان               26

 فصل سوم

 1-3-اتصال منابع تولید پراکنده بصورت مستقل از شبکه        39

 2-3-اتصال منابع تولید پراکنده بصورت موازی با شبکه             40

 فصل چهارم

 1-4-نمودار دایره ای سهم نیرو گاه های مختلف در تولید برق در ایران         65

  2- 4-مقایسه قیمت تولید برق از منابع مختلف انرژی                   67

 3-4-تغییرات هزینه بهره برداری و ذخیره سالیانه با تغییرات قیمت سوخت         69

 4-4- مقایسه دوره بازگشت سالانه سرمایه                70

 -4-6دیاگرام تک خطی یک شبکه نمونه            75

 -4-7دیاگرام تک خطی یک شبکه نمونه با در نظر گرفتن نیروگاه محلی درشین    76

 -4-8دیاگرام تک خطی یک شبکه نمونه با درنظر گرفتن نیروگاه محلی در شین       77

 -4-9دیاگرام تک خطی یک شبکه نمونه با در نظر گرفتن دو نیروگاه محلی در شین         77

 

 

 

فصل 1

 مروری برانرژیهای تجدیدپذیر

 1-1- مقدمه 

 دسترسی کشور های در حال توسعه به انواع منابع جدید انرژی، برای توسعه اقتصادی آنها اهمیت اساسی دارد وپژوهشهای جدید نشان داده که بین سطح توسعه یک کشور و میزان مصرف انرژی آن، رابطه مستقیمی برقرار است باتوجه به ذخایر محدود انرژی در جهان فعلی، دیگر نمی توان به منابع موجود انرژی متکی بود.

در کشور ما نیز ، باتوجه به نیاز روز افزون به منابع انرژی وکم شدن منابع انرژی فسیلی ضرورت سالم نگه داشتن محیط زیست، کاهش آلودگی هوا، محدودیتهای برق رسانی و تامین سوخت برای نقاط و روستاهای دور افتاده و       استفاده از انرژیهای نو مانند: انرژی باد، انرژی خورشید، هیدروژن و انرژی های داخل زمین می تـوانـد جایـگاه ویژه ای داشته باشد.

 

امروزه، بحرانهای سیاسی، اقتصادی و مسائلی نظیر محدودیت دوام ذخایر فسیلی نگرانی های زیست محیطی، ازدحام جمعیت، رشد اقتصادی وضریب مصرف، همگی مباحث جهان مشمولی هستند کهبا گستردگی تمام، فکر اندیشمندان را در یافتن راهکارهای مناسب در حل مناسب معضلات انرژی در جهان، به خصوص بحران های زیست محیطی، به خود مشغول داشته است   بدیهی است امروزه پشتوانه اقتصادی وسیاسی کشور ها، بستگی به میزان بهره وری آنها از منابع فسیلی دارد وتهی گشتن منابع فسیلی، نه تنها تهدیدی است برای اقتصاد کشورهای صادر کننده ، بلکه نگرانی عمده ای را برای نظام اقتصادی ملل وارد کننده به وجود آورده است صاحبان منابع فسیلی بایستی واقع نگرانه بدانند که برداشت امروز ایشان از ذخایرفسیلی،مستلزم بهره وری کمتر فردا ونهایتاً، تهی شدن منابعشان در مدت زمان کمتر خواهد بود  

 

خوشبختانه، بیشتر ممالک جهان به اهمیت ونقش منابع مختلف انرژی ، به ویژه انرژی های تجدید پذیر (نو) در تامین نیازهای حال وآینده پی برده وبه طور گسترده، در توسعه بهره برداری از این منابع لایزال، تحقیقات وسیع وسرمایه گذاری های اصولی می کنند   با توجه به این گونه گرایش های اساسی وفزاینده در زمینه استفاده از انرژی های تجدید پذیرو فناوریهای مربوط درکشورهای صنعتی ودر حال توسعه در ایران نیز لازم است راهبرد ها وبرنامه های زیر بنایی و اصولی تدوین شود  

 

گرایش جهانی توجه به بهره برداری از انرژی های تجدید پذیر وپیامد های زیست محیطی ایجاب کرده که سازمان ها ومراکزمتعددی در ایران، علاقه مند به اجرای پروژه هایی در این زمینه باشند ، هر چند این گونه فعالیت ها لازم وموثر است، ولی آیا این اقدامات طبق برنامه ریزی وتحقیقات اصولی در سطح ملی انجام می گیرد یا این را انفعالی وبه صورت پراکنده،تفویض مستقل و سلیقه ای اجرا می کنند بدین ترتیب است که هنوز بسیاری از چالش ها و سوالها در توجیه و دفاع از توسعه بهره برداری از انرژی های تجدید پذیر در ایران، بدون جواب مانده اند  

 

بدیهی است که این گونه روند توسعه، بدون برنامه جامع ومدرن صحیح و پایدار نخواهد بودتدوین راهبردی جامع جهت بهره وری بهتر از انرژی در کشور، مستلزم شناخت کامل وضعیت کنونی وتعیین دقیق وضعیت مطلوب آن در جمیع جهان است  

انتظار می رود با توسعه بهره برداری از انرژی های پاک در جمهوری اسلامی ایران، بر مبنای راهبرد و بر نامه ای مدون بتوان بسیاری از چالش ها را شناسایی و راهکار های مناسب را انتخاب وتبیین نمود   و به ابهامات وسوال های مهمی چون:

 

Ù¡- میزان پتانسیل هریک از حامل های انرژی تجدید پذیر در ایران

 

Ù¢- شناسایی وانتخاب مناطق مناسب (سایت یابی)

 

Ù£- چشم اندازی مدون برای آینده انرژی های تجدید پذیردر ایران 

 

Ù¤- توجیه اقتصادی با توجه با عوامل گونا گون مطروحه

 

Ù¥- برنامه ریزی، نحوه وظرفیت سر مایه گذاری، با تشخیص ارجحیت برای هر یک از انرژی های تجدید پذیر 

 

Ù¦- برنامه ای مدون جهت توسعه فناوری مربوط در ایران

 

Ù§- ظرفیت و قابلیت جانشین و پاسخ گو باشند

 

   اهمیت موضوع

 

امروزه تبعات مداخله انسان در محیط زیست بیش از هر زمانی متجلی شده است   مفهوم توسعه با رعایت حفاظت از محیط طبیعی و زیست محیط مترادف است ودر شاخص های اقتصادی حساب های ملی، همچون تولید ناخالص داخلی، ملحوظ نمودن منابع طبیعی وزیست محیطی نیز مطرح است  

 

انرژی، یک نیاز اساسی برای استمرار توسعه اقتصادی، تدارک وتامین رفاه وآسایش زندگی بشری است   در حال حاضر مصرف انرژی جهان جی تیلر10[1]( معادل ١٠ میلیارد تن نفت خام در سال ) بوده و پیش بینی می شود که این ارقام در سال ٢٠١٠به ترتیب بهجی تیلر 12 و 14 افزایش یابد این ارقام نشان می دهند که میزان مصرف انرژی جهان در قرن آینده عظیم بوده و بالطبع، این سؤال مهم مطرح است که آیا این منابع انرژی های فسیلی در قرن آینده جوابگوی نیاز انرژی جهان برای بقا، تکامل و توسعه خواهند بود؟

 

 حداقل به سه دلیل عمده، جواب این سؤال منفی است و باید منابع جدید انرژیرا جانشین منابع قدیم کرد   این دلایل عبارتند از: محدودیت ودر عین حال مرغوبیت انرژی های فسیلی که از نظر منطقیکاربرد های بهتر از احتراق دارند و همچنین مسائل و مشکلات زیست محیطی،به طوری که امروزه حفظ سلامت اتمسفر، از مهم ترینپیش شرط های توسعه اقتصادیپایدار جهانی به شمارمی آید  

 

آلاینده های ناشی از احتراق وافزایش غلظت دی اکسید کربن در اتمسفر وپیامد های آن، جهان را با تغییرات برگشت ناپذیر و تهدید آمیزی مواجه ساخته است   افزایش دمای کره زمین، تغییرات آب و هوای، بالا آمدن سطح در یاها ودر نهایت،تشدید منازعات بین المللی، از جمله این پیامد ها محسوب می شوند   از سوی دیگر، اتمام قریب الوقوع منابع فسیلی و پیش بینی افزایش قیمت، سیاست گزاران را به پیشنهاد موازین و سیاست هایی برای کنترل محیط زیست و پژوهشگران را به توسعه منابع با آلودگی کمتر و تجدید پذیری که توان بالقوه ای برای جانشینی با سیستم انرژی کنونی دارند، ترغیب می کند  

 

کلیه انرژی های تجدید پذیر، روز به روز سهم بیشتری در سیستم تأمین انرژی جهانبه عهده می گیرند  این منابع، امکان پاسخ گویی همزمان به هر دو شکل اساسیمنابع فسیلی را نوید می دهند   انرژی های تجدید پذیر،اساسا" با طبیعت سازگار بوده و آلودگی ندارند و چون تجدید پذیرند پایانی برای آنها وجود ندارد   ویژ گی های دیگر این منابع، نظیر پراکندگی وگستر دگی آنها در تمام جهان و نیاز به فناور ی پایین تر، انرژی های تجدید پذیر را – به ویژه برای کشور های در حال توسعه – از جاذبه بیشتری بر خوردار کرده هم از این رو، در برنامه ها وسیاست های بین المللی ، از جمله در بر نامه های سازمان ملل متحد، در راستای تو سعه پایدار جهانی، نقش ویژه ایبه منابعتجدید پذیر انرژی محول شده است   اما سازگار کردن منابع تجدید پذیر با سیستم کنونی مصرف انرژی جهان،هنوز با مشکلاتی همراه است که برای حل آنها، حجم مهمی از تحقیقات علمی جهان را در دهه های اخیر به خود اختصاص داده است  

 

با توجه به فناوری کنونی بشر، انرژی هسته ای و انرژی برق آبی، دو نوع انرژی جانشین برای سوخت فسیلی می باشند   گفتنی است که پتانسیل برق آبی در جهان محدود بوده واز طرف دیگر انرژی اتمی نیز، تقریباً در تمامی اروپا، ساخت نیرو گاههای اتمی متوقف شده است   کشور ایران از لحاظ منابع مختلف انرژی، یکی از غنی ترین کشور های جهان محسو ب می شود واز یک سو دارای منابع گسترده فسیلی نفت و گاز است واز سوی دیگر، دارای پتانسیل فراوان انرژی های تجدید پذیر، همچون باد، ژئوترمال، خورشیدی و       می باشد   اما ایران، کشور کم آبی است و نیرو گاههای آبی بزرگ، دارای پتانسیل محدودی هستند   لذا در چشم انداز دراز مدت جانشین دیگری غیر از تجدید پذیری به عنوان منبع انرژی دیده نمی شود  

 

از منظری دیگر، هر انرژی به لحاظ فناوری ساخت و بهره برداری، مسائل زیست محیطی، ویژگی های فنی، امکان دستیابی، توزیع جغرافیایی وسایر ویژگی ها، دارای مشخصه های خاص خود است   بنابر این، تنوع استفاده از انرژی های مختلف، کشور را به لحاظ تأمین انرژی در وضعیت مطمئن تری قرار خواهد داد و لازم است فناور ی آنها در کشور ایجاد شود   البته، فناوری که به میزان زیادی متکی به صنعت و مواد اولیه داخلی است خود به خود، محتاج ارز خارجی کمتری است و از سوی دیگر، فرصت های اشتغال و افزایش تولید را هموار می سازد   برای رسیدن به این هدف ها، لازم است نظام قمیت گذاری انواع حامل های انرژی، با توجه به هزینه واقعی آنها اصلاح شده و اقدامات اساسی جهت تشویق سرمایهگذاری بخش خصوصی صورت گیرد  

 

ضروری است دولت با پرداخت وام های دراز مدت، واگذاری یارانه های تخصیص یافته در بخش سوخت های فسیلی به سر مایه گذاری در بخش انرژی های تجدید پذیر و فراهم آوردن امکان انتقال دانش فنی،زمینه های لازم را برای ساخت و توسعه تأسیسات انرژی های گفته شده در کشور فراهم آورد  

 

درچشم انداز انرژی و محیط زیست جهان تا سال ٢٠٣٠ آب هوای زمین در نتیجه فعالیت های انسان، به ویژه در بخش انرزی، تغییرات بسیاری یافته است، عمده تغییرات آب هوایی و زیست محیطی در جهان در سال های اخیر را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

 

- میزان انتشارCO2در ،٢٠٠سال گذشته٣١ در صد افزایش یافته است  

 

- میزان انتشارCH4از سال ١٨٠٠ به دو برابر افزایش یافته است  

 

- دمای سطح کره زمین در قرن گذشته نسبت به متوسط ١٤ درجه سانتی گراد معمول،از Ù¤/  تا Ù¨/   در جه افزایش یافته

 

- از دهه ١٩٥٠ ، دمای حداقل در شب به دو برابر دمای حداقل در روز افزایش یافته است  

 

- تعداد روز های سرد سال، تقریباً برای تمام نواحی زمین در قرن گذشته کاهش یافته است  

 

- نزولات جوی در نیم کره شمالی، Ù¥ تا ١٠ در صد افزایشیافته است، هر چند در نواحی خشک (به خصوص در آفریقای شمالی و غربی )، این روند معکوس بوده است  

 

- در اثر افزایش نزولات جوی در عرصه های جغرافیایی میانی وبالا شاهد سیل و طوفانهای عظیم و افزون بوده ایم  

 

- در قرن گذشته، سطح آب های آزاد دریاها در جهان به طور متوسط سالانه Ù¡الی Ù¢ میلی متر افزایش یافته است  

 

- پرندگان، گیاهان،حشرات و ماهیان به طرف قطب ها و عرض های بالاتر تغییر مکان داده اند   پیش بینی می شود بیش از ٦٠ درصد افزایش مصرف انرژی پایه در جهان در دوره زمانی ٢٠٠٠ تا ٢٠٣٠ ناشی از رشد تقاضای انرژی در کشور های در حال توسعه، به ویژه در آسیا خواهد بود   طبق پیش بینی های انجام شده توسط آژانس بین المللی انرژی، بر اساس سناریوی ادامه روند موجود، تقاضای جهانی برای انرژی پایه، بین سال های ٢٠٠٠ تا ٢٠٣٠ با میانگین نرخ رشد Ù§/Ù¡ درصد در سال به Ù£/١٥ میلیارد تن معادل نفت خواهد رسید، این امر، به معنی افزایش ٦٧ درصدی مصرف انرژی پایه، معدل ۱/Ù¦ میلیارد تن معادل نفت نسبت به سطح مصرف کنونی ظرف ٣٠ سال آینده است  

 

در ٣٠سال آینده میزان انتشار دی اکسید کربن در اثر تولید و مصرف انرژی، با آهنگی سریع تر از رشد مصرف انرژی پایه، افزایش خواهد یافت   میزان انتشار آن در سال های ٢٠٠٠ تا ٢٠٣٠ با رشد یکنواخت Ù¨/Ù¡ درصد در سال، در نهایت به ٣٨ میلیارد تن در سال خواهد رسید که به منزله ٧٠ در صد افزایش نسبت به میزان انتشار سالانه کنونی است   دو سوم این افزایش ناشی از مصرف در کشور های در حال توسعه خواهد بود و بخش تولید نیرو و حمل و نقل، بیش از ٧٥ در صد افزایش انتشار دی اکسید کربن را موجب خواهد شد و مکان جغرافیایی رشد انتشار دی اکسید کربن از کشور های صنعتی به کشور های در حال توسعه منتقل خواهد شد  

 

 

 1-2- تقسیم بندی انواع انرژی

 انرژی، استعداد و توانایی انجام کار را بیان می کند، انرژی شکل های مختلفی دارد که عبارتند از:

 انرژی مکانیکی،انرژی زمین گرمایی، شیمیایی، الکتریکی، تابشی و انرژی اتمی، که همه انواع انرژی می توانند به همدیگر تبدیل شوند   به طور کلی و به لحاظ اقتصادی که موضوع اصلی چگونگی استفاده از انواع انرژی می باشد،

 

انرژی در جهان به چهار گروه عمده زیر تقسیم می شود:

 الف: انرژی های آلوده کننده و تجدید ناپذیر

 ب:انرژی های آلوده کننده وتجدید پذیر

 ج: انرژی های بدون آلودگی و تجدید نا پذیر

 د: انرژی های بدون آلودگی و تجدید پذیر و نا محدود

 

1-3- اهمیت توجه به انرژی های پاک

 امروزه انرژی های نو به رغم نا شناخته ماندن، به سرعت در حال گسترش و نفوذ است و غفلت از آن، غیر قابل جبران خواهد بود، انرژی خورشیدی، بادی، آبی، بیوماس، بیوگاز وانرژی زمین گرمایی از عمده ترین منابع انرژیهای پاک می باشند   وقوع سه عامل در سال ١٩٩٥ میلادی، سبب ایجاد نقطه عطفی برای انرژی های تجدید پذیر، به خصوص انرژی باد شده است  

 

نخست، تغییرات آب و هوایی بر اثر انباشت گازهای گلخانه ای در جو

 دوم، افزایش تقاضای مصرف انرژی برقدر سراسر جهان

 سوم، گشوده شدن چشم انداز نوید بخشی در مورد انرژی های تجدید پذیر بود که با صراحت از سوی کارشناسان اعلام شد  

 

باید در نظر گرفت که در واقع، در ازاء هر کیلو وات ساعت برق تولیدی از انرژی های تجدید پذیر به جای زغال سنگ از انتشار حدود یک کیلو گرم دی اکسید کربن جلو گیری خواهد شد   بنابر این به عنوان نمونه، برای هر یک درصد انرژی متداول که توسط انرژی باد جانشین شود، حدود ١٣ درصد انتشار گاز دی اکسید کربنکاهش می یابد   همچنین، کاهش سولفور و اکسید نیترات ( عوامل باران اسیدی ) یکی دیگر از منابع محیط زیستی انرژی باد است  

 

در ایران، وجود زمینه مناسب اقلیمی و تابش آفتاب در بیشتر مناطقو در اکثر فصول سال، همچنین وجود پستی و بلندی ها در مسیر نهر های آب، داشتن مناطق واجد پتانسیل بالای باد و قابلیت های تولید انرژی زمین گرمایی، زمینه لازم ومناسبی را برای استفاد ه و گسترش انرژی های نو وپاک فراهم آورده است   در این راستا، با توجه به افزایش توان مهندسی کشور در ساخت نیرو گاههای برق آبی، در سالهای اخیر، امید است استفاده از پتانسیل های برق آبی به یک اولویت در ساخت نیرو گاههای جدید تبدیل شود   

 در ضمن استفاده از انرژی های بادی و زمین گرمایی ونیز استفاده حرارتی از انرژی خورشیدی ( آبگرمکن های خورشیدی ) نزدیک به اقتصادی شدن است . اگر چه، نیرو گاههای حرارتی خورشیدی و فتوولتائیک تا افق دو دههآینده، اقتصادی نخواهد بود، لیکن توسعه تحقیقات وفن آوری های ساخت آنها، با توجه به پتانسیل عظیم انرژی خورشیدی در ایران از اهمیت بالای بر خوردار است  

 با این وجود، ایران در راه به کار گیری انرژی های نو با موانع عمده و اساسی مواجه است   یکی از این موانع، وجود نفت ارزان و منابع غنی هیدرو کربنی در کشور است   نبود شناخت از انرژی های نو مجهول ماندن مزایای آن توسط مردم و مسئولان از دیگر موانع دستیابی به انرژی های نو و نبود توجیه اقتصادی، علی الخصوص در این برهه زمانی است  

 انرژی های پایان پذیر وآلاینده محیط زیست( نفت، گازطبیعی، زغال سنگ و انرژی هسته ای)، که در حال حاضر، عمده ترین منابع تأمین کننده انرژی در جهان هستند، همه دارای آلاینده های زیست محیطی و جبران ناپذیر در زمین و فضا، از قبیل افزایش دی اکسید کربن، افزایش دمای زمین، ذوب شدن یخ های قطب ها، از بین بردن لایه ازن       هستند که حرکت دانش بشری برای تأمین انرژی جهان در آینده باید به سوی تأمین انرژی جهان از انرژی های پاک و جانشینی آن با انرژی های آلاینده باشد  درادامه به بررسی انواع انرژیهای تجدید شونده خواهیم پرداخت   

 

 

 

1-4- انواع انرژیهای تجدید شونده

 4- -11- انرژی برق آبی

 بشر قرن های متمادی است که، از انرژی های آبی در حال فرو ریزشی، ابتدا در فرم مکانیکی و سپس از اواخر قرن نوزدهم با تبدیل آن به انرژی الکتریکی استفاده کرده است   از نظر تاریخی نیرو گاههای آبی، نخست در مقیاس کوچک و برای تأمین نیاز مناطق مجاور نیرو گاه توسعه یا فتند   اما با گسترش شبکه های انتقال و افزایش قابلیت انتقال بار، تولید برق در واحدهایی که روز به روز بزرگتر می شدند متمرکز گردید   و از نظر اقتصادی از مزایای توسعه در مقیاس بزرگ خواهد گشت  

 

برای توسعه، مکانهایی مورد توجه بوده اند که جذاب ترین وضعیت اقتصادی را داشته باشند، در نتیجه هم وجود ارتفاع بلند وهم نزدیکی به مراکز بار فاکتور های مهمی به حساب می آیند   به همین دلیل توسعه فقط به سایتهای عظیم محدود نشده است   و امروزه نیرو گاههای آبی طیف وسیعی را شامل می شوند، که ظرفیت آنها از زیر یک مگاوات تا بیش از ١٠٠٠٠مگاوات متفاوت است   راندمان تولید برق آبی از دو برابر راندمان نیروگاههای حرارتی رقیب نیز بیشتر است   با اینکه تعاریف در مورد نیروگاههای آبی بسیار مختلف است،در این قسمت تعریف نیروگاههای کوچک آبی، نیروگاههایی را شامل می شود که ظرفیت آنها تا ١٠مگا وات باشد  

 

بنابراین نیروگاههای آبی کوچک، شامل دسته های مینی هیدروو میکرو هیدرو نیز می شود   که معمولاً فقط به کاربردهای محلی محدود هستند، اما از نظر آماری نمی توان آنها را از نیروگاههای کوچک آبی جدا کرد  

 

4-2--1انرژی خورشیدی

 حدود دو دهه پس از ورود سلول های فتوولتائیک به عرصه عمومی تولید انرژی، ارتباط تنگاتنگ سیاست و منابع انرژی موجب شد تا دیگر جایی برای توجیه بحث اقتصادی یافتن برای روی آوردن به سمت بهره گیری از انرژی خورشید وتولیدی الکتریسیته نماند   در ایران، چون ایران روی کمربند خورشیدی جهان قرار گرفته است ویکی از کشورهای است که از تابش نور خورشید با قدرت و توان مطلوب بر خوردار بوده و از مناطق بسیار مستعد برای بهره گیری از این انرژی است، به طوری که میزان تابش متوسط روزانه آفتاب به ۴کیلووات ساعت بر متر مربع می رسد ومتوسط تعداد ساعات آفتابی، از ۲۸۰۰ساعت در سال بیشتر است   البته، مقادیر ذکر شدهبه طور متوسط بیان شده اند و در شهر های کویری کشور همچون یزد، ساعات آفتابی به ۳۲۰۰ساعت نیز می رسد   با توجه به این که، ایران کشور کوهستانی است که اکثر نقاط آن در ارتفاعی بالا تر از ۱۰۰۰از سطح دریا واقع شده اند توان دریافتی از تابش نور خورشید آن بیشتر خواهد بود  

 

گفتنی است که مصرف انرژی های تجدید پذیر ایران پایین بوده و از این رو، هنوز انرژی خورشیدی رسماً تجاری نشده است   مناطقی که پتانسیل بالایی برای انرژی خورشیدی دارند؛ عبارتند از: شیراز، تهران، خراسان، یزد و سمنان   طرح های خورشیدی شامل نیروگاه دریافت کننده مر کزی، سهموی خطی، سیستم