۵ منبع اصلی انرژی تجدید ناپذیر و مزایا و معایب آنها

انرژی تجدید ناپذیر

یک منبع تجدید ناپذیر به یک منبع طبیعی گفته می شود که در زیر زمین یافت می شود و پس از مصرف با همان سرعتی که مصرف می شود دوباره جایگزین نمی شود. توسعه این منابع به طور معمول میلیون ها سال به طول می انجامد. بیشتر منابع انرژی تجدید ناپذیر، سوخت های فسیلی یعنی زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی می باشند. کربن عنصر اصلی در سوخت های فسیلی است. به همین دلیل ، به دوره زمانی که سوخت های فسیلی تشکیل شده است (حدود ۳۶۰-۳۰۰ میلیون سال پیش) ، دوره کربنیفر گفته می شود.

تمام سوخت های فسیلی به روشی مشابه تشکیل شده اند. صدها میلیون سال پیش، حتی قبل از دایناسورها، زمین منظره دیگری داشت و پوشیده از دریاهای وسیع، کم عمق و جنگل های باتلاقی بود. گیاهان، جلبک ها و پلانکتون ها در این تالاب های باستانی رشد می کردند. آنها نور خورشید را جذب کرده و از طریق فتوسنتز انرژی ایجاد می کردند. هنگام مرگ، موجودات که دارای انرژی ذخیره شده بودند، به پایین دریا یا دریاچه منتقل شدند. با گذشت زمان، گیاهان مرده در زیر بستر دریا تجزیه شدند. سنگها و رسوبات دیگر روی آنها انباشته شده و گرما و فشار زیادی را در زیر زمین ایجاد کردند. در این محیط، گیاهان و حیوانات در نهایت به سوخت های فسیلی (ذغال سنگ، گاز طبیعی و نفت) تبدیل می شوند. امروزه مخازن عظیم زیر زمینی این منابع انرژی تجدید ناپذیر در سراسر جهان وجود دارد.

انواع انرژی

۲ نوع انرژی در جهان وجود دارد

۱- انرژی تجدیدپذیر (Renewabe energy)

انرژی تجدید پذیر شامل انرژی خورشیدی، آبی، بادی و… است. انرژی باد وقتی ایجاد می شود که باد پره ها را روی توربین بادی حرکت دهد. این حرکت باعث ایجاد انرژی باد می شود که به انرژی الکتریکی تبدیل می شود و…

۲- انرژی تجدید ناپذیر (Non-renewabe energy)

انرژی تجدید ناپذیر نوعی از انرژی است که به سرعت جایگزین نمی شود و اگر تمام شود نمی توان به سادگی آن را جبران کرد. زغال سنگ، گاز و نفت جزو این دسته از انرژی ها می باشند. بیشتر اتومبیل ها، قطارها و هواپیماها با سوزاندن سوخت های فسیلی، از این نوع انرژی برای تولید انرژی استفاده می کنند.

انواع انرژی های تجدید ناپذیر و مزایا و معایب هر کدام از آنها

۱- زغال سنگ (Coal)

زغال سنگ یک سوخت فسیلی است. این ماده از بقایای گیاهانی حاصل می شود که حدود ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیون سال پیش از بین رفته اند. زغال سنگ یک منبع انرژی تجدید ناپذیر است زیرا تشکیل آن میلیون ها سال به طول می انجامد.

زغال سنگ
نیروگاه های زغال سنگ

زغال سنگ چگونه تشکیل می شود؟

بیش از ۱۰۰ میلیون سال پیش، مواد گیاهی مرده در انتهای باتلاق های سطح زمین جمع می شوند. با گذشت زمان، لایه هایی از آب، سنگ و خاک در بالای لایه های گیاهان مرده جمع شده و گرما و فشار ایجاد شده باعث کاهش میزان اکسیژن مواد گیاهی می شود ولی ذخایر هیدروکربن غنی آنها باقی می ماند. در نتیجه این تغییرات، آنچه که قبلاً ماده گیاهی بود به تدریج به زغال سنگ تبدیل شد.

ذغال سنگ یک سنگ سیاه یا قهوه ای است که برای ایجاد انرژی سوزانده می شود. زغال سنگ بسته به میزان تولید کربن رتبه بندی می شود. کربونیزاسیون (carbonization) فرآیندی است که ارگانیسم های باستانی و کهن برای تبدیل شدن به زغال سنگ آن را از سر می گذرانند. از تجزیه حدود ۳ متر پوشش گیاهی جامد حدود ۰٫۳ متر زغال سنگ تولید می شود.

ذغال سنگ نارس (Peat) پایین ترین رتبه ذغال سنگ است که کمترین میزان کربونیزاسیون را پشت سر گذاشته است. ذغال سنگ نارس در مناطقی از جهان از جمله اسکاتلند، ایرلند و فنلاند یک سوخت مهم به شمار می آید.

آنتراسیت (Anthracite) بالاترین رتبه ذغال سنگ است. آنتراسیت در مناطقی از جهان که حرکات عظیمی از زمین مانند تشکیل رشته کوهها وجود داشته است تشکیل می شود. کوه های آپالاچی واقع در قسمت شرقی ایالات متحده، غنی از آنتراسیت هستند.

 برای استخراج زغال سنگ چند روش وجود دارد؟

  • استخراج زیرزمینی (Underground mining)

استخراج زیرزمینی هنگامی استفاده می شود که ذغال سنگ در زیر سطح زمین واقع شده باشد. حتی گاهی اوقات عمق آن به  ۳۰۰ متر می رسد که عمیق تر از بیشتر دریاچه های بزرگ است! معدنچیان از طریق آسانسور به این عمق از زمین رفته و برای برش زغال سنگ از زمین و خارج کردن آن با ماشین آلات سنگینی کار می کنند. این کار خیلی خطرناک می باشد زیرا برش ذغال سنگ باعث آزاد شدن گازهای خطرناکی شده که می توانند باعث انفجار شوند یا نفس کشیدن را برای معدنچیان دشوار کنند.

  • استخراج سطحی (Surface mining )

استخراج سطحی زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که ذغال سنگ در نزدیکی سطح زمین واقع شده باشد. برای رسیدن به زغال سنگ، شرکت ها ابتدا باید منطقه را پاکسازی کنند. آنها درختان را قطع و خاک را از آن منطقه خارج می کنند. سپس می توان ذغال سنگ را به راحتی از زمین جدا کرد. زیستگاه های کل حیوانات در طی این روند از بین می روند.

محصولات جانبی بدست آمده از زغال سنگ چه کاربردی دارند؟

وقتی ذغال سوزانده می شود، محصولات جانبی برجای می گذارد که با ارزش هستند. ما از محصولات جانبی این انرژی تجدید ناپذیر برای ساخت سیمان، پلاستیک، جاده و بسیاری موارد دیگر استفاده می کنیم.

چرا ذغال سنگ گزینه مناسبی برای منبع انرژی نیست؟ مزایا و معایب آن کدامند؟

مزایا

  • زغال سنگ منبع قابل اطمینان انرژی است. برای تأمین سوخت و برق می توانیم روز و شب، تابستان و زمستان، آفتاب یا باران به آن اعتماد کنیم.

معایب

  • ذغال سنگ بیشترین میزان کربن را در بین تمام سوخت های فسیلی دارد. این به این معنی است که مقدار بیشتری از گازهای گلخانه ای ناشی از استفاده از این انرژی تولید می شود که خبر بدی برای کره زمین است.
  • زغال سنگ وقتی سوزانده می شود، بسیاری از گازهای سمی و آلاینده ها از جمله سولفات و نیتروژن را در جو آزاد می کند که می تواند مجاری آب را آلوده کرده و باعث مه و مه دود شود.
  • زغال سنگ همچنین جیوه تولید می کند، که در بافتهای چربی حیوانات و ماهی ها تجمع می یابد و می تواند به انسان هایی که این گونه ها را مصرف می کنند آسیب برساند.
  • استخراج معدن یکی از خطرناک ترین مشاغل جهان است. کارگران معادن ذغال سنگ در معرض گرد و غبار سمی قرار دارند و در معرض خطرات غارنوردی و انفجار روبرو می باشند.
  • استخراج زغال سنگ همچنین می تواند باعث ایجاد آتش سوزی در زیر زمین شود که ممکن است چندین دهه به طول بکشد.

۲- نفت خام (Petroleum)

نفت خام یک سوخت فسیلی مایع و یکی از منابع انرژی تجدید ناپذیر است که توسط تشکیلات سنگی و صخره ای زیرزمینی به دام می افتد. در بعضی از نقاط، حباب های نفتی درست از بالای زمین خارج می شوند.

نفت از منابع انرژی تجدید ناپذیر
پالایشگاه نفت

نفت چگونه تشکیل می شود؟

بیشتر نفت جهان هنوز در عمق زمین است و ما برای دستیابی به نفت زمین را سوراخ می کنیم. برخی از ذخایر در خشکی است و برخی دیگر در زیر اقیانوس قرار دارند. هنگامی که شرکت های نفتی حفاری را با یک دکل حفاری آغاز می کنند، می توانند ۲۴ ساعت در روز، هفت روز هفته و ۳۶۵ روز در سال نفت استخراج کنند. بسیاری از سایت های موفق نفتی حدود ۳۰ سال نفت تولید می کنند. گاهی اوقات آنها می توانند نفت را برای مدت طولانی تری تولید کنند.

وقتی نفت زیر کف اقیانوس است، شرکت ها، حفاری های دریایی انجام می دهند. آنها باید یک سکوی نفتی بسازند. سکوهای نفتی از بزرگترین سازه های ساخته شده توسط بشر در جهان هستند! هنگامی که نفت استخراج شد، باید تصفیه شود. نفت علاوه بر کربن حاوی مواد شیمیایی بسیاری است و با پالایش و تصفیه نفت، می توان برخی از این مواد شیمیایی را نیز استخراج کرد.

محصولات جانبی بدست آمده از نفت چه کاربردی دارند؟

نفت برای خیلی چیزها استفاده می شود. حدود نیمی از نفت جهان به بنزین تبدیل می شود. بقیه محصولات این انرژی تجدید ناپذیر را می توان در محصولات مایع مانند لاک ناخن و الکل مالش دهنده، یا محصولات جامد مانند لوله های آب، کفش، مداد رنگی مومی یا مداد شمعی، ایزوگام کف بام ها و سقف ها، کپسول ویتامین و هزاران مورد دیگر استفاده کرد.

مزایا و معایب نفت کدامند؟

مزایا

  • استخراج آن نسبتاً ارزان است.
  • یک منبع وابسته و قابل اعتماد از انرژی و پول برای جامعه محلی است.
  • بنزینی که از نفت خام بدست می آید یک منبع قابل حمل انرژی است که به ما قدرت رانندگی می دهد.
  • خیلی از موادی که به آن وابسته هستیم از نفت به دست می آیند.

معایب

  • سوختن بنزین برای محیط زیست مضر است و باعث انتشار گازهای خطرناک گلخانه ای و سایر گازها در هوایی که تنفس می کنیم، می شود.
  • احتمال نشت نفتی و آلودگی نفتی در دریاها و خشکی وجود دارد که می تواند فاجعه های زیست محیطی به ویژه در دریا را موجب شود.
  • اگر مشکلی در ماشین آلات حفاری وجود داشته باشد، نفت می تواند منفجر شود و به اقیانوس یا سرزمین های اطراف آن ریخته شود.
  • نفت روی آب شناور می ماند و می تواند باعث آسیب های جدی به آبزیان و پرندگان شود.

۳- گاز طبیعی (Natural gaz)

گاز طبیعی یک سوخت فسیلی و یک منبع انرژی تجدید ناپذیر است که از بقایای گیاهان و حیوانات ریز دریایی که ۳۰۰-۴۰۰ میلیون سال پیش مرده اند، تشکیل شده است. تقریباً ۹۰٪ گاز طبیعی از متان تشکیل شده است، گاز طبیعی همچنین حاوی گازهای دیگری مانند پروپان و بوتان است. مواد در حال تجزیه در محل های دفن زباله نیز متان را آزاد می کنند که بوی تخم مرغ گندیده دارد.

گاز طبیعی
گاز طبیعی

گاز طبیعی چگونه تشکیل می شود؟

۳۰۰ تا ۴۰۰ میلیون سال پیش، بقایای گیاهان و حیوانات ریز دریایی در کف اقیانوس ها توسط رسوبات دفن شده و بعدها به صخره تبدیل شدند. با گذشت سالها به ضخامت این لایه های سنگی هزاران فوت افزوده شده و باعث اعمال فشار به گیاهان و حیوانات غنی از انرژی می شود. نهایتاً، فشار و گرما این مخلوط آلی را به نفت و گاز طبیعی تغییر می دهد و سنگی اشباع شده از نفت شبیه اسفنج مرطوب تشکیل می شود.

گاز طبیعی در میلیون، میلیارد یا تریلیون متر مکعب به وفور در ذخایر چند صد متری زیر زمین یافت می شود. به منظور بیرون آوردن گاز طبیعی از زمین، شرکت ها به صورت قائم حفاری می کنند. با این حال گاز طبیعی به صورت مخازن بزرگ باز تشکیل نمی شود. گاز طبیعی در صخره ها و سنگ هایی با طول چندین کیلومتر به دام می افتد و تشکیل می شود.

برای دستیابی به گاز طبیعی، برخی از شرکت ها از فرایندی به نام شکست هیدرولیک (hydraulic fracturing) یا شکستن (fracking) استفاده می کنند. هیدرولیک به این معنی است که در این فرایند از آب فشار بالا برای شکافتن سنگ های زیر زمین استفاده می کنند، و شکستگی به معنای جدا کردن و خرد کردن است. این کار، گاز طبیعی را که در تشکیلات صخره ای گیر افتاده، آزاد می کند. اگر سنگ خیلی سخت باشد، آنها می توانند اسید را به پایین چاه بفرستند تا سنگ حل شود. آنها همچنین می توانند از دانه های ریز شیشه یا شن و ماسه برای باز کردن سنگ و خروج گاز استفاده کنند.

گاز طبیعی همچنین می تواند به شکل مایع تبدیل شود. گاز طبیعی مایع (LNG) نامیده می شود. LNG بسیار تمیزتر از سایر سوخت های فسیلی است. LNG به راحتی قابل ذخیره و استفاده برای اهداف مختلف است و حتی می تواند جایگزین بنزین شود.

گاز طبیعی مایع فضای کمتری نسبت به فرم گازی اشغال می کند. مقدار گاز طبیعی که در یک توپ بزرگ ساحلی قرار می گیرد را می توان به عنوان یک گاز مایع در یک توپ پینگ پنگ قرار داد!

آیا منابع دیگری از گاز طبیعی وجود دارد؟

گاز طبیعی همچنین می تواند در درزهای زغال سنگ و همچنین در متان تولید شده در محل های دفن زباله وجود داشته باشد.

مزایا و معایب گاز طبیعی کدامند؟

مزایا

  • استخراج گاز طبیعی نسبتاً ارزان است و نسبت به سوختهای فسیلی مثل نفت یا زغال سنگ، تمیزتر است.
  • وقتی گاز طبیعی سوزانده می شود، فقط دی اکسیدکربن و بخار آب آزاد می شود که دقیقاً همان گازهایی هستند که هنگام بازدم بیرون می دهیم!

معایب

  • استخراج گاز طبیعی می تواند مشکلات زیست محیطی ایجاد کند.
  • شکستگی سنگ ها می تواند زمین لرزه های کوچکی ایجاد کند.
  • آب پر فشار و مواد شیمیایی موجوددر زیر زمین می توانند به منابع دیگر آب نشت کنندومنابع آبی که برای نوشیدن یا استحمام استفاده می شود را می توانند آلوده و ناامن کنند.

سایر منابع انرژی تجدید ناپذیر

۴- انرژی هسته ای (Nuclear energy)

اگرچه انرژی هسته ای خود یک منبع انرژی تجدید پذیر است، اما مواد مورد استفاده در نیروگاه های هسته ای چنین نیستند و جزو منابع انرژی تجدید ناپذیر محسوب می شوند. انرژی هسته ای از طریق همجوشی هسته ای (هسته ها با هم ذوب می شوند) یا شکافت هسته ای (هسته ها از هم جدا می شوند) به دست می آید. نیروگاه های هسته ای از شکافت هسته ای یک عنصر رادیواکتیو به نام اورانیوم برای تولید برق استفاده می کنند. نیروگاه های هسته ای ماشین های پیچیده ای هستند که می توانند شکافت هسته ای را برای تولید برق کنترل کنند.

 انرژی هسته ای
انرژی هسته ای

ماده ای که بیشتر در نیروگاه های هسته ای بیشتر استفاده می شود عنصر اورانیوم است. اگرچه اورانیوم در سنگ های سراسر جهان یافت می شود اما نیروگاه های هسته ای معمولاً از نوع بسیار کمیاب اورانیوم یعنی U-235 استفاده می کنند. اورانیوم یک منبع انرژی تجدید ناپذیر است.

مزایا و معایب انرژی هسته ای کدامند؟

مزایا

  • انرژی هسته ای روشی محبوب برای تولید برق در سراسر جهان است.
  • نیروگاه های هسته ای هوا را آلوده نمی کنند و گازهای گلخانه ای منتشر نمی کنند.
  • آنها می توانند در مناطق روستایی یا شهری ساخته شوند و محیط اطراف خود را از بین نمی برند.

معایب

  • برداشت انرژی هسته ای دشوار است.
  • ساخت و راه اندازی نیروگاه های هسته ای بسیار پیچیده است.
  • بسیاری از جوامع دانشمندان و مهندسان یک برنامه انرژی هسته ای ایمن و مطمئن ندارند.
  • انرژی هسته ای همچنین ماده رادیواکتیو تولید می کند. زباله های رادیواکتیو می توانند بسیار سمی باشند، باعث سوختگی شوند و خطر ابتلا به سرطان ها، بیماری های خونی و تحلیل رفتن استخوان را در افرادی که در معرض آن هستند افزایش دهند.
در این رابطه اصلاعات مفصل تر و بیشتری کسب کنید: مزایا و معایب انرژی هسته ای

۵- انرژی زیست توده (Biomass energy)

انرژی زیست توده که یک منبع انرژی تجدید پذیر است همچنین می تواند یک منبع انرژی تجدید ناپذیر باشد. انرژی زیست توده از انرژی موجود در گیاهان استفاده می کند. انرژی زیست توده متکی به مواد اولیه زیست توده است. مواد خوراکی زیست توده می تواند شامل محصولاتی مانند ذرت یا سویا و همچنین چوب باشد. اگر مردم مواد خوراکی زیست توده را به همان سرعتی که از آنها استفاده می کنند، مجدداً کاشت نکنند، انرژی زیست توده به منبع انرژی تجدید ناپذیر تبدیل می شود.

بیومس انرژی تجدید ناپذیر
منابع جنگلی زیست توده

مزایای استفاده از زیست توده کدامند؟

  • تولید انرژی لازم برای سوخت های زیستی
  • تولید برق یا گرما
  • جایگزینی سریع و راحت
  • کاهش انتشار دی اکسید کربن
  • کاهش فشار شبکه های توزیع انرژی

مزایا و معایب انرژی های تجدید ناپذیر

مزایا

  • فراوان بودن به عنوان مثال، روغن و گازوئیل هنوز گزینه های خوبی برای تأمین انرژی وسایل نقلیه هستند.
  • از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بودن
  • تولید و استفاده آسان تر

معایب 

  • با از بین رفتن منابع انرژی های تجدید ناپذیر، نمی توان آنها را جایگزین یا احیا کرد.
  • استخراج انرژی های تجدید ناپذیر و محصولات جانبی حاصل از آنها باعث آسیب به محیط زیست می شود.
  • شکی وجود ندارد که سوخت های فسیلی در گرم شدن کره زمین نقش دارند.
  • وقتی سوخت های فسیلی سوزانده می شوند، اکسیدهای نیتروژن باعث آلودگی فتوشیمیایی می شوند.
  • دی اکسید گوگرد باران اسیدی ایجاد می کند و گازهای گلخانه ای ساطع می شوند.
  • قیمت انرژی های تجدید ناپذیر مانند نفت به کالایی تبدیل شده است که نوسان قیمت در آن همیشه برجسته است.

ترک عادت موجب مرض نیست!

سوزاندن سوخت های فسیلی  همچنان در حال افزایش است و مقادیر زیادی دی اکسید کربن (CO2) تولید می کند که به اعتقاد کارشناسان هواشناسی، دلیل اصلی گرم شدن کره زمین است. یک نقطه ضعف عمده انرژی تجدید ناپذیر چالش ترک عادت انسان برای تکیه بر آن است که یک نبرد دشوار برای تحت تأثیر قراردادن مصرف کنندگان است و کاهش آلودگی کافی نیست تا آنها را متقاعد کند تا هزینه بیشتری برای انرژی پاک تر بپردازند.

1 دیدگاه برای “۵ منبع اصلی انرژی تجدید ناپذیر و مزایا و معایب آنها

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *