منابع قابل تجدید (انرژی‌های نو): منابع انرژی که هیچ وقت تمام نمی‌شوند و می‌توان همیشه از آن‌ها استفاده کرد.

انرژی‌های نو: چگونه خورشید، باد و آب هیچ‌وقت تمام نمی‌شوند؟

انرژی خورشید: منبع گرم و درخشان همیشگی

هر روز صبح، خورشید از خواب بیدار می‌شود و نور و گرمای خود را به زمین می‌دهد. خورشید مانند یک موتور بزرگ و بی‌پایان است که میلیون‌ها سال نوری به ما می‌فرستد. حتی اگر از انرژی خورشید خیلی هم استفاده کنیم، باز هم خورشید فردا صبح طلوع می‌کند و باز هم نور می‌دهد. به همین دلیل به انرژی خورشید، یک انرژی تجدیدپذیر یا «تمام‌نشدنی» می‌گوییم.

یک مثال ساده: فرض کنید یک صفحهٔ خورشیدی کوچک روی پشت بام مدرسه نصب کرده‌ایم. این صفحه نور خورشید را می‌گیرد و آن را به برق تبدیل می‌کند. با این برق می‌توانیم چراغ کلاس را روشن کنیم یا تبلت را شارژ نماییم. حتی در روزهای ابری هم مقداری نور به صفحه می‌تابد و برق تولید می‌شود. دانشمندان با استفاده از فناوری فتوولتاییک⁴ می‌توانند نور خورشید را مستقیماً به الکتریسیته تبدیل کنند.

انرژی باد: نیروی نامرئی اما همیشه حاضر

باد وقتی می‌وزد، درختان را تکان می‌دهد، پرچم را به حرکت درمی‌آورد و حتی می‌تواند یک قایق بادبانی را روی آب حرکت دهد. آیا می‌دانستید که از نیروی باد می‌توان برق هم تولید کرد؟ توربین‌های بادی بزرگ که شبیه آسیاب‌های بادی قدیمی هستند، پره‌های بلندی دارند. وقتی باد به پره‌ها می‌خورد، آن‌ها را می‌چرخاند و یک ژنراتور داخل توربین، این حرکت چرخشی را به برق تبدیل می‌کند.

باد هم مثل خورشید تمام نمی‌شود، چون هوای زمین همیشه در حال حرکت است. یک مثال ملموس: در مناطق نزدیک دریا، باد تقریباً همیشه می‌وزد. در کشور ما ایران، در شهرهایی مثل منجیل که باد خیلی می‌وزد، توربین‌های بادی زیادی ساخته شده است. برای اینکه ببینیم یک توربین چقدر انرژی می‌تواند تولید کند، از فرمول زیر استفاده می‌شود:

در این فرمول $\rho$ چگالی هوا، $A$ مساحت چرخش پره‌ها و $v$ سرعت باد است. یعنی هرچه باد تندتر بوزد، انرژی بیشتری به دست می‌آید.

انرژی آب: نیروی روان و پایان‌ناپذیر رودخانه‌ها

آب رودخانه‌ها همیشه در حال حرکت است. وقتی آب از بلندی به پایین می‌ریزد، انرژی زیادی دارد. انسان‌ها از قدیم از این انرژی برای به حرکت درآوردن چرخ‌های آسیاب استفاده می‌کردند تا گندم را آرد کنند. امروزه سدهای بزرگ می‌سازیم. آب پشت سد جمع می‌شود و سپس از راه دهانه‌های مخصوص با فشار زیاد پایین می‌ریزد و توربین‌های بزرگ را می‌چرخاند. به این نیروگاه‌ها، نیروگاه برق آبی می‌گوییم.

انرژی آب هم تمام نمی‌شود، چون چرخهٔ آب در طبیعت همیشه ادامه دارد. باران می‌بارد، رودخانه‌ها پر می‌شوند و آب دوباره به دریاها می‌رود. یک مثال ساده: تصور کنید یک اسباب‌بازی آبی دارید که با ریختن آب روی پره‌هایش، چراغ کوچکی روشن می‌کند. این دقیقاً همان کاری است که نیروگاه برق آبی انجام می‌دهد، فقط در مقیاس خیلی بزرگ‌تر.

کاربردهای روزمره و مثال‌های عینی از انرژی‌های نو

حتماً در خانه یا مدرسه وسایلی دیده‌اید که با انرژی خورشید کار می‌کنند. مثلاً برخی از چراغ‌های باغچه، روی خود یک صفحهٔ سیاه کوچک دارند که در روز از خورشید انرژی می‌گیرد و شب ها بدون نیاز به برق شهری روشن می‌ماند. همچنین در برخی از کشورها، اتوبوس‌های خورشیدی و دوچرخه‌های برقی با باتری‌های شارژ شده از خورشید یا باد حرکت می‌کنند.

در مناطق روستایی که دسترسی به برق دشوار است، از پنل‌های خورشیدی روی پشت بام خانه‌ها استفاده می‌شود تا برق روشنایی و یخچال تأمین شود. حتی چراغ‌های راهنمایی و تابلوهای اطلاعاتی بزرگراه‌ها هم گاهی از صفحات خورشیدی تغذیه می‌کنند. انرژی باد هم فقط به توربین‌های بزرگ محدود نیست؛ آسیاب‌های بادی کوچکی وجود دارند که می‌توانند یک پمپ آب را در مزرعه به کار بیندازند.

چالش‌های مفهومی: پرسش و پاسخ درباره انرژی‌های نو

پاورقی‌ها

¹ انرژی خورشیدی (Solar energy): انرژی نوری و گرمایی که از خورشید به زمین می‌رسد و قابل تبدیل به برق یا گرما است.

² انرژی باد (Wind energy): انرژی جنبشی ناشی از حرکت توده‌های هوا که با توربین به برق تبدیل می‌شود.

³ انرژی آب (Hydropower): انرژی پتانسیل یا جنبشی آب روان که در نیروگاه‌های برق آبی به الکتریسیته تبدیل می‌شود.

⁴ فناوری فتوولتاییک (Photovoltaic technology): روشی که در آن صفحات مخصوص، نور خورشید را مستقیماً به جریان برق تبدیل می‌کنند.