نیاز جهان به انرژی تا سال ۲۰۳۵ تا ۳۳ درصد افزایش پیدا خواهد کرد. کربون مونواکیسید که توسط ما به جو وارد می شود تا سال ۲۰۳۵ بیست درصد افزایش خواهد داشت. اما سرمایه گذاری روی انرژی جایگزین شونده در سال پیش تا ۲۶۰ میلیارد دلار افزایش داشته و این خودش ۲٫۳ میلیون موقعیت شغلی تولید کرده است. سازمان ملل متحد فشار های زیادی به دولت ها برای پیشرفت در زمینه انرژی تمیز و جایگزین شونده می آورد و امیدوار است تا سال ۲۰۳۰ جهان از انرژی تمیز استفاده کند.

سوخت بیولوژیکی

مواد اورگانیکی که در گیاهان و جانوران وجود دارد را استخراج شده و به الکتریسیته، سوخت حمل و نقل و مواد شیمیایی تبدیل می شود. روزانه میزان بیشتری از انرژی اورگانیک یا بایوفیول در جهان تولید و استفاده می شود. سوخت گیاهی و بیولوژیکی تجدید پذیر می تواند ۴ برابر نیاز فعلی جهان به الکتریسیته را تا سال ۲۰۵۰ تامین کند.

انرژی زمین گرمایی

از گرما و انرژی طبیعی داخل زمین برای تولید الکتریسیته استفاده می شود. منابع انرژی جایگزین شونده و پتانسیل انرژی تولید شده توسط زمین می تواند ۱۵ برابر کل نیاز الکتریسیته امروزه جهان باشد. کشور کنیا در تلاش است تا ۳۱ درصد الکتریسیته مورد نیاز خود را توسط انرژی زمین گرمایی تا سال ۲۰۳۱ تامین کند.

انرژی بادی

انرژی باد توسط توربین های بزرگ جذب شده و به الکتریسیته تبدیل می شود. تا سال ۲۰۳۰ تکنولوژی استفاده از باد می تواند ۹ درصد الکتریسیته جهان را تامین کند. تقریبا ۲۰ درصد الکتریسیته کشور دانمارک توسط انرژی بادی تولید می شود.

انرژی آبی

استفاده از انرژی حرکتی آب تحت فشار پشت سد ها و تبدیل آن به الکتریسیته است پتانسیل استفاده از انرژی آبی ۴۰۰% تولیدات فعلی است. سد های هیدروالکتریکی کشور برزیل ۸۳ درصد الکتریسیته این کشور را به صورت منابع انرژی جایگزین شونده تامین می کنند.

انرژی خورشیدی

خورشید زمین را با ۱۰۰۰۰ برابر انرژی مورد نیار کل جهان بمباران می کند و می توان از این منبع بزرگ انرژی استفاده کرد. پنل های خورشیدی از سال ۲۰۰۰ تا الان ۴۰ درصد بیشتر شده اند.

به نظر شما می توانیم سوخت فسیلی را با منابع انرژی جایگزین شونده عوض کنیم؟

سالها است که با این سوال درگیر هستیم و تا به امروز فقط ۱۳ درصد نیاز انرژی جهان از منابع انرژی جایگزین شونده تامین می شود. اما رسیدن به ۱۰۰ درصد نیاز به منبع انرژی جایگزینی دارد که هم کم هزینه باشه و هم در دسترس باشد. این موارد یک چالش خیلی بزرگ درست می کند. حتی اگه کلا سیاست قضیه رو دور بریزی و فقط روی علم و مهندسی این قضیه تمرکز کنید. انرژی استفاده شده در جهان به نوبه خود یک سیستم پیچیده از مشکلات است که هر کدوم راه حل خودشونو لازم دارند.

اما اینجا روی ۲ نیازمندی برق و سوخت مایع  تمرکز می کنیم. برق اسانسور ها و تلویزیون ها و دستگاه های مختلف کوچک و بزرگ زندگی ما را روشن می کند و در عین حال سوخت های مایع نقش خیلی مهمی در تمامی سیستم حمل و نقل ما بازی می کنند.

آیا می توان برق رو با منابع انرژی جایگزین شونده تامین کرد؟

خبر خوب این که در مورد برق، تکنولوژی ما به اندازه ای رشد کرده که بتوانیم هر آنچه نیاز داریم از خورشید بدست آوریم. خورشید در هر لحظه ۱۷۳ هزار هزار میلیارد وات انرژی به سمت زمین می فرستد که تقریبا ۱۰۰۰۰ برابر نیاز فعلی ما هست. گفته شده که سطحی به مساحت صد ها هزار کیلومتر لازمه که کل انرژی برق مورد نیاز جهان رو تامین کند.

 چگونه بازدهی را ۱۰۰ درصد کنیم:

برای حداکثر کردن بازدهی این کار، باید این صفحه های خورشیدی را در جایی قرار دهیم که کل سال آفتابه. مثل صحرا ها اما صحرا ها معمولا از شهر های بزرگ دور هستند. شهر هایی که نیاز زیادی به انرژی دارند. انواع دیگری از منابع انرژی جایگزین شونده وجود داره مثل  هیدرو الکتریک(آب)، جیو ترمال(حرارت زمین) و بایو مَس که سوخت بیولوژیکی گیاهی هستد. اما این منابع انرژی جایگزین هم محدودیت هایی مثل در دسترس بودن و محل قرار گیری یا همان لوکیشن را دارند. در تئوری، شبکه گسترده ای از تیر های برق و سیم های بلند به ما این اجازه رو میدهدکه انرژی را از جایی که تولید می شود به جایی که مورد نیاز است منتقل کنیم. اما ساخت همچین سیستمی یک فاکتور هزینه نجومی دارد! ما می تونیم هزینه رو با اختراع تکنولوژی های جدید برای جذب انرژی پایین بیاوریم. اما سیستم حمل و نقل انرژی هم باید تغییر بزرگی کند. مواد استفاده شده در سیم های برق امروزی، ۶ تا ۸ درصد انرژی منتقل شده را به دلیل اصطحکاک از دست می دهند. پس سیم های طولانی تر یعنی انرژی از دست رفته بیشتر. ابر کنداکتور ها شاید جوابی برای این مساله باشند. این مواد انرژی را بدون هدر رفتن منتقل می کنند. اما متاسفانه عملکرد آن ها در دماهای پایین بیشتر است. که خود این نیاز به انرژی دارد و مشکل جدیدی به وجود می آورد. برای گذشتن از این مشکل، ما باید کنداکتور های بهتری اختراع کنیم که در دمای اتاق هم عملکرد خوبی داشته باشند.

سوخت های مایع 

علم می گوید باید منابع انرژی جایگزین شونده را طوری طراحی کنیم که بتوانیم در حرکت از این انرژی جایگزین شونده استفاده کنیم. اخیرا توانستیم باتری های لیتیوم آیون تولید کنیم که هم وزن کمی دارند و هم انرژی زیادی در خود ذخیره می کنند. اما حتی بهترین این باتری ها میزان ۲٫۵ مگاژول در کیلوگرم انرژی در خود ذخیره می کند که تقریبا ۲۵ برابر کمتر از میزان انرژی در یک کیلوگرم از بنزین می باشد. برای مقرون به صرفه بودن، خودرو ها باید میزان بیشتری انرژی را بدون هزینه اضافه در خود ذخیره کنند. این چالش برای وسایل نقلیه بزرگتر مثل کشتی یا هواپیما بزرگتر هم می شود. یک هواپیمای مسافربری برای یک سفر کامل بر اقیانوس اطلس، نیاز به یک باتری به وزن ۱۰۰۰ تُن دارد. پس این نوع سوخت هم نیازمند اختراع موادی است که هم بازدهی بیشتری داشته باشند، هم هزینه کمتر و هم انبار سازی راحت تر.

آیا راه حلی برای جایگزین کردن سوخت فسیلی با انرژی جایگزین شونده وجود داره؟

یکی از راه حل های ممکن این است که بتوانیم انرژی خورشید را به انرژی شیمیایی تبدیل کنیم. این فرآیند در آزمایشگاه ها در حال بررسی است اما هنوز بازدهی کافی برای عرضه به بازار جهانی را ندارد. برای یافتن راه حل این مشکلات ما نیاز به خلاقیت، نوآوری و سرمایه گذاری کلان داریم. جایگزین کردن سوخت فسیلی با منابع انرژی جایگزین شونده یک پروسه پیچیده از نوآوری های تکنولوژیکی، اقتصادی و سیاسی هستند. اولویت های روبرو شدن با این چالش بزرگ، به فرضیه هایی که باید برای حل کردن همچین مشکل چند لایه ای داشته باشیم، بر می گردد. اما دلیل های قانع کننده ای وجود داره که ما باید امیدوار باشیم که به این نقطه خواهیم رسید. دانشمندان سرشناس جهانی برای حل این مشکل شب و روز زحمت می کشند و نوآوری های زیادی تولید کرده اند و حتی دولت ها و شرکت های بزرگ هم سرمایه گذاری های زیادی برای استفاده بهینه از منابع انرژی جایگزین اطراف ما کرده اند. به امید روزی که بدون ایجاد آلودگی بتوانیم از منابع انرژی جایگزین شونده طوری استفاده کنیم که هم کم هزینه باشه و هم در اختیار کل مردم جهان به صورت یکسان و عادلانه باشد.