کتاب انرژی و تاثیر آن بر اقتصاد جهانی

فهرست
عنوان صفحه
مقدمه 7
فصـل اول 13
مفاهیم و کلیات 13
انرژی خورشیدی 13
انرژی باد 16
سیستم‌های بادی 17
توربین بادی 21
انرژی هیدروالکتریک یا برقآبی 22
انرژی زمین گرمایی 22
کاربرد انرژی زمین گرمایی در مناطق مناسب 23
مکانهای مناسب انرژي زمين گرمايي 23
استفاده از انرژي زمين گرمايي 24
انرژی جزر و مد 25
تولید انرژی پاک با استفاده از جاذبه ماه 26
زیان ناشی از تولید انرژی جزر و مد ماه 27
زیست توده 29
انرژی امواج 29
پیل سوختی 30
انرژیهای تجدیدناپذیر و انواع آن 31
تعریف اقتصاد 33
علم اقتصاد 33
کار و تجارت 34
مشوق‌ها و ارزش‌های شخصی 34
اقتصاد کلان 34
اجزای اقتصاد کلان 35
مطالعه‌ی اقتصاد کلان 35
تاریخچه‌ی اقتصاد کلان 36
اقتصاد خرد 36
اجزای اقتصاد خرد 36
فایده‌ی اقتصاد خرد 37
روش‌های اقتصاد خرد 37
تعریفی از ارزش اقتصادی در گذر زمان 38
مرکانتیلیست‌ها یا سوداگرایان (۱۶۲۳ تا ۱۶۸۷ و ۱۶۴۸ تا ۱۷۱۲) 38
فیزیوکرات‌ها (۱۶۹۴ تا ۱۷۷۴) 39
کلاسیک‌ها 40
نئوکلاسیک‌ها 41
گمراهی در تشخیص ارزش 41
چرخه بی‌نهایت در اقتصاد بخش مالی 42
وزن بخش مالی 43
مالی‌سازی اقتصاد 43
نیاز به یک اقتصاد ارزش‌بنیان 44
اقتصاد جهانی 44
جهانی شدن اقتصاد 45
شاخصهای جهانی شدن 51
شاخصهای ترکیبی 51
شاخص‌های غیرترکیبی 52
پیامدهای نهایی جهانی شدن 54
ابعاد جهانی شدن 56
خصوصیات جهانی شدن اقتصاد 57
سازمان‌های اقتصادی مهم جهانی 58
اقتصاد سبز 59
تفاوت اقتصاد سبز و اقتصاد بوم شناسی 63
پنج اصل اقتصاد سبز 63
فصـل دوم 67
سیاست‌های زیست‌محیطی 67
تولید برق از انرژی‌های تجدیدپذیر 67
خرید تضمین شده برق تولیدی 68
تعیین سهم انرژیهای نو از سبد انرژی کشور 68
اعتبار مالیاتی تولید برق 68
تاسیس صندوقهای ویژه انرژی‌های تجدیدپذیر 69
برگزاری مناقصات عمومی 69
شبکه میترینگ 69
سرمایه گذاری مستقیم دولت 70
سیستمهای انرژی خورشیدی تولید برق 70
ضرورت سرمایه گذاری در انرژی خورشیدی 71
انرژی بادی و ظرفیت‌های منصوبه موجود 71
منافع ملی و جهانی کشور از استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر 72
انتقال تکنولوژی به کشورهای در حال توسعه 72
روشهای استفاده از اتلاف گرمای خروجی ناشی از تولید انرژی 73
تغییرات جوی و ضرورت تولید انرژی‌های نوین 74
راهكارها، راهبردهای توسعه انرژي‌هاي تجديدپذير در کشور 75
استفاده از ابزارها در چهارچوب قانون 76
توسعه تكنولوژي‌های روز انرژی تجدیدپذیر در کشور 77
افزايش دانش و علوم مرتبط با ظرفيت‌سازي، آموزش بخشهای تولیدی 77
توسعه انرژي‌هاي تجديدپذير و تاثیر آن در ابعاد اقتصادی و اجتماعی 78
توسعه انرژی‌های نو و سیاستهای جهانی و نقش آن در کشور 79
الزامات توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر در ایران 80
چالش‌هاي موجود انرژي‌هاي تجديدپذير در ايران 81
ضرورت توجه ویژه به انرژی‌های تجدیدپذیر در ایران 83
جمع بندی فصل دوم 83
فصـل سوم 85
تاثیر انرژی بر اقتصاد 85
اقدامات زیست محیطی اروپا در حوزه پتروشیمی 87
اقتصاد انرژی 91
ایالات متحده آمریکا 93
چین 96
ژاپن 96
آلمان 106
ترکیه 106
روسیه 108
مصرف انرژي در روسيه 108
گاز طبيعي 110
تاثیر کاهش قیمت نفت بر اقتصاد روسیه 114
تاثیر نفت در سیاست خارجی روسیه 118
منـابع و مآخـذ 123
منابع فارسی 123
منابع غیر فارسی 124

یكی از منبع‌های انرژی پایان ناپذیر خورشید است. انرژی‌هایی كه زمین از خورشید دریافت می‌كند بسیار زیاد است در هر ثانیه، هر متر مربع زمین حدود ۱۳۶۷ ژول انرژی از خورشید دریافت می‌کند. بخشی از انرژی خورشید صرف گرم كردن زمین و اجسام‌ روی آن می‌شود. بخش دیگری برای فتوسنتز در گیاهان استفاده می‌شود. یكی از راه‌های بهره‌گیری از این انرژی، آب گرم کن‌های با دمای كم است كه می‌توان از آن‌ها در منزل استفاده كرد. همچنین می توان انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل کرد و از برق حاصل برای کلیه مصارف خانگی و صنعتی بهره گرفت.
انرژی خورشیدی شامل دو جنبه انرژی گرمایی و انرژی نورانی می‌باشد. از جنبه نورانی انرژی خورشیدی، به وسیله سیستم‌های فتوولتائیک در مقیاس‌های بزرگ و کوچک برق تولید می‌شود و از جنبه گرمایی انرژی خورشید در مقیاس بزرگ نیروگاهی به منظور تولید برق و در مقیاس کوچک به منظور تأمین گرمایش به شکل آبگرمکن و اجاق خورشیدی استفاده می‌شود. در ادامه به بررسی نیروگاه‌ها و تجهیزاتی که از انرژی گرمایی خورشید استفاده می‌کنند، پرداخته خواهد شد:
1- نیروگاه سهموی خطی
در این نیروگاه با عبور دادن آب از خط کانونی آینه‌های سهموی، دمای آن را بالا برده تا به جوش برسد. سپس از بخار آب حاصل برای به چرخش درآوردن توربین استفاده می‌شود.
2- نیروگاه خورشیدی برجی
دراین نیروگاه، تعداد زیادی آینه تخت به صورتی تنظیم شده‌اند که نور خورشید را در بالای برج متمرکز می‌کنند. به این ترتیب، از انرژی خورشید برای به جوش آوردن آب و چرخش توربین استفاده می‌شود.
3- کوره خورشیدی
در این نیروگاه، آینه مقعر یا تعدادی آینه که به شکل آینه مقعر کنار هم قرار گرفته‌اند، نور خورشید را در کانون متمرکز می‌کنند و دمای بالا حاصل می‌گردد.
4- دیش‌های استرلینگ
از انرژی گرمایی خورشید به منظور راه اندازی موتور‌های استرلینگ نیز می‌توان استفاده نمود. به این منظور، دیش‌هایی طراحی شده اند که انرژی خورشیدی را در یک نقطه متمرکز می‌نمایند. در نقطه کانونی آن دیش‌ها، موتور‌های استرلینگ قرار داده می‌شود. به این ترتیب انرژی لازم برای به حرکت در آوردن موتور استرلینگ از طریق انرژی خورشیدی تأمین می‌گردد.
5- نیروگاه دودکش‌ خورشیدی
در استفاده‌ای متفاوت از انرژی گرمایی خورشیدی، می‌توان به دودکش‌های خورشیدی اشاره نمود. مطابق شکل، در این نیروگاه سطحی برای جذب گرمای خورشید (کلکتور) و دودکشی با ارتفاع بلند وجود دارد. کلکتور، گرمای خورشید را جذب و به هوای داخل خود انتقال می‌دهد و به علت همرفت طبیعی سیالات، هوای گرم در داخل برج به سمت بالا می‌رود. به دلیل بالا بودن ارتفاع برج (حدود 1 کیلومتر) سرعت باد به شدت زیاد می‌شود. در این برج توربین‌هایی تعبیه شده است که باد با سرعت زیاد آن‌ها را به چرخش در می‌آورد و از چرخش آن‌ها برق تولید می‌شود.
از انرژی گرمایی خورشیدی فقط در مقیاس نیروگاهی استفاده نمی‌شود. از نمونه تجهیزاتی که در اندازه کوچک از انرژی گرمایی خورشید استفاده می‌کنند، می‌توان به آبگرمکن و اجاق خورشیدی و غیره اشاره نمود. در ادامه به بررسی برخی از این تجهیزات پرداخته خواهد شد.
الف- اجاق خورشیدی
انرژی خورشید توسط یک آینه در محور کانونی آن متمرکز می‌شود. به منظور پخت غذا، فضایی برای قرار دادن مواد غذایی در نقطه یا محور تمرکز نور خورشید قرار داده شده است.
ب- آبگرمکن خورشیدی
نوع دیگر استفاده از انرژی گرمایی خورشید به صورت آبگرمکن خورشیدی می‌باشد. به طور کلی آبگرمکن‌های خورشیدی دارای یک کلکتور می‌باشند که انرژی گرمایی خورشید را جذب کرده و به آب انتقال می‌دهد. از انواع کلتورهای آبگرمکن خورشیدی می‌توان به کلکتورهای لوله‌ای و تخت اشاره نمود.
کلکتور تخت از دو جز اصلی سطح جاذب و لوله‌های انتقال آب تشکیل شده است که سطح جاذب به صورت صاف و مسطح می‌باشد و لوله‌ها از پشت به این سطح اتصال دارند؛ اما در کلکتور‌های لوله‌ای سطح جاذب دور هر لوله پیچیده شده است. به همین جهت، هنگامی که خورشید به صورت مایل می‌تابد، در کلکتور تخت بخش بیشتر از کلکتور لوله‌ای نور خورشید بازتابیده می‌شود اما در کلکتور لوله‌ای، زاویه تابش خورشید به لوله‌ها در طول روز یکسان است؛ بنابراین، بازده کلکتور‌های لوله‌ای بیشتر از کلکتورهای تخت می‌باشد.
کلکتور‌های آبگرمکن‌های خورشیدی، ظرفیت‌های مشخصی دارند و حجم مشخصی از آب را تا دمای معینی گرم می‌کند. این میزان به حجم و تعداد لوله‌های آبگرمکن بستگی دارد. البته با سری کردن کلکتور‌های آبگرمکن‌های خورشیدی می‌توان آب را به دمای بالاتر رساند.
آبگرمکن‌های خورشیدی به دو دسته مستقیم و غیر مستقیم، دسته بندی می‌شوند. در آبگرمکن‌های مستقیم آب مصرفی در کلکتور جاری، گرم و راهی مصرف می‌شود؛ اما در آبگرمکن‌های غیرمستقیم، از یک سیال واسط برای گرم کردن آب مصرفی استفاده می‌گردد. یکی از معایب آبگرمکن‌های خورشیدی مستقیم، جرم گرفتن کلکتور می‌باشد. از طرفی مقداری از انرژی گرمایی هنگام انتقال به آب مصرفی، تلف می‌شود.
به‌طور کلی در آبگرمکن‌های خورشیدی، به منظور استفاده از آب گرم هنگام عدم بهره‌مندی از خورشید، آب گرم شده در مخزن نگهداری می‌شود. در برخی آبگرمکن‌های خورشیدی، مخزن آب بالای کلکتور نصب شده و آب گرم به صورت همرفت طبیعی در این مخزن ذخیره می‌شود. به این آبگرمکن‌ها، ترموسیفون گفته می‌شود.
در آبگرمکن‌های خورشیدی غیر مستقیم در صورتی که مخزن آبگرمکن خورشیدی در فضایی مجزا نصب شود، به منظور فراهم کردن نیروی لازم برای جریان سیال در کلکتور از پمپ استفاده می‌شود. به همین علت به این آبگرمکن‌ها، تحت فشار نیز می‌گویند.
در آبگرمکن‌های خورشیدی به منظور استفاده از آب گرم هنگام عدم بهره مندی از خورشید، از سیستم پشتیبانی (هیتر) استفاده می‌شود. همچنین برای کنترل سطح آب، پر شدن مخزن، تعدیل دمای آب مصرفی و غیره از تجهیزاتی مانند کنترل پنل، شناور، شیر برقی و غیره استفاده می‌شود.
انرژی باد
می‌دانیم خورشید به زمین، به طور یکنواخت نمی‌تابد. همچنین ضریب جذب تابش، در همه نقاط سطح زمین یکسان نیست. این امر باعث می‌شود گرمای بازتاب شده از نقاط مختلف سطح زمین متفاوت باشد. از طرفی اجسام موجود در سطح زمین ظرفیت گرمایی مختلفی دارند، به همین علت مقدار گرمای جذب شده هنگام روز در نقاط سطح زمین یکسان نیست. گرمای ذخیره شده در زمین، هنگام شب آزاد و با هوای روی سطح زمین مبادله می‌شود؛ بنابراین، دمای هوای سطح زمین در همه نقاط برابر نمی‌باشد. اختلاف دما در جو باعث تغییر حجم هوا و در نتیجه به وجود آمدن اختلاف فشار می‌شود. این اختلاف فشار در هوا باعث می‌شود جریان‌های هوایی و باد به وجود بیاید. جریان در هوا انتقال انرژی را به دنبال دارد. به انرژی انتقال یافته در جریان‌های هوایی، انرژی بادی گفته می‌شود.
در زمان گذشته دریانوردان از انرژی بادی برای به حرکت در آوردن کشتی‌ها و قایق‌های بادبانی خود استفاده می‌کردند. برخی دیگر از این انرژی، در مزارع برای به حرکت در آوردن آسیاب‌های بادی برای آسیاب کردن غلات از انرژی بادی بهره‌ می‌گرفتند. با پیشرفت علم در جهان، کاربردهای قدیم انرژی بادی کم‌رنگ‌تر شده است و انرژی مورد نیاز کشتی‌ها و آسیاب‌ها از برق تأمین می‌شود. امروزه از انرژی بادی برای به چرخش درآوردن توربین‌های بادی استفاده و به وسیله آنها برق تولید می‌شود.
از انرژی باد می‌توان برای تولید الكتریسیته، آسیاب كردن آرد در آسیاهای بادی، بیرون آوردن از چاه و … استفاده كرد. در هر نیروگاه بادی كه برای تولید الكتریسیته ایجاد شده است، حدود ۴۰ تا ۱۰۰ توربین بادی وجود دارد. از جمله مشكل‌های این توربین‌ها می‌توان ایجاد سرو صدای زیاد و خراب كردن منظره‌ها نام برد.
منبع باد از جمله منابع تجدیدپذیر می‌باشد. این منبع برای محیط زیست آلودگی تولید نمی‌کند و رایگان است. اگرچه برخی استفاده از توربین باد را موجب آلودگی صوتی و مزاحمت برای پرندگان می‌دانند؛ اما این آسیب از آسیب‌های سوخت‌های فسیلی بسیار کمتر است. علاوه بر این، با نصب توربین‌های بادی در مکان درست می‌توان آسیب‌های ناشی از آن را تا حد زیادی کاهش داد؛ اما باید در نظر داشت، یکی از مشکلات اجتناب‌ناپذیر انرژی بادی تغییر در میزان سرعت وزش باد است.
با وجود تمام این ویژگی‌ها، اکثر کشورهای جهان از جمله ایران به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر مانند انرژی بادی روی آورده‌اند. به طوری که پیش‌بینی شده با نرخ رشد سرمایه‌گذاری در زمینه انرژی‌های نو، در سال 2050 میلادی، یک سوم برق مصرفی جهان از انرژی بادی تامین خواهدشد.
سیستم‌های بادی
پس از شروع انقلاب صنعتی و اختراع ماشین آلات صنعتی، فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی رواج بیشتری پیدا کرد و در نتیجه سوخت‌های فسیلی بیش از اندازه مورد استفاده قرار گرفتند. این امر سبب افزایش گازهای گلخانه‌ای نظیر کربن دی اکسید در جو و گرمایش جهانی شد که در حال حاضر این پدیده به یکی از مشکلات حائز اهمیت جامعه بشری تبدیل شده است.
امروزه برای کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی به استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر روی آورده شده است. یکی از منابع تجدیدپذیر که امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است، منبع باد است.
از انرژی باد به وسیله توربین بادی می‌توان برق تولید نمود. با به چرخش در آمدن توربین بادی، انرژی توسط توربین به ژنراتور انتقال یافته و باعث به چرخش درآمدن آن و در نتیجه تولید برق AC می شود. برق تولیدی حاصل از توربین بادی معروف به AC کثیف می‌باشد؛ زیرا با توجه به نوسان در وزش باد، برق تولید شده در توربین بادی از نظر فرکانس و ولتاژ برای استفاده نامناسب است. برای حل این مشکل، برق تولیدی توربین بادی به برق DC تبدیل می‌شود. این عمل توسط کنترلر بادی انجام می‌پذیرد.
از طرفی برق مورد نیاز مصرف در ایران معمولاً به صورت برق AC، (230)220 ولت و 50 هرتز تک فاز یا (400) 380 ولت 50 هرتز سه فاز می‌باشد؛ بنابراین، برای استفاده از انرژی بادی به صورت برق مصرفی مناسب، باید از تجهیزاتی از جمله توربین بادی، کنترلر بادی و غیره استفاده شود که به مجموعه این تجهیزات سیستم بادی گفته می‌شود.
سیستم‌های بادی به دو صورت مستقل از شبکه و یا متصل به شبکه نصب می‌شوند.
سیستم‌های تولید برق مستقل از شبکه ، به منظور استفاده در مناطق بدون دسترسی به شبکه برق رسانی طراحی شده‌اند. سیستم‌های بادی مستقل از شبکه به وسیله توربین باد، انرژی بادی را به برق تبدیل می‌کند. از طرفی شدت وزش باد و در نتیجه انرژی ورودی به سیستم بادی نیز ثابت نیست. به همین علت، انرژی بادی را برای مواقع کمبود انرژی باد، به صورت DC در باتری ذخیره می‌گردد.
اگرچه ولتاژ DC برای مصرف کننده‌های DC قابل استفاده است؛ اما مصرف کننده‌ها عمدتاً با ولتاژ 220 ولت 50 هرتز تک فاز کار می‌کنند. تبدیل برق DC به برق AC، توسط اینورتر انجام می‌گیرد اینورتر مورد استفاده در سیستم‌های Off-Grid، باید از نوع مستقل از شبکه باشند.
در صورت بروز هر گونه مشکل در نحوه اتصال کابل‌ها، امکان اتصال کوتاه، عبور جریان زیاد، سوختن کابل‌ها و غیره وجود دارد که منجر به آتش سوزی یا آسیب رسیدن به قطعات خواهد شد. برای جلوگیری از این حوادث، سر راه کابل‌های اصلی فیوز قرار داده می‌شود. هنگام عبور جریان بیش از اندازه از کابل، فیوز مدار را قطع کرده و مانع از آسیب دیدگی قطعات و کابل‌ها خواهد شد.
نوع دیگری از سیستم‌های تولید برق، سیستم‌های متصل به شبکه (On-Grid) است. در این سیستم‌ها، برق تولیدی با شبکه برق رسانی شهری، موازی و به آن تزریق می‌شود. یکی از نکات حائز اهمیت در سیستم‌های On-Grid آن است که برق تولیدی، با نرخ‌های تعیین شده توسط سازمان انرژی‌های نو ایران (سانا) به دولت فروخته می‌شود.
در سیستم‌های بادی متصل به شبکه، ابتدا کنترلر بادی، برق AC کثیف تولید شده توسط توربین بادی را به DC تبدیل می‌کند. برای اتصال به شبکه برق رسانی باید از اینورترهای On-Grid استفاده نمود تا از نظر فرکانس، ولتاژ و تعداد فاز با شبکه برق رسانی یکسان شود. اینورترهای متصل به شبکه از نظر ورودی با ولتاژ بالاتر و محدوده بزرگتری کار می‌کنند و خروجی آن ها (230) 220 ولت 50-60 هرتز تک فاز یا (400) 380 ولت 50-60 هرتز سه فاز می‌باشد.
برای اتصال برق خروجی اینورترهای On-Grid به شبکه برق سراسری، لازم است اینورتر خود را با شبکه منطبق کند. در غیر این صورت، باعث به وجود آمدن اختلاف پتانسیل الکتریکی با شبکه و در نتیجه اتصال کوتاه و خسارت خواهد شد؛ بنابراین، نمونه­ای از برق شبکه به اینورتر وارد شده و برق خروجی از اینورتر با این نمونه از شبکه تطبیق پیدا می‌کند. این برق از طریق همان کابل، راهی تابلو توزیع و سپس شبکه برق سراسری شده و از شبکه به مصرف کننده­ انتقال داده می­شود.
در صورت قطع برق ورودی به اینورترهای On-Grid، تولید آن متوقف خواهد شد؛ زیرا نمونه‌ای از برق شبکه که اینورتر خود را با آن انطباق داده است، از بین می‌رود. علاوه بر این، هنگام خرابی شبکه و قطع برق، تولید اینورتر، می­تواند برای تعمیرکار خطر و آسیب دیدگی ایجاد کند.