جام جم آنلاين: تحقيقات جديد دانشمندان از اخبار دلگرم‌كننده‌اي پيرامون تدارك نيازمندي‌هاي آينده انرژي زمين و به ويژه تأمين تقريبا يك كاسه آن از محل انرژي‌هاي پاك خبر مي‌دهد كه در نوع خود ضمن نمايش پيشرفت‌هاي موجود و آينده در حوزه فناوري‌هاي انرژي محور، مي‌تواند با رقم زدن اجتناب هر چه بيشتر ما از وابستگي به منابع انرژي و سوخت‌هاي پايان‌پذير سياره، فصل تازه‌اي از رويكرد اطمينان بخش به انرژي‌هاي تجديد شونده را نويد دهد.
چشم‌انداز اين عصر جديد انرژي‌هاي پاك در حالي خود را پر رنگ‌تر جلوه مي‌دهد كه براساس مطالعات جديد دانشمندان، جهان قادر است ظرف 20 تا 40 سال آينده به نحو تمام و كمالي با استفاده از انرژي پاك جان گرفته و دستيابي به مرز 100 درصدي تأمين نيازهاي انرژي خودش از محل منابع تجديد شونده را رقم بزند. با اين اوصاف و در سايه اين عرضه و تدارك پاك و مطمئن و همچنين مساعي مشترك جهاني در جهت تثبيت نبض‌هاي حياتي زمين، چه بسا ديدن طلوع عصر جديدي از سياره پايدار و تكريم زمين دور از انتظار نباشد.
براي ورود به اين بحث قابل تأمل و درك مرزهاي درستي و پيامدهاي نويدبخش تحقيقات جديد دانشمندان، بهتر است در بدو امر نگاهي به خروجي حوزه فناوري‌هاي انرژي بيندازيم؛ جايي كه با رصد اخبار گوناگون تازه‌هاي علم و فناوري به نظر مي‌رسد با جريان بي‌پاياني از فناوري‌هاي حوزه انرژي‌هاي تجديد شونده روبه‌رو مي‌شويم كه هدف طراحي همگي آنها همانند از شير گرفتن كودكان در دور كردن هر چه بيشتر ما از اتكا به سوخت‌هاي فسيلي و نهايتا بهبود و ترقي سلامت سياره خلاصه شده است. اما نكته مهم اينجاست كه همان قدر كه چنين دستاوردها و توسعه‌هايي اهميت دارند، لازم است اين قبيل فناوري‌ها تأثيرگذار بوده و علاوه بر داشتن قابليت افزارمندي و به اجرا درآمدن از كاركردي در مقياس طبيعي و بزرگ نيز برخوردار باشند. در واقع آنچه اين قبيل نوآوري‌هاي فناورانه حوزه انرژي‌هاي پاك به شدت از كمبود آن رنج برده‌اند وجود طرح و نقشه‌اي براي به انجام رساندن و عملياتي كردن آنها در مقام يك كار خطير و برجسته بوده است. اما گويا اكنون و با انتشار نتايج تحقيقات محققان دانشگاه‌هاي استنفورد و ديويس كاليفرنيا با سناريوي متفاوتي روبه‌رو هستيم كه براساس آن مي‌توان دنيا را به طور تمام و كمالي به سمت منابع انرژي پاك و تجديد شونده تغيير مسير داد و بخش جالب قضيه آنجاست كه به ادعاي محققان اين مهم مي‌تواند ظرف 20 تا 40 سال و با استفاده از همين فناوري در دسترس امروزي و با صرف هزينه‌هايي كارامدتر در قياس با انرژي‌هاي مبتني بر سوخت‌هاي فسيلي به انجام رسد.
كليد تغيير زمين در يد قدرت برق
محققان در تحقيقات خود نه تنها فناوري‌هاي مورد نياز براي دستيابي به اين هدف بزرگ را مورد ارزيابي قرار داده‌اند، بلكه هزينه‌ها، مواد و مقدورات لازم براي تبديل و برگرداندن سياره به سمت منابع انرژي تجديد شونده را نيز ارزيابي و سنجيده‌اند. در همين رابطه طرح و نقشه گروه بر اين مهم استوار بوده كه بايد دنيا را به نحو غالب و برجسته‌اي در حال كاركرد و فعاليت بر پايه نيروي برق در نظر گرفت و اين اتكاي الكتريسته‌اي بايد به نحوي باشد كه 90 درصد آن از محل انرژي‌هاي باد و خورشيدي سرچشمه بگيرد. باقي انرژي مورد نياز براي توانبخشي به دنيا نيز از محل منابع حرارت زمين مركزي و برق آبي تدارك خواهد شد كه هر يك سهمي تقريبا 4 درصدي را فراهم مي‌كنند و در همين حال نيروي امواج و نيروي جزر و مدي نيز سهم كمكي خود را براي 2 درصد باقيمانده ادا خواهند كرد. اين تقسيم بندي و بودجه‌گذاري براي تأمين برق مورد نياز دنيا در حالي عنوان مي‌شود كه طبق اين برنامه براي مواردي نظير نيازهاي انرژي ترابري و حمل و نقل دنيا، خودروها، كاميون‌ها، موتورسيكلت‌ها، كشتي‌ها و قطارها توانبخشي توسط برق و پيل‌هاي سوختي هيدروژني صورت خواهد گرفت و البته درخصوص ناوگان هوايي و هواپيماها نيز سوخت هيدروژن مايع درنظر گرفته شده است. در واقع فرآيندهاي تجاري نيز با استفاده از برق و هيدروژني توانبخشي مي‌شوند كه خود با استفاده از نيروي برق توليد خواهد شد. در اين ميان خانه‌هاي ما با در پيش گرفتن روال ديگري از مصرف گاز طبيعي و زغال سنگ در اجاق‌ها و گرم كن‌هاي پر طرفدار رايج اجتناب خواهند كرد و از آبي بهره‌مند مي‌شوند كه توسط خورشيد از قبل حرارت يافته است.
موضوع قابل توجه و البته مهمي كه در طراحي و سپس پياده‌سازي چنين برنامه كلاني مطرح مي‌شود بحث كميت‌يابي مقتضيات و برآوردهاي زماني آن است و از همين‌رو محققان اين پروژه تحقيقاتي نيز معترفند قصدشان تعيين كميت و كيفيت موارد لازم و اساسي به منظور جانشين‌سازي زيرساخت‌هاي فعلي انرژي دنيا با يك زيرساخت انرژي واقعا پاك و پايدار ظرف بازه زماني 20 تا 40 سال است كه صدالبته تمامي اهداف و مقاصد ممكن ضمن آن لحاظ شده باشد. به اعتقاد محققان براي نيل به اهداف نهايي برنامه، اين نقشه لازم است تمامي توليدات جديد انرژي تا سال 2030 به نحوي صورت گيرند كه همگي آنها از نيروي باد، آب و خورشيد منشأ گرفته باشند و همچنين تا سال 2050 تمامي توليد انرژي از پيش موجود دنيا دستخوش تغيير و تبديل مورد نظر اين برنامه شود. البته همه اين بايدها در حالي مطرح مي‌شود كه در نتيجه آن و به ادعاي محققان مي‌توان زندگي ميليون‌ها نفر از ساكنان زمين را تنها به واسطه كاهش رخ داده در ميزان آلودگي هوا و همچنين كاهشي 30 درصدي در تقاضاي جهاني انرژي نجات داد؛ چرا كه در سايه تغيير و تبديل ماهيت فرايندهاي احتراقي به سمت فرآيندهاي كارآمدتر پيل‌هاي سوختي هيدروژني و برقي ضمن حفظ پايداري محيط زيست مي‌توان به پايين نگاه داشتن هزينه چنين تغيير و تبديلي نيز كمك كرد. چشم‌انداز نويدبخش به ثمر نشستن نتايج عمومي اين برنامه زماني جالب‌تر مي‌شود كه بدانيم وقتي عملا پاي محاسبه تمامي هزينه‌هاي جامعه ـ از جمله هزينه‌هاي پزشكي ـ ناشي از ساختارهاي فعلي سوختي به ميان مي‌آيد، هزينه چنين برنامه‌اي با آنچه امروزه تجربه مي‌كنيم نسبتا مشابه است.
ماهيت چالش برانگيز خورشيد و باد
محققان براي فائق آمدن بر مشكل تغييرپذيري باد و خورشيد و اطمينان يافتن از وجود يك پايگاه بارگيري انرژي معتبر و مورد اطمينان براي رسيدن به هدف تأمين 100 درصدي نياز انرژي از محل انرژي پاك به راهكار جالب توجهي اشاره مي‌كنند و معتقدند منابع انرژي باد، آب و خورشيد را مي‌توان به نحوي با هم تركيب و متحد كرد كه به شكل كالاي واحدي ارائه شود، همچنان كه عموما نيز از آنها به صورت ابر و باد و مه و خورشيد و گروهي هم‌صدا تعريف مي‌شود. به بيان ساده‌تر بايد در نظر گرفت خورشيد در خلال روز به اوج خود مي‌رسد و بعد از آن باد را داريم كه عموما در شب به اوج قدرت خود مي‌رسد و نيروي برق آبي نيز مي‌تواند براي پر كردن فاصله و وقفه‌هاي موجود بين اين دو استفاده شود.
نكته: براساس مطالعات جديد دانشمندان، جهان قادر است ظرف 20 تا 40 سال آينده با استفاده از انرژي پاك جان گرفته و دستيابي به مرز 100 درصدي تأمين نيازهاي انرژي خودش از محل منابع تجديد شونده را رقم بزند
نكته جالب ديگري كه اين برنامه مدنظر قرار داده موضوع پيش‌بيني و لحاظ كردن ارتباط و تماس مناطق گوناگون به لحاظ جغرافيايي با استفاده از خطوط انتقال دور برد براي غلبه بر كمداشت‌هاي انرژي در يك ناحيه معين است. براين اساس چنانچه شرايط توليد انرژي باد يا خورشيد در منطقه‌اي مخصوص در يك روز معين و فرضي ضعيف باشد، برنامه مي‌تواند با اتصال دادن سايت‌هايي با پراكنش گسترده امكان تأمين انرژي برق را از چند صد كيلومتر دورتر و جايي كه خورشيد در حال درخشش يا باد در حال وزيدن است براي آن ناحيه محروم فراهم كند. در اين ميان و به‌رغم نمايش به‌كارگيري و مهار كردن كاركردهاي بالقوه اين قبيل انرژي‌ها در ايجاد يك شبكه انتقال مطلوب انرژي برق بايد به اين نكته مهم نيز توجه داشت كه با فرض وجود سامانه‌اي كه صددرصد از باد، آب و خورشيد متشكل است نمي‌توانيم متدهاي معمول را براي تطبيق دادن عرضه و تقاضا مورد استفاده قرار داد. در واقع مجبور به داشتن گزينه‌اي هستيم كه در حال حاضر بين اصحاب دانشگاهي و دولت‌ها از آن با عنوان فرا شبكه ياد مي‌شود و طي آن انتقال دور برد واقعي و مديريت واقعا مطلوب توليد، عرضه و مصرف برق مطرح مي‌شود. به اعتقاد كارشناسان در مواردي مثل موضوع افت قيمت در اثر كاهش تقاضا در برابر عرضه برق نيز مي‌توان انرژي برق را به محل مصرف ديگري و مثلا براي توليد هيدروژن جهت بخش‌هاي صنعتي و حمل و نقل هدايت كرد و همچنان كه امروزه نيز رايج است از موضوع قيمت‌گذاري مي‌توان براي كنترل اوج تقاضاها استفاده كرد.
انعطاف‌پذيري در كاربرد مواد و مصالح
موضوع مهم ديگري كه در راه‌اندازي شبكه‌هاي بزرگ توليد انرژي پاك بايد مورد توجه قرار داد بحث مواد و مصالح به كار رفته است. در حالي كه ساخت و ساز در مقياس بزرگ نيروگاه‌هاي برق بادي و خورشيدي نيازمند مقادير عظيمي از مواد و مصالح است، اما محققان دريافته‌اند كه حتي مواد كمياب همچون پلاتينيوم و فلزات كمياب زمين نيز در مقادير كافي در دسترس هستند و از اين بابت مي‌توان با دغدغه كمتري براي تحقق بخشيدن به نقشه‌هاي بزرگي نظير چرخش كامل به سمت انرژي پاك گام برداشت. ضمن اين كه به اعتقاد محققان موضوع بازيافت نيز مي‌تواند براي بسط و گسترش بيشتر برنامه مورد استفاده واقع شود. به عنوان نمونه ديده مي‌شود كه مواد و مصالح مختلفي براي ساخت سلول‌هاي خورشيدي وجود دارند ولي در عوض انتخاب‌هاي زيادي نيز براي جايگزيني مطرح است. در مورد انرژي باد اما مواد و مصالح عمده در بتن و فولاد خلاصه مي‌شود كه كمبودي نسبت به اين مواد وجود ندارد.
اعداد و ارقام يك برنامه كلان انرژي
اگر مي‌خواهيد بدانيد براي فراهم كردن تمامي 100 درصد نياز انرژي دنيا از محل انرژي پاك به چه تعداد نصب و راه‌اندازي توربين‌هاي بادي، نيروگاه‌هاي خورشيدي، سلول‌هاي فتوولتائيك سقف‌پوش‌ها، تأسيسات انرژي حرارت زمين مركزي، برق آبي، جزر و مدي و امواجي نياز خواهد بود، محققان اين محاسبات را انجام داده‌اند. آنها دريافته‌اند كه 4/0 درصد از اراضي خشكي دنيا مورد نياز خواهد بود كه البته بخش‌اعظم آن مصروف انرژي خورشيدي است و همچنين فضاسازي‌هاي بين نصب‌ها و تأسيسات كه بيشتر مصروف بخش توربين‌هاي بادي مي‌شود و رقمي معادل 6/0 درصد ديگر را نيز بايد به آن اضافه كرد كه مي‌تواند براي مقاصد و اهداف ديگر استفاده شود. البته بخش عمده خشكي واقع ميان توربين‌هاي بادي براي ساير مصارف نظير مراتع و چراگاه‌ها يا مزارع قابل دسترس خواهد بود. در اين ميان ذكر اين نكته جالب توجه است كه به گفته محققان ردپاي عملي و واقعي مورد نياز توسط بخش توربين‌هاي بادي براي توانبخشي نيمي از انرژي مورد نياز دنيا كمتر از مساحت محله منهتن نيويورك خواهد بود.
با اين اوصاف و به‌رغم چشم‌انداز نويد بخش چرخش كامل زمين به سمت بهره‌گيري از انرژي پاك و گام نسبتا مهمي كه اين پروژه تحقيقاتي در نزديك ساختن هر چه بيشتر مفهوم دوري كامل از انرژي‌هاي فسيلي محور و خارج كردن بحث انرژي‌هاي پاك از يك مفهوم لوكس برداشته است، اما همسو با خود محققان بايد اعتراف كرد راه درازي پيش روي همه ما براي تحقق كامل برنامه كلان انرژي پاك گسترده است؛ هر چند محققان معتقدند برنامه آنها شدني و امكان‌پذير است. اين باور محكم در حالي است كه براي تحقق كامل اين برنامه و از قبل چيزي در حدود 70 درصد از منابع برق آبي مورد نياز موجود است ولي تنها حدود يك درصد از توربين‌هاي بادي مورد نياز و حتي درصد كمتري از بخش مربوط به نيروگاه‌هاي خورشيدي از قبل مهيا است. از اين رو اين برنامه بزرگ توسعه واقعا مستلزم نوعي تغيير و دگرگوني در مقياس بزرگ است به نحوي كه برخي صاحب‌نظران مي‌گويند چنين پروژه قابل ملاحظه‌اي نيازمند تلاش و همتي در حد و قواره پروژه ماه آپولو يا ساخت سامانه بزرگراهي بين كشوري است؛ اما با وجود ابعاد گسترده و لزوم اقداماتي تا اين حد جدي كارشناسان آن را بدون حتي برخورداري يا انتظار كشيدن فناوري‌هاي نوين امكان‌پذير و عملي مي‌دانند و معتقدند اكنون و در شرايط موجود جهان ما واقعا نيازمند تصميم‌گيري جمعي با هدف واحدي هستيم كه پيروي آن به عنوان يك جامعه جهاني و مسووليت‌پذير براي يك سياره پايدار و زمين سبز رفتار كنيم.
مهريار ميرنيا / جام‌جم / منابع: Futurity،Discovery ،Energy Policy