◄ انرژی‌ های تجدید پذیر و حمل و نقل/ بخش نخست

مقدمه: در این مجموعه نوشتارها که چکیده‌ ده ها مقاله‌ علمی خارجی درباره‌ انرژی‌ های تجدیدپذیر و حمل‌ و نقل است، به بررسی وضع موجود، روند سرمایه گذاری ها در تحقیق و توسعه، برنامه‌ های میان و بلند مدت کشورها و شرکت ها چند ملیتی پرداخته می‌شود. ابتدا در این رابطه ذکر چند مطلب ضروری به نظر می‌رسد:

1- در قرن بیستم انواع انرژی های مصرفی وسایل نقلیه، تغییرات محدودی داشته‌ اند. تحولاتی چون تولید بنزین (با و سپس بدون) سرب، بهبود کیفی انواع بنزین و نفت گاز و همچنین افزایش بازدهی موتورهای احتراق داخلی از طریق هزاران نوآوری های ریز و درشت اتفاق افتاده است. تنها تحول بزرگ در موتورهای احتراق داخلی، ساخت توربین های گازی و موتورهای جت در دهه‌ چهارم قرن پیش بوده که در صنعت هوایی و دریایی تأثیرات شگرفی برجای گذارد. از طرف دیگر بدنه‌ وسایل نقلیه به سمت آیرودینامیکی و کیفیت سایر تجهیزات جانبی هم بهبود یافته‌ اند. با این وجود در تمامی این دوران طولانی، بنزین و نفت گاز و موتورهای احتراق داخلی تقریباً ثابت باقی ماندند.

2- ولی در قرن 21 ، عوامل بسیار خطرآفرین گرمایش زمین و هزینه‌ های سرسام‌ آور آلودگی های زیست محیطی، علاوه بر ایجاد تحولات اساسی در نوع منابع و نحوه‌ تولید انرژی‌ ها، پارادایم حمل‌ و نقل را هم به کلی عوض کرده است. مانع اولیه، به صرفه رساندن انرژی های تجدیدپذیر بوده که با سرمایه‌ گذاری های فراوان در شرف به بار نشستن است. طیف گسترده‌ ای از انواع انرژی‌ های تجدید پذیر، نحوه‌ تولید و تبدیل، ذخیره‌ سازی و انتقال، سطح دسترسی و غیره مطرح بوده که موانع فناوری آنها به لحاظ فنی و مهندسی بعضاً رفع شده و به کار گرفته شده‌ اند.

3- دو منبع عمده‌ تولید انرژی تجدیدپذیر، فعلاً انرژی های خورشیدی و بادی هستند. البته انرژی هایی چون بیوگاز و همجوشی (گداخت) هسته‌ای را هم نباید نادیده گرفت. انرژی های دیگری هم مطرح هستند که فعلاً مراحل آزمایشگاهی را می‌گذرانند. در راستای کاهش قیمت تمام شده‌ نیرو و برقِ حاصله، میزان سرمایه‌گذاری ها و سرعت تغییرات فناورانه برای بهبود بهره‌ وری مواد و تجهیزات بسیار زیاد و حیرت انگیز است.

از همین نویسنده:

اجرای کدام سیاست ها موجب کاهش بهره وری ریلی می شود؟

4- تاکنون 2 مشکل اساسی انرژی‌ های تجدید پذیر، گرانی و محدودیت توان تولید آنها نسبت به سوخت های فسیلی بوده است. هم اینک برخی سرمایه‌ گذاری ها به بار نشسته و به دلیل ارزان شدن قیمت تمام شده و مزیت مهم پاک بودن، تقریباً بهره‌ گیری از زغال سنگ را از گردونه‌ رقابت اصلی خارج کرده است. قیمت تمام شده‌ تولید انرژی‌ های تجدید پذیر با گاز طبیعی هم به تدریج در حال رقابت است. برای جایگزینی سوخت های فسیلی هنوز مشکل تولید انبوه انرژی های تجدیدپذیر کاملاً حل نشده و این کار نیاز به سرمایه گذاری‌ های بسیار کلان دارد.

5- از طرف دیگر موضوعی که با تولید انرژی های تجدیدپذیر گره خورده است، نحوه‌ ذخیره‌سازی و سپس چگونگی مصرف آنهاست. در حال حاضر 2 عامل و رقیب اصلی ذخیره سازی نیروی برق حاصل از انرژی‌ های بادی و خورشیدی، باتری و هیدروژن هستند. سرمایه گذاری‌ های بسیار هنگفتی در زمینه‌ تحقیق و توسعه برای ساخت مواد و تولید انواع پرظرفیت‌ تر، کاراتر و ارزان‌ تر این 2 سیستم کاملاً متفاوت ذخیره سازی در حال انجام است. هر کدام از آنها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند که متعاقباً به آنها پرداخته خواهد شد.

6- از آنجایی که حمل‌ و نقل یکی از مهمترین آلوده‌ کنندگان محیط‌ زیست جهان است، توجه دولتمردان را به خود جلب کرده است. لذا همگام با تحولات اساسی در تولید و ذخیره سازی انرژی های نوین، انواع وسایل نقلیه نیز در حال تغییر هستند تا با آنها تطابق یابند. صاحبان صنایع تولید‌کننده‌ انواع وسایل نقلیه نیز برای استفاده از یکی از این 2 نوع تأمین‌کننده‌ انرژی‌ نوین (باتری یا هیدروژن) در حال طراحی و تست محصولات خود هستند تا در رقابتی سهمگین، شاید آتیه را از آن خود کنند. به سبب نامعلوم بودن وضعیت آینده، امروزه ریسک سرمایه‌ گذاری در تولید وسایل نقلیه بسیار بالاست. به همین دلیل مدیران صنایع تولید کننده‌ وسایل نقلیه، طیف گسترده‌ ای از وسایل نقلیه را می‌سازند تا حتماً برندگان نهایی در سبد تولید آنها وجود داشته باشند.  

7- به نظر می‌ رسد در این کورس رقابتی، فعلاً نظام تولید وسایل نقلیه‌ برقی یک دهه از وسایل نقلیه‌ هیدروژنی جلوتر است. وسایل نقلیه‌ برقی توانسته ظرف چند سال گذشته پارادایم تولید خودروهای سبک و حتی نیمه سنگین جاده‌ ای را به کلی به هم ریخته و تغییر دهد و احتمالاً آینده را از آن خود سازد. در نمودار زیر انقلاب فروش خودروهای برقی و سهم آن از کل فروش خودروها نشان داده شده است. این تحول نه تنها بر اثر رویکرد جهانی به سوی تولید و مصرف انرژی‌ های تجدید پذیر، بلکه تا حد زیادی مربوط به برتری قابل توجه مشخصات فنی این نوع خودروها نسبت به رقیب احتراق داخلی است. 

8- با وجود پیش بینی آینده‌ ای درخشان برای بعضی از وسایل نقلیه‌ هیدروژنی، این نوع وسایل با 2 چالش عمده روبرو هستند: ساخت انواع «مبدل های سلول سوختی» کارآمد برای تبدیل انرژی هیدروژن به برق پیش‌ران وسایل نقلیه، و همچنین مخازن سوخت سبک، محکم، کوچک و ارزان هیدروژن. در حال حاضر اولا مشکلات گوناگون مخازن حل نشده است. ثانیاً به دلیل بازدهی ناکافی مبدل های سلول سوختی و چند تبدیل اضافی، فعلاً استفاده از هیدروژن در خودروهای کوچک نسبت به سیستم برقی به صرفه نیست. از طرف دیگر مبدل های سلول سوختی در اندازه‌ های پرقدرت برای وسایل نقلیه فوق سنگین مثل کشتی و هواپیما هنوز ساخته نشده‌ اند. ولی چشم انداز فنی و مهندسی نشان می‌ دهد که کاربری مبدل های سلول سوختی و هیدروژن، در حمل و نقل های سنگین دریایی، هوایی (با بُردهای کوتاه تا متوسط تا 10 هزار کیلومتر) و حتی جاده‌ای (کامیون و اتوبوس) دست بالا را خواهد داشت و به صرفه‌تر از رقیب باتری (با وزن سنگین و توان محدود) خواهد بود. برای بردهای بالاتر از 10 هزار کیلومتر هواپیمایی، به دلیل مشکلات ذخیره‌سازی هیدروژن، تا آینده‌ای نامعلوم همچنان بنزین توانمند‌تر است.    

با ترکیب 2 عنصر اکسیژن و کربن (که هریک به تنهایی ماده اصلی حیات موجودات زنده‌اند) گاز کربنیک ایجاد می‌شود که به تدریج در حال نابودی کره زمین است. راهکارهای زیادی برای نجات جهان از تخریب گازکربنیک ارائه شده است. اما برآورد می‌شود که فرایند رهایی از آن به یک کسب و کار 550 میلیارد دلاری در سال 2040 منجر خواهد شد:

جذب، دفن و به دام انداختن آن در لایه‌ های زیر زمین، یا تزریق آن در صنایع مواد ساختمانی (مثل سیمان)، یا مواد شیمیایی (نظیر سوخت های هیدروکربنی مایع) یا ساخت گرافین، پلیمرها و پروتئین ها. 

تجزیه‌ آن به دو بخش اکسیژن و و کربن جامد (و مصرف آن در لاستیک سازی).

عدم استفاده از سوخت فسیلی برای کاهش میزان تولید آن.  

در این سری از مقالات، عمده توجه به روش های کاهش تولید گازکربنیک متمرکز شده است.  

1. آینده پژوهی های مختلف نشان می‌ دهد که 2 مقطع زمانی 2035 و 2050 ، نقاط عطف بزرگی در جهان خواهند بود. کشورهای پیشرفته‌ واقع در اروپا و شرق آسیا که منابع انرژی زیرزمینی آنها در برابر میزان مصارف آنها ناچیزند، سرمایه گذاری‌ های سنگینی را برای بهره برداری از منابع تجدیدپذیر می‌کنند تا به چهار هدف خود شامل موارد زیر نایل شوند:

• جلوگیری از نابودی کشور خود و جهان.
• پیشگام شدن در ساخت مواد، دستگاه ها و تجهیزات پیشرفته‌ تولید و مصرف انرژی‌ های نوین.
•  ارزانتر کردن انرژی های مصرفی خود.
•  رهایی از وابستگی به سوختهای فسیلی تحت نفوذ آمریکا و روسیه.

پیش بینی می‌ شود که  در سال 2035 مرحله‌ی مقدماتی و سال 2050 مرحله‌ نهایی این برنامه‌ های میان و بلند مدت، تحقق خواهد یافت.

1. کشورهای پیشرفته همواره سعی می‌ کنند در حداقل زمان ممکن منابع طبیعی یک بار مصرف خود (مثل معادن) را به سرمایه‌ های مولد تبدیل کنند. زیرا از آنجایی که از سرمایه‌ های مولد به طور مستمر و از سرمایه‌ های زیر زمینی فقط یکبار کسب منافع می‌ شود، لذا بازدهی سرمایه‌ های مولد چندین برابر سرمایه‌ های زیر‌زمینی است. همین موضوع ثروت و رفاه  به مراتب بیشتری را برای نسل های امروز و آینده به ارمغان می‌آورد. کشوری چون افغانستان دارای منابع زیرزمینی چند تریلیون دلاریست، که دست نخورده باقی می‌ ماند و نسل اندر نسل از آن بهره‌ ای نمی برند. درکشوری چون ایران در سه چهارم قرن اخیر، مدیران به جای تبدیل کردن کل منابع زیر زمینی به سرمایه‌ های مولد، بیش 80 درصد آن را به عنوان بودجه‌ جاری مصرف کرده‌اند. لذا بدون اعمال آینده نگری، منابع خدادادی را عمدتاً صرف نیازهای روزمره‌ نسل های زنده نموده‌ اند. با وجود مسامحه‌ گذشته، اینک باید همچون کشورهای پیشرو نفتی منطقه، از منابع نفت و گاز موجود برای سرمایه‌ گذاری در تولید انرژی‌ های خورشیدی و بادی بهره‌ گیری شود. زیرا اولاً به دلیل فراوانی این نوع انرژی در ایران، ثانیاً وجود بازارهای مصرف عمده در آینده، ایران دارای مزیت نسبی در این زمینه خواهد بود.
2. از طرف دیگر اگر این آینده‌ نگری همجنان صورت نپذیرد، بزرگترین بازندگان قرن کشورهای عمده‌ تولید‌کننده و مصرف کننده‌ سوخت های فسیلی نظیر ایران، ونزوئلا و روسیه خواهند بود که تا سال 2035 تقاضا برای خرید محصولات آنها به درجه‌ ای پایین می‌آید که درآمدهای حاصله به هیچ وجه کفاف مخارج مردمان نسل بعدی را نمی دهد. مگر آنکه این کشورها از هم اکنون چون اغلب شرکت های نفتی چند ملیتی جهان، نسبت به سرمایه‌ گذاری سنگین در تولید انرژی‌ های تجدیدپذیر اقدام عاجل کنند. یادآور می‌ شود که در سال 2050 ، اولاً جغرافیای تولید کنندگان عمده‌ انرژی جهان به شدت تغییر می‌کند و ثانیاً نقش انرژی به دلیل ارزانی و فراوانی آن، در قیمت تمام شده‌ محصولات و تجارت جهانی نسبتاً ناچیز و کمرنگ می‌شود.
3. شاید بهتر باشد که برخی مدیران کشور ایران علاوه بر گرایش جدی به تولید و مصرف انرژی‌ های برقی و هیدروژنی، در زمینه‌ سرمایه‌ گذاری نامعقول درازمدت برای تولید یا به کارگیری موتورهای احتراق داخلی بنزینی و نفت گازی در انواع وسایل نقلیه (چون موتور سیکلت، خودرو سواری، کامیون، اتوبوس، لکوموتیو و کشتی ها) احتیاط بیشتری بنمایند.   

(این نوشتار ادامه دارد)

* مشاور انجمن صنفی شرکت‌های حمل و نقل ریلی و خدمات وابسته