در دنیای امروز، با افزایش نگرانی‌ها درباره تغییرات اقلیمی و کاهش منابع انرژی فسیلی، جستجوی راه‌حل‌های پایدار و نوآورانه به یکی از اولویت‌های اصلی جوامع تبدیل شده است. انرژی‌های تجدیدپذیر به عنوان کلید نجات زمین و آینده‌ای پایدار، فراتر از منابع شناخته شده‌ای چون انرژی خورشیدی، بادی، آبی، زمین‌گرمایی و امواج، به دنیای جدیدی از امکانات و نوآوری‌ها اشاره دارند.
در این مقاله به بررسی منابع کمتر شناخته‌شده انرژی‌های تجدیدپذیر خواهیم پرداخت که می‌توانند نقش اساسی در کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و حفظ محیط زیست ایفا کنند. از بیومس و هیدروژن گرفته تا انرژی جزر و مد و گرمایی دریا، این منابع نه تنها پتانسیل تولید انرژی پاک و پایدار را دارند، بلکه می‌توانند به ایجاد شغل و تقویت اقتصادهای محلی نیز کمک کنند. با نگاهی به این منابع نوین، به بررسی چالش‌ها و فرصت‌های پیش‌رو خواهیم پرداخت و نشان خواهیم داد که چگونه می‌توانیم به سوی آینده‌ای سبزتر و پایدارتر حرکت کنیم.
بیشتر بخوانید: ۱۰ منبع انرژی تجدیدپذیر که جهان را تغییر خواهند داد (بخش اول)
6. انرژی زیست توده (بیومس)
بیومس یا Biomass، به عنوان یکی از مهمترین منابع انرژی تجدیدپذیر، به مواد آلی اطلاق می‌شود که از گیاهان و حیوانات به دست می‌آید. این نوع انرژی به طور طبیعی در طبیعت وجود دارد و می‌تواند به شکل‌های مختلفی از جمله سوخت‌های زیستی، گرما و حتی تولید برق مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به رشد جمعیت و افزایش نیاز به انرژی، بیومس به عنوان یک گزینه پایدار و قابل دسترس، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است.
یکی از مزایای اصلی این منبع انرژی تجدیدپذیر این است که می‌تواند از مواد زائد و غیرقابل استفاده تولید شود. به عنوان مثال، زباله‌های کشاورزی، چوب‌های زائد، و فضولات دامی می‌توانند به عنوان منابع بیومس مورد استفاده قرار گیرند. این فرآیند نه تنها به کاهش زباله‌ها کمک می‌کند، بلکه می‌تواند به تولید انرژی پاک نیز منجر شود. علاوه بر این، این منابع معمولاً در دسترس هستند و می‌توانند به تأمین انرژی محلی کمک کنند. همچنین، تولید سوخت‌های زیستی از بیوماس می‌تواند به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و افزایش امنیت انرژی کمک کند.
این نوع انرژی تجدیدپذیر می‌تواند به شکل‌های مختلفی مورد استفاده قرار گیرد و شامل منابع متنوعی است. از مهمترین منابع زیست‌توده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
** چوب: یکی از قدیمی‌ترین و رایج‌ترین منابع بیوماس، چوب است که از درختان و گیاهان چوبی به دست می‌آید. چوب می‌تواند به عنوان سوخت در کوره‌ها و نیروگاه‌ها استفاده شود و همچنین می‌تواند به تولید محصولات چوبی و کاغذی کمک کند.
** زباله‌های کشاورزی: این زباله‌ها شامل باقی‌مانده‌های محصولات زراعی مانند کاه، کلش و دانه‌های غیرقابل استفاده هستند. این مواد می‌توانند به عنوان سوخت یا برای تولید بیوگاز از طریق تجزیه بی‌هوازی برای تولید انرژی تجدیدپذیر استفاده شوند.
** فضولات دامی: فضولات حیوانات، به ویژه دام‌ها، به عنوان یک منبع غنی از بیومس شناخته می‌شوند. این فضولات می‌توانند به تولید بیوگاز و کودهای آلی کمک کنند و به این ترتیب، به چرخه طبیعی بازگردانده شوند.
** محصولات زراعی: برخی از محصولات کشاورزی مانند ذرت، نیشکر و سویا به طور خاص برای تولید سوخت‌های زیستی مانند اتانول و بیودیزل کشت می‌شوند. این منابع تجدیدپذیر می‌توانند به عنوان جایگزینی برای سوخت‌های فسیلی استفاده شوند و به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کنند.
** باقی‌مانده‌های صنعتی: برخی صنایع، مانند صنایع چوب و کاغذ، زباله‌های زیادی تولید می‌کنند که می‌تواند به عنوان بیومس مورد استفاده قرار گیرد. این باقی‌مانده‌ها می‌توانند به عنوان منابع انرژی تجدیدپذیر در نیروگاه‌ها یا برای تولید محصولات جدید مورد استفاده قرار گیرند.
با این حال، استفاده از بیومس نیز چالش‌هایی دارد. سوزاندن بیومس ممکن است منجر به انتشار آلاینده‌ها شود که باید به دقت مدیریت شود. برای مثال، سوزاندن بیومس بدون استفاده از فیلترهای پیشرفته تصفیه می‌تواند به آلودگی هوا و تأثیرات منفی بر سلامت عمومی منجر شود. در مجموع بیومس به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، پتانسیل بالایی برای تأمین انرژی پاک و پایدار دارد. با توجه به مزایا و چالش‌های آن، نیاز به تحقیق و توسعه بیشتر در این حوزه احساس می‌شود تا بتوان از این منبع به بهترین شکل ممکن بهره‌برداری کرد.
7. انرژی جزر و مد
انرژی جزر و مد یا انرژی کشندی (Tidal power)، یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر است که از حرکات آب دریاها و اقیانوس‌ها ناشی می‌شود. این انرژی به دلیل تأثیرات گرانشی ماه و خورشید بر روی زمین ایجاد می‌شود و به صورت دوره‌ای، آب دریاها را بالا و پایین می‌برد. این تغییرات سطح آب می‌تواند به عنوان منبعی پایدار و قابل اعتماد برای تولید انرژی الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد.
یکی از مزایای اصلی انرژی جزر و مد، قابلیت پیش‌بینی آن است. برخلاف منابع دیگر انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید که تحت تأثیر شرایط جوی و آب و هوایی قرار دارند، جزر و مد به طور منظم و قابل پیش‌بینی اتفاق می‌افتد. این ویژگی باعث می‌شود که انرژی جزر و مد بتواند به عنوان یک منبع پایدار و قابل اعتماد در ترکیب با سایر منابع انرژی تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرد.
تولید انرژی جزر و مد معمولاً از طریق دو روش اصلی سدهای جزر و مد و توربین‌های جزر و مد انجام می‌شود. سدهای جزر و مد، سازه‌هایی هستند که در دهانه‌های رودخانه‌ها یا سواحل ساخته می‌شوند و با استفاده از تغییرات سطح آب، انرژی تولید می‌کنند. این سدها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در زمان جزر، آب را جمع‌آوری کرده و در زمان مد، این آب را از طریق توربین‌ها عبور می‌دهند تا انرژی الکتریکی تولید کنند.
روش دیگر، استفاده از توربین‌های جزر و مد است که در عمق دریا نصب می‌شوند. این توربین‌ها با استفاده از حرکت آب دریا ناشی از جزر و مد، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. این فناوری به دلیل کمترین تأثیر بر محیط زیست و امکان استفاده در مناطق دورافتاده، به سرعت در حال توسعه است.
با این حال، استفاده از انرژی جزر و مد نیز چالش‌هایی دارد. هزینه‌های بالای ساخت و نگهداری سازه‌های جزر و مد و تأثیرات زیست‌محیطی ناشی از تغییرات در اکوسیستم‌های دریایی از جمله این چالش‌ها هستند. همچنین، انتخاب مکان مناسب برای نصب این سازه‌ها نیاز به مطالعه و تحقیق دقیق دارد تا از آسیب به حیات دریایی جلوگیری شود.. با پیشرفت فناوری و مدیریت بهینه، این منبع انرژی می‌تواند به یکی از ارکان اصلی تولید انرژی در آینده تبدیل شود و به ما در دستیابی به اهداف زیست‌محیطی کمک کند.
8. انرژی هیدروژن
انرژی هیدروژن به‌عنوان یکی از منابع نوین و پاک انرژی، توجه بسیاری از محققان و صنعتگران را به خود جلب کرده است. هیدروژن، به‌عنوان فراوان‌ترین عنصر در جهان، می‌تواند به‌عنوان یک سوخت پاک و پایدار برای تولید انرژی تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرد. این عنصر در حالت گاز بی‌بو و بی‌رنگ است و می‌تواند به‌راحتی ذخیره و جابجا شود.
یکی از ویژگی‌های بارز انرژی هیدروژن، عدم تولید گازهای گلخانه‌ای در هنگام احتراق است. وقتی هیدروژن سوخته می‌شود، تنها بخار آب تولید می‌کند که این ویژگی آن را به یک گزینه جذاب برای کاهش آلودگی هوا و مبارزه با تغییرات اقلیمی تبدیل کرده است. با توجه به اینکه بسیاری از کشورها به دنبال کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و کاهش انتشار دی‌اکسید کربن هستند، انرژی هیدروژن به‌عنوان یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر و یک راه‌حل پایدار مطرح می‌شود.
هیدروژن می‌تواند از منابع مختلفی تولید شود، که شامل روش‌های زیر است:
** الکترولیز آب: در این روش، با استفاده از انرژی الکتریکی، آب به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌شود. اگر این انرژی از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی یا بادی تأمین شود، هیدروژن تولیدی به‌عنوان "هیدروژن سبز" شناخته می‌شود و کاملاً پایدار است.
** گازسازی بیوماس: در این فرآیند، مواد آلی از جمله زباله‌های کشاورزی و فضولات دامی به هیدروژن تبدیل می‌شوند. این روش نه تنها به تولید هیدروژن کمک می‌کند، بلکه زباله‌ها را نیز مدیریت می‌کند.
** اصلاح گاز طبیعی: این روش یکی از متداول‌ترین روش‌های تولید هیدروژن است که در آن گاز طبیعی با بخار آب واکنش داده و هیدروژن تولید می‌شود. اگرچه این روش مقرون به‌صرفه است، اما به‌دلیل تولید دی‌اکسید کربن، به‌عنوان یک روش پایدار تلقی نمی‌شود.
استفاده از هیدروژن به‌عنوان سوخت در وسایل نقلیه نیز در حال گسترش است. خودروهای هیدروژنی با استفاده از سلول‌های سوختی، هیدروژن را به انرژی الکتریکی تبدیل کرده و به موتور ارسال می‌کنند. این خودروها به‌سرعت شارژ می‌شوند و مسافت‌های طولانی را می‌توانند طی کنند، که آنها را به گزینه‌ای جذاب برای حمل‌ونقل عمومی و خصوصی متکی بر منابع تجدیدپذیر تبدیل می‌کند.
با این حال، چالش‌هایی نیز در مسیر استفاده از انرژی هیدروژن وجود دارد. یکی از بزرگترین چالش‌ها، هزینه‌های بالای تولید و ذخیره‌سازی هیدروژن است. همچنین، زیرساخت‌های لازم برای توزیع هیدروژن هنوز به‌طور کامل توسعه نیافته است. ایمنی نیز از دیگر نگرانی‌هاست؛ زیرا هیدروژن گازی بسیار قابل اشتعال است و نیاز به مدیریت دقیق دارد.
با پیشرفت فناوری و کاهش هزینه‌ها، هیدروژن می‌تواند به یکی از ارکان اصلی تولید انرژی در جهان تبدیل شود. کشورهای مختلف در حال سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه این فناوری هستند تا بتوانند از این منبع انرژی تجدیدپذیر به‌عنوان یک راه‌حل پایدار برای چالش‌های زیست‌محیطی و انرژی استفاده کنند. با توجه به نیاز جهانی به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و ارتقاء کیفیت هوا، انرژی هیدروژن می‌تواند نقشی کلیدی در دستیابی به اهداف توسعه پایدار ایفا کند.
9. تولید برق از مواد پیزوالکتریک
تولید برق از مواد پیزوالکتریک Piezoelectricity به‌عنوان یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر، در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این فناوری بر اساس خاصیت پیزوالکتریک مواد عمل می‌کند، که در آن برخی از مواد خاص، مانند کریستال‌ها و سرامیک‌ها، تحت فشار یا تنش مکانیکی، انرژی الکتریکی تولید می‌کنند. این ویژگی می‌تواند در کاربردهای مختلفی به کار گرفته شود و به‌عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، پایدار و سازگار با محیط‌زیست مطرح شود.
یکی از کاربردهای اصلی انرژی پیزوالکتریک، تولید برق از حرکات روزمره است. به‌عنوان مثال، در مکان‌هایی که تردد زیادی وجود دارد، مانند ایستگاه‌های مترو، فرودگاه‌ها یا مراکز خرید، می‌توان از کف‌پوش‌های پیزوالکتریک استفاده کرد. این کف‌پوش‌ها با هر قدمی که بر روی آنها گذاشته می‌شود، انرژی الکتریکی تولید می‌کنند که می‌تواند برای تأمین انرژی نورپردازی، حسگرها یا دستگاه‌های الکترونیکی کوچک مورد استفاده قرار گیرد.
مزیت اصلی این روش، تجدیدپذیری و عدم نیاز به سوخت‌های فسیلی است. انرژی تولیدشده از مواد پیزوالکتریک معمولاً بدون تولید گازهای گلخانه‌ای و آلودگی‌های دیگر به دست می‌آید. این ویژگی باعث می‌شود که این فناوری به‌عنوان یک راه‌حل پایدار برای چالش‌های زیست‌محیطی و نیازهای انرژی در نظر گرفته شود.
علاوه بر این، مواد پیزوالکتریک می‌توانند در ساخت دستگاه‌های حسگری که به‌طور مداوم وضعیت محیط را نظارت می‌کنند، به‌کار روند. به‌عنوان مثال، در سیستم‌های حمل‌ونقل، از این مواد برای تولید انرژی از ارتعاشات و حرکات وسایل نقلیه استفاده می‌شود. این انرژی می‌تواند برای تأمین انرژی سیستم‌های ناوبری و ارتباطی به کار رود. با این حال، چالش‌های خاصی نیز در این زمینه وجود دارد. یکی از بزرگترین چالش‌ها، کارایی پایین این فناوری در مقایسه با سایر منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی یا بادی است. همچنین، هزینه‌های تولید و نصب سیستم‌های پیزوالکتریک هنوز به‌طور کامل به صرفه نیست.
10. انرژی گرمایی اقیانوس
انرژی گرمایی اقیانوس (Ocean Thermal Energy) به‌عنوان یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر و پایدار، از اختلاف دما بین آب‌های گرم سطحی و آب‌های سرد عمیق در اقیانوس‌ها بهره‌برداری می‌کند. این نوع انرژی به‌ویژه در مناطق گرمسیری و نیمه‌گرمسیری که دمای آب سطحی به طور قابل توجهی بالاست، می‌تواند به‌عنوان یک منبع انرژی پایدار و کارآمد مورد استفاده قرار گیرد.
مکانیزم اصلی تولید انرژی گرمایی اقیانوس بر پایه استفاده از این اختلاف دما است. در سیستم‌های تولید برق گرمایی اقیانوس، آب گرم سطحی به‌عنوان منبع حرارتی و آب سرد عمیق به‌عنوان منبع سرد عمل می‌کند. با استفاده از چرخه‌های ترمودینامیکی، این اختلاف دما می‌تواند برای تولید بخار و سپس چرخاندن توربین‌ها به کار گرفته شده و انرژی الکتریکی تولید می‌شود که می‌تواند به شبکه برق متصل شود.
یکی از مزایای کلیدی انرژی گرمایی اقیانوس، پایداری و تجدیدپذیری آن است. همچنین، این نوع انرژی به‌طور مستقیم به کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند. با این حال، چالش‌هایی نیز در مسیر توسعه انرژی گرمایی اقیانوس وجود دارد. هزینه‌های بالای سرمایه‌گذاری اولیه، نیاز به فناوری‌های پیشرفته و مشکلات مربوط به زیرساخت‌ها از جمله این چالش‌ها هستند. همچنین، تأثیرات زیست‌محیطی و تغییرات اکولوژیکی ناشی از نصب و راه‌اندازی این سیستم‌ها باید به‌دقت مورد بررسی قرار گیرد.