مدتی نسبتا طولانی از پایداری جو در شهر تهران و آلودگی پایتخت کشورمان
میگذرد. همچنان این پایداری پابرجاست و کمتر اثری از کاهش آلودگی دیده نمیشود.
راهکارهای گوناگونی از تعطیلی ادارات، کارخانهها و طرح تردد خودروها به صورت زوج و
فرد، توسعه پوشش گیاهی و... اندیشیده شده است اما آنچه که همیشه سخن از آن بوده است
جمله «پیشگیری بهتر از درمان است». در این نوشتار تلاش می شود به راهکارهایی
پرداخته شود تا در آینده که آنقدرها هم دور نیست، با مشکل عدم وجود هوای پاک
روبهرو نباشیم. آلودگی تهران قله دماوند با ارتفاع پنج هزار و 628 متر از
شمال و قله توچال با ارتفاع 3هزار و 933 متر ارتفاع در شمالغربی آن قرار دارد.
کوههای جنوب و جنوبشرقی آن در حدود 2هزار متر ارتفاع دارند. ارتفاع مرکز تهران
حدود یکهزار و 200 متر و ناحیه شمیرانات حدود یک هزار و 600 متر از سطح دریاست.
شرق و غرب تهران نیز نسبت به مرکز آن مرتفعتر است و همین باعث شده است شهر تهران
به کاسهای نامنظم به مساحت 707 کیلومتر مربعی تبدیل شود که اکنون حامل هوای آلوده
و پر از مشکلات تنفسی برای شهروندان است. حرکت بادها و سرعت آنها متأثر از وجود
اصطکاک در سطح زمین است. وجود پستی و بلندیها و ارتفاع ساختمانها همگی عواملی
هستند که در جریان، سرعت باد و حرکت هوا تأثیر میگذارند. محاسبه پراکندگی و میزان
غلظت مواد آلوده در اتمسفر نه تنها بستگی به سرعت باد دارد، بلکه بستگی به جهت آن
نیز خواهد داشت. طبق اطلاعات جمعآوری شده سازمان هواشناسی سرعت باد در این شهر به
دو صورت بادهای ضعیف (بین یک تا شش گره) صبحها، 83درصد و بعدازظهرها 50درصد و
هنگام غروب 65 و بادهای شدیدتر تا 10 گره، که حدودا 93درصد تمامی بادها را تشکیل
میدهند، میباشد. اما بر اثر وجود ساختمانها در داخل شهر و دیگر موانع تغییراتی
بهوجود میآید بادهای تهران غالبا ضعیف بوده و هوای این شهر در بیشتر روزهای سال،
آرام است! اما سمت باد؛ میتوان گفت 70درصد بادهای شهر تهران ضعیف هستند (بین 1
تا 6 گره) و جهت مشخصی ندارند. وزش باد در شهر تهران بهطور عمده از سمت غرب است.
باتوجه به آنکه اغلب بادهای تهران ضعیف بوده و جهت مشخصی ندارند تأثیر چندان زیادی
در کاهش آلودگی هوا ندارند. استاندارد آلودگی هوا مقادیر این استانداردها
توسط سازمانهای مختلف از قبیل سازمان جهانی بهداشت (WHO) و مؤسسه حفاظت محیطزیست
(EPA) برای شش آلاینده اصلی محاسبه شده است، اما از آنجا که واحدهای اندازهگیری و
همینطور استانداردهای آلایندهها با هم متفاوت است، برای آنکه مشخص شود کدام
آلاینده اثر نامطلوب نسبی بیشتری دارد، از شاخصی استفاده میشود که به آن شاخص
استاندارد آلاینده (PSI) میگویند. مطابق این شاخص وضعیت آلودگی هوا به 5 دسته
تقسیم میشود حدود PSI حدود PSI وضعیت هوا 50-0 پاک 100-51 مجاز
199-101 ناسالم 300-200 خیلی ناسالم بیش از 300 خطرناک عوارض جوی آلودگی
در پدیده اثر گلخانهای، بارشهای اسیدی و وارونگی دما به وضوح دید و آنچه که
آلودگی اخیر را در تهران موجب شده است همین وارونگی دماست که مهمترین و خطرناک
ترین فاکتور جوی در آلودگی هوای یک ناحیه است و اگر مدت وقوع آن با ارتفاع کم،
طولانی شد و با بالا رفتن میزان رطوبت نسبی هوا، به حد اشباع برسد، پدیده خطرناکی
با نام «ابر مسموم» پدیدار خواهد شد. در نگاه اول این پدیده به خودی خود خطری را
متوجه زمین و سلامت موجودات زنده نمیسازد، اما ترکیب آلایندههای موجود با یکدیگر
و پیدایش آلایندههای ثانویه، شهر را آبستن بروز فاجعههای زیستمحیطی میکند. با
شروع روز و آغاز فعالیتهای انسانی و مصرف سوخت، دمای هوای سطح زمین افزایش
مییابد. این هوای گرم هنگام صعود و حرکت به سمت بالا یا هنگام جابهجایی به وسیله
باد، با لایهای همدما از هوا که توسط تابش خورشید در طبقات فوقانی جو تشکیل شده
برخورد کرده و این امر مانع صعود و تبادل هوا میشود که نتیجه آن تشکیل یک سطح
پوششی بالای شهر است که با گذشت زمان و افزایش فعالیتهای انسانی و به دلیل حبس هوا
در زیر این لایه، مواد آلاینده تولید شده در سطح زمین باقی مانده و بالا نمیروند.
طبق آماری که در طول 5 سال از ایستگاه مهرآباد گرفته شده است، بیشترین میزان ارتفاع
وارونگی دما در فصل پاییز 419متر، در فصل زمستان 404 متر، در بهار 354 متر و در
تابستان 384 متر بوده است. همچنین میانگین مدت زمان وارونگی دما 239 روز بوده است
که در بهار 57 روز، در تابستان 2/61 روز، در پاییز 58 روز و در زمستان 2/61 روز
بوده است. بنابراین فصلی که ما در آن قرار داریم یعنی پاییز بیشترین رکورد را در
تعداد روزی که وارونگی دما حادث میشود داراست. چاره؛ انرژیهای تجدیدپذیر
نیاز به یادآوری نیست که پدیدههایی که این اواخر با آن روبهرو هستیم مانند
آلودگیها، گرمای بی سابقه درتابستان،گرد و غبار، خشکسالی و غیره از عوارض صنعتی
شدن فعالیتها تغییر اقلیم (climate change) و استفاده بی رویه از منابع انرژی است.
البته این صنعتی شدن فقط در کشور ما به تنهایی مسبب این پدیدهها نیست بلکه در تمام
جهان تغییرات اقلیمی نتیجه عدم استفاده بهینه از منابع انرژی است. مصرف
انرژیهای فسیلی از نظر میزان رو به افزایش اما از نظر درصد رشد کاهش نسبی دارد از
طرف دیگر ذخایر انرژیهای فسیلی متناسب با افزایش مصرف در حال کاهش و اتمام است که
این واقعیت آینده میلیونها خودرو و صنایع وابسته به انرژیهای فسیلی را مبهم کرده
و موجب نگرانی دنیای صنعتی شده است؛ آنها در تلاشند تا انرژیهای دیگر از جمله
انرژی خورشیدی و بادی را جایگزین انرژی فسیلی نمایند. این جایگزینی در بسیاری از
صنایع تا آینده نزدیک امکانپذیر نیست. استفاده از انرژیهای نو رو به افزایش است و
تا آینده نزدیک حدود 16 تا 18 درصد انرژی مصرفی جهان را تامین خواهد کرد. بنابر
پیشبینیهای سال 2009 سازمان OPEC، در طی سالهای 2007 تا 2030 مصرف انرژی در جهان
با رشدی حدود 42 درصد روبهرو خواهد بود و مصرف کل انرژی در جهان از 11 میلیارد و
109 میلیون تن به 15 میلیارد و 804 میلیون تن افزایش خواهد یافت. همچنین در این مدت
مصرف سالانه سوختهای فسیلی (نفت، ذغال سنگ و گاز) با رشدی معادل 36 درصد و افزایشی
بالغ بر 3 میلیارد و 495 میلیون تن به 13 میلیارد و 148 میلیون تن در سال 2030 بالغ
خواهد شد. البته در این مدت، سهم سوختهای فسیلی در مجموع مصرف انرژی جهان از حدود
87 درصد به 83 کاهش یافته و در مقابل به سهم دیگر منابع تامین انرژی (آبی، زیستی و
انرژیهای تجدیدپذیر) افزوده میشود. پیشبینیها حاکی از آن است که در این دوره
کشورهای در حال توسعه به موجب جمعیت بیشتر و رشد اقتصادی بالاتر نسبت به دیگر
کشورها بیشترین سهم را در افزایش مصرف خواهند داشت. البته با در نظر گرفتن سرانه
مصرف انرژی، همچنان استفاده از انرژی در کشورهای در حال توسعه نسبت به کشورهای
توسعه یافته مقدار کمتری را دربرگرفته و علاوه بر این بخش بزرگی از جمعیت جهان
همچنان با عدم دسترسی به انرژی مدرن روبهرو خواهد بود. برابر پیشبینیهای
OPEC، مصرف انرژیهای تجدیدپذیر به رشد سریع خود ادامه خواهد داد، اما با توجه به
نسبت پایین انرژیهای تجدیدپذیر نسبت به دیگر انرژیها، مقدار آن بسیار کم خواهد
بود و با توجه به این امر رشدهای بالا در این بخش تاثیری در تنظیم بازار نخواهد
داشت. در واقع در این دوره، سوختهای فسیلی با مشارکت بیش از 80 درصد در ترکیب
انرژی، بیشترین سهم را در تامین نیازهای انرژی جهان خواهد داشت و از این بین، نفت
با وجود کاهش سهم کلی آن در تامین انرژی، همچنان به نقش رهبری و برجسته خود تا سال
2030 ادامه خواهد داد. در این دوره انتظار میرود گاز با نرخ بالاتری نسبت به
زغال سنگ و نفت به رشد خود ادامه دهد. همچنین برآوردها حاکی از رشد 1/9 درصدی در
مصرف سالانه گاز در این دوره است و این در حالی است که در بخش زغال سنگ با رشد
سالانه 1/5 درصدی و در بخش نفت با رشد سالانه 0/8 درصدی روبهرو خواهیم بود و رشد
در مصرف دیگر بخشهای انرژی نیز به شرح ذیل برآورد شده است: رشد متوسط سالانه
انرژی آبی: 2/3 درصد رشد متوسط سالانه انرژی های تجدیدپذیر: 3/4 درصد رشد
متوسط سالانه دیگر انرژیهای زیستی: 7/4 درصد همچنین براساس پیشبینیهای OPEC
تغییرات مصرف در طی سالهای 2007 تا 2030، در سه منبع اصلی تأمین انرژی جهان، شامل
نفت، زغالسنگ و گاز به شرح ذیل خواهد بود: مصرف نفت: مصرف نفت با رشدی معادل
21درصد و افزایشی برابر 857میلیون تن به 4میلیارد و 902 میلیون تن خواهد رسید.
هرچند سهم این بخش در تأمین انرژی جهان از 36/4درصد به 31درصد کاهش خواهد یافت.
مصرف زغالسنگ: مصرف زغال سنگ با رشدی معادل 42درصد و افزایش برابر یک میلیارد و
309میلیون تن به 4میلیارد و 438میلیون تن خواهد رسید و سهم این بخش در تأمین انرژی
جهان از 28/2درصد به 28/1 درصد کاهش خواهد یافت. مصرف گاز: مصرف گاز با رشدی
معادل 54درصد و افزایشی برابر یک میلیارد و 329میلیون و 3 میلیارد و 808میلیون تن
در سال 2030 خواهد رسید. در طی این دوره شاهد افزایش سهم گاز در تأمین مصارف انرژی
جهان، از 22/3درصد به 24/1درصد خواهیم بود. مسئله ذخیره کردن مواد قابل احتراق
موجود بوسیله مراکز کلاسیکی به آسانی حل شده است. وقتی یک دستگاه برقی خانگی به
عنوان مثال 3/5کیلو واتی بکار انداخته میشود، بلافاصله توان مصرفی مرکز به اندازه
3/5کیلووات افزایش مییابد، که سبب مصرف بیشتر زغال سنگ، مواد نفتی و آب میباشد.
درمورد انرژی خورشیدی، باد یا حتی جزر و مد چنین موردی وجود ندارد. در این موارد
انرژی را وقتی که در دسترس است باید اخذ کرد و اگر در این لحظه مورد نیاز نباشد
لازم است ذخیره شود. ایران در کمربند خورشیدی واقع شده و دارای زمینهای
بلااستفاده بسیار در این مسیر است. میتوان از آنها برای ساخت نیروگاههای خورشیدی
استفاده کرد. نیروگاههای حرارتی خورشیدی باتوجه به قابل دسترس بودن انرژی خورشیدی
در کشور یکی از اصلیترین مصرفکنندگان این انرژی در آینده خواهند بود. انرژی
خورشیدی در مقایسه با سایر انرژیهای نو یکی از پاکترین منابع انرژی است که در
سالهای اخیر تحقیق و توسعه در زمینه کاربرد سیستمهای خورشیدی افزایش یافته است.
تابش خورشید به گفته کارشناسان بزرگترین منبع تجدیدپذیر کرهزمین است. بهطوری که
اگر فقط یک درصد از تابش صحراهای جهان توسط نیروگاههای حرارتی خورشیدی بکار گرفته
شود، میتواند کل تقاضای برق سالانه جهان را تأمین کند. همچنین ایران استعدادهای
مناسبی برای توسعه نیروگاههای بادی دارد. براساس نقشههای ترسیم شده بیش از 30هزار
مگاوات امکان نصب توربین بادی در کشور وجود دارد. چین به عنوان دومین مصرفکننده
بزرگ انرژي در جهان از پیشگامان سرمایهگذاری در بخش انرژیهای نو به شمار میرود.
این کشور قصد دارد تا سال 2030 حدود 180 میلیارد دلار به توسعه انرژیهای نو اختصاص
دهد. چین پیش از این قصد داشت 10 درصد از انرژیهای خود را تا سال 2020 از
انرژیهای تجدیدپذیر تأمین کند، اما با رویکرد این کشور به کاهش وابستگی به
سوختهای فسیلی آلاینده و بهای رو به افزایش نفت، میزان 15درصدی انرژیهای تجدید
شونده در دستور کار مقامات چینی قرار گرفته است.درحال حاضر حدود 70درصد از برق چین
(دومین مصرفکننده بزرگ انرژی دنیا) توسط سوخت ذغال سنگ تأمین میشود، براساس
آمارهای موجود ظرفیت تولید نیروی بادی در چین تا سال 2010 به 6هزار مگاوات خواهد
رسید که این میزان فقط سه برابر تولیدات یک نیروگاه ذغالسنگی است. کشور
استرالیا 50درصد از سوخت نیروگاههای خود را از طریق ذغالسنگ تأمین میکند باتوجه
به مصرف بسیار بالای گاز در ایران که طی چند سال گذشته موجب شده در ماههای سرد سال
مجبور به قطع گاز نیروگاهها و اختصاص گاز مایع و مازوت به آنها شدیم لازم است با
توجه به ذخایر قابل توجه ذغالسنگ در کشور ساخت نیروگاههای با سوخت ذغالسنگ را
افزایش دهیم. براساس آمار ارائه شده توسط وزارت نیرو هماکنون میزان انرژی برق-
آبی مورد استفاده کشور نیز شش هزار مگاوات است و این درحالی است که ایران ظرفیت
تولید 20هزار مگاوات برق- آبی را داراست. هزینه نصب نیروگاههای بادی در کشور
باتوجه به این که این نوع نیروگاهها هماکنون با ظرفیت 660کیلووات توسط منابع
داخلی تولید میشوند، حدود یک هزار دلار به ازای هر کیلووات ظرفیت نصب شده است که
انتظار میرود با توسعه ساخت نیروگاههای بادی و افزایش تعداد توربینها، این هزینه
کاهش یابد. باتوجه به آلودگیهای زیست محیطی نیروگاههای حرارتی و هزینههای
جانبی این نیروگاهها مثل خط انتقال گاز نیاز به سرمایهگذاری قابل توجه در تولید
انرژیهای نو بهخصوص انرژی بادی کاملا مشهود است. راه استفاده از انرژیهای نو
تحقیقات وسیع، بومیسازی، ساخت در داخل و ظرفیتسازی است که تا 5سال دیگر میتوانیم
سهم قابل ملاحظهای از انرژی کشور را به انرژیهای نو تبدیل کنیم. شاید قیمت
تمام شده انرژی باد و انرژی خورشیدی در مقایسه با قیمت تمام شده سوختهای فسیلی
گرانتر باشد اما با توسعه این صنایع و بومی شدن کامل آنها هزینه تمام شده کاهش
خواهد یافت لذا سرمایهگذاری و حمایت از این بخش در مرحله اولیه و تحقیقاتی کاملاً
منطقی و لازم است. نیروگاههای بادی از نظر اقتصادی کاملاً توجیهپذیر هستند و
چنانچه برق تولیدی آنها به قیمت صادراتی خریداری شود این صنعت در کشور رشد و نمو
خواهد داشت. انرژی زمین گرمایی استفاده از حرارت زمین توسط انسان به زمانهای
بسیار دور برمیگردد، وقتی که انسانهای ماقبل تاریخ در جستوجوی پناهگاه در ته
غارها در گریز از سرمای یخبندان بودند، با دورشدن از سطح زمین خود را در پناه
تغییرات فصول قرار داده و در حقیقت از انرژی زمین گرمایی استفاده میکردند.
چشمههای آبگرم، چشمههای آب گرم جهنده و فوارههای بخار، صور نمایشی از گرمای
زمین هستند. که در هر زمان مورد استفاده مردمان بوده است و امروزه سعی در
بهرهبرداری از این انرژی به صورت مدرن و در اندازههای بیشتر است. چشمههای شناخته
شده با دمای بالا از مدتها پیش مورد بهرهبرداری قرار گرفته است، ولی اشکال عمده آن
وجود چشمههایی در نقاط کمیاب و مشخص از زمین است. در حقیقت دو نوع انرژی تشخیص
داده میشود، انرژیهای پایین، انرژیهای بالا. با وجود این مرز بین این دو به طور
آشکار مشخص نیست، ولی انرژی پایین آن دمایی است که تولید الکتریسیته با آن ممکن
نبوده یا عملا قابل استفاده نیست. مقادیر مساعد بین 120 تا 180 درجه سانتیگراد
نوسان میکند. توزیع دما در زیرزمین تابعی از دو فرآیند است؛ از یک طرف افزایش منظم
دما با عمق، نتیجه شار گرمای هدایت شده از داخل زمین به سمت سطح آن است. این گرما
که اساسا از مواد رادیواکتیو سنگها ناشی میشود، گرادیان زمین گرمایی یا افزایش دما
در واحد عمق حتی در ناحیهای با لایههای زمینی یا طبیعت متفاوت شار حرارتی تقریبا
ثابت و گرادیان به طور غیرقابل اغماض تغییر میکند. شناسایی این گرادیان در یک
ناحیه معین سبب ارزیابی دمای حاکم بر عمقی میشود که در آن سفره آبی قابل استخراج
وجود دارد.فرآیند دیگری که به توزیع دماها در زیرزمین حاکم است، همرفت یا جابجایی
است. خاک قابل نفوذ به جریان سریع آب در جهت قائم اجازه میدهد و به این دلیل همرفت
تولیدمیشود. این همرفت مخصوصا در مورد یک رگه بخار اهمیت دارد، از این انرژی زمین
گرمایی (با انرژی بالا) بسیار جالب برای تولید الکتریسیته استفاده میشود. انرژی
باد توربینهای بادی در مناطقی که دارای پتانسیل بادی مناسبی هستند مورد استفاده
قرار میگیرند. در گذشته برای این نوع توربینها طراحیهای زیادی وجود داشت اما
امروزه تقریبا تمام توربینهای ساخته شده از نوع هلندی سهپره هستند. در
توربینهای بزرگ امروزی پرهها کوچکتر هستند و آرامتر میچرخند که این باعث ایجاد
ایمنی بیشتر برای پرندگان و ایجاد زیبایی دیداری بیشتر می شود. با این حال هنوز هم
در برخی استفادههای ویژه از توربینهای قدیمی استفاده میشود. با پیشرفت علم طراحی
این توربینها به نحوی انجام میپذیرد که بتوان از آنها در مقیاسهای کوچک و در
مناطق با پتانسیل کم انرژی بادی برای کاربردهای خانگی هم بهره جست و برق تولیدی از
این روش را بتوان به عنوان کمکی هر چند کوچک در کاهش میزان تقاضای انرژی دانست و
این امر باعث میشود تا مصرفکنندههای قبلی انرژی حال به عنوان یک تولیدکننده توان
مطرح شوند. انرژی خورشید مولد یا باتری خورشیدی وسیلهای است که انرژی تابش
خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند که ممکن است برای تبدیل نوع جریان از DC
به AC نیازمند مبدل نیزباشد. این نوع مولدها از ماشینهای دوار برای تولید انرژی
الکتریکی استفاده نمیکنند. از انرژی خورشیدی به روش دیگری نیز برای تولید انرژی
الکتریکی استفاده میشود. برعکس باتریهای خورشیدی که انرژی تابشی را مستقیما به
انرژی الکتریکی تبدیل میکنند در صفحات گرمایی متمرکزکننده از انرژی تابشی برای گرم
کردن آب و به حرکت درآوردن یک توربین استفاده میشود. در این روش از صفحات مخروطی
شکل استفاده میشود این صفحات مخروطی نور را به سمت یک لوله محتوی یک سیال مثل روغن
هدایت میکنند و در نهایت از روغن گرم شده برای گرم کردن آب و چرخاندن توربین
استفاده میشود. یک نیروگاه از این نوع با گردآورهای سهموی خطی در نزدیکی شیراز در
حال ساخت میباشد. البته برای تولید انرژی الکتریکی از تابش خورشید روش دیگری نیز
وجود دارد، در این روش با تاباندن نور به کف یک حوضچه و گرم کردن آب کف حوضچه و با
استفاده از اختلاف دمای آب، انرژی الکتریکی تولید میشود. البته تعداد نیروگاههای
ساخته شده به این روش بسیار کم است. وابستگی شدید جوامع صنعتی به منابع انرژی،
به ویژه سوختهای نفتی و به کارگیری و مصرف بیرویه آنها سبب شده، این منابع که در
قرنهای متمادی در زیر لایههای زیرین زمین تشکیل شده، تخلیه شود. انرژیهای فسیلی
مانند نفت و ذغالسنگ پایانپذیر و تجدیدناپذیر هستند، اما انرژیهای نو یا جانشین
از جمله باد، آب و خورشید چنین نیستند.خورشید یکی از منابع مهم تجدیدناپذیر انرژی
است که به فناوریهای پیشرفته و پرهزینه نیاز ندارد و میتواند به عنوان یک منبع
مفید و تأمینکننده انرژی در بیشتر نقاط جهان بهکار گرفته شود. استفاده از این
انرژی برخلاف انرژی هستهای، خطری ندارد و برای کشورهای فاقد منابع انرژی زیرزمینی،
مناسبترین راه برای دستیابی به نیرو و رشد و توسعه اقتصادی است. هماکنون از انرژی
خورشیدی بهوسیله سیستمهای مختلف و برای اهداف گوناگون استفاده و بهرهگیری میشود
که مهمترین آنها سیستمهای فتوبیولوژیک، شیمی خورشیدی، گرمای خورشیدی، برق
خورشیدی، سیستمهای فتوشیمیایی، سیستمهای فتوولتاییک، سیستمهای حرارتی و برودتی
هستند. انرژی خورشیدی و یاری نسلهایی که در پی خواهند آمد نیروگاههای
خورشیدی که انرژی خورشید را به برق تبدیل میکنند، در آینده با مزیتهایی که در
برابر نیروگاههای فسیلی دارند، مشکل برق و تا حدودی مشکل کمآبی را بهویژه در
دوران تمام شدن نفت و گاز حل خواهند کرد و بهطور مسلم تأسیس و بهکارگیری برجهای
نیرو، زمینه لازم را برای خودکفایی و قطع وابستگی کشور فراهم خواهد کرد. تولید
برق بدون مصرف سوخت، نیاز نداشتن به آب فراوان، آلوده نکردن محیطزیست، استهلاک کم
و عمر زیاد از مزیتهای بارز برجهای نیرو و نیروگاههای خورشیدی نسبت به
نیروگاههای فسیلی و اتمی است. ادامه دارد
|