وظیفه اصلی یک نیروگاه تبدیل انرژی از دیگر شکل‌های آن مانند انرژی شیمیایی، انرژی هسته‌ای، انرژی پتانسیل گرانشی و… به انرژی الکتریکی است. وظیفه اصلی در تقریباً همه نیروگاه‌ها بر عهده مولد یا ژنراتور است؛ ماشینی دوار که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. انرژی مورد نیاز برای چرخاندن یک ژنراتور از راه‌های مختلفی تأمین می‌شود و عموماً به میزان دسترسی به منابع مختلف انرژی در آن منطقه و دانش فنی گروه سازنده بستگی دارد.

 

نیروگاه حرارتی

در یک نیروگاه حرارتی انرژی مکانیکی مورد نیاز برای به حرکت در آوردن مولدها به وسیله حرارتی که معمولاً از سوختن سوخت‌ها به وجود می‌آید تأمین می‌شود. بیشتر نیروگاه‌های حرارتی (در حدود ۸۶ درصد آنها) از بخار برای انتقال حرارت و ایجاد انرژی مکانیکی استفاده می‌کنند و به همین دلیل این نیروگاه‌ها را نیروگاه‌های بخاری نیز می‌نامند. بر طبق قانون دوم ترمودینامیک هرگز نمی‌توان تمامی انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل کرد بنابر این همیشه مقداری از حرارت اضافی در محیط آزاد می‌شود، حال اگر از این حرارت برای انجام فرایندهای صنعتی یا گرمایش ناحیه‌ای استفاده کنیم می‌توانیم راندمان استفاده از انرژی را بالا ببریم، این روش که در برخی تأسیسات حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد، سیستم ترکیبی گرما و نیرو یا CHP نام دارد. یکی از کاربردهای این روش که بیشتر در خاورمیانه مورد استفاده قرار می‌گیرد استفاده از انرژی حرارتی اضافی برای نمک زدایی آب است. درنمک زدایی آب دریا نیازبه حجم زیاد بخاربا فشارکم می باشدکه ازچرخه ترکیبی بدون مشعل بایداستفاده کرد.

طبقه‌بندی

طبقه‌بندی نیروگاه‌ها براساس نوع سوخت مصرفی و عامل محرک به صورت زیر است.

طبقه‌بندی از نظر نوع منبع انرژی

نیروگاه هسته‌ای که از یک راکتور هسته‌ای برای تولید گرما و چرخاندن توربین‌های بخار استفاده می‌کند.

نیروگاه سوخت فسیلی که انرژی گرمایی مورد نیاز را از سوزاندن سوخت‌های فسیلی مانند نفت، گاز طبیعی یا زغال سنگ تأمین می‌کند.

نیروگاه‌هایی که از منابع انرژی‌های تجدید پذیر استفاده می‌کنند وانرژی مورد نیاز خود را از انرژی بادی، انرژی خورشیدی، انرژی جزر و مد دریا، انرژی حرارتی موجود در آبهای اعماق زمین، و بیومس (سوزاندن ضایعات مزارع نیشکر، زباله‌های شهری، بیوگازها و دیگر منابع این چنینی) تأمین می‌کند.

طبقه‌بندی از نظر نوع عامل محرک

توربین بخار: در این دستگاه‌ها از فشار دینامیکی بخار برای چرخاندن پره‌های دستگاه استفاده می‌شود. تقریباً همه توربین‌های بزرگ غیر آبی از این نوع هستند.

توربین گازی: در این دستگاه‌ها از گاز به عنوان عامل محرک استفاده می‌شود. به عبارت دیگر این توربین‌ها از فشار گازهای ناشی از سوختن سوخت‌ها برای به حرکت درآمدن استفاده می‌کنند.

مزیت این توربین‌ها در قابلیت راه‌اندازی سریع آنهاست و از این رو برای جبران مصرف بالا در ساعات اوج مصرف (ساعات پیک) از آنها استفاده می‌شود اما با این حال هزینه‌های مربوط به این توربین‌ها بالاست و بنابراین استفاده از آنها محدود است.

چرخه مرکب: در این چرخه از ترکیبی از توربین‌های گازی و بخار استفاده می‌شود به این ترتیب که با سوختن سوخت از گازهای ایجاد شده برای به حرکت درآوردن توربین‌های گازی و از گرمای تولیدی از سوختن برای بخار کردن آب و به حرکت درآوردن توربین‌های بخار استفاده می‌شود. استفاده از این روش به علت بازده بالای آن به سرعت در حال افزایش است.

موتور احتراق داخلی: به طور کلی از این موتورها برای تولید انرژی الکتریکی در مقیاس‌های کوچک استفاده می‌شود. کاربرد این موتورها تنها به مناطق دورافتاده و سامانه‌های پشتیبانی مورد استفاده در بیمارستان‌ها، ساختمان‌های اداری و مراکز حساس محدود می‌شود. سوخت مورد استفاده در این موتورها را گازوئیل، نفت سنگین، گاز طبیعی و بیوگاز تشکیل می‌دهد.

 

خنک‌کنندگی

به دلیل محدودیت‌های موجود در اصول گرماپویشی (ترمودینامیک) هر نیروگاه گرمایی مقداری انرژی را به صورت انرژی اتلافی از دست می‌دهد. در نیروگاه‌های هسته‌ای یا برخی نیروگاه‌های گرمایی بزرگ از لوله‌های بسیار بزرگ هذلولی شکل برای آزاد کردن حرارت یا بخار آب در جو استفاده می‌شود.

در پالایشگاه‌ها، صنایع نفتی و برخی از نیروگاه‌های حرارتی بزرگ از یک سامانه خنک‌کنندگی با فشار هوا استفاده می‌شود. در این نوع سامانه با استفاده از گردش هوای مصنوعی که به وسیله یک بادزن ایجاد می‌شود، گرمای تولیدی از یک فرایند به آب منتقل می‌شود. در این روش به برج‌های خنک‌کننده بلند و هذلولی شکل نیاز نخواهد بود و سیستم خنک‌کننده بیشتر شبیه یک اتاقک مستطیل شکل است.

در بیابان‌ها و مناطق خشک نیاز به یک رادیاتور یا برج خنک‌کننده خشک خیلی ضروری‌تر است چرا که هزینه فراهم آوردن آب برای یک سامانه خنک‌کنندگی با تبخیر آب بسیار بالا خواهد بود. استفاده از روش‌های خنک‌کنندگی خشک در مقایسه با روش‌های خنک‌کنندگی با تبخیر آب دارای بازده پایین‌تر و نیاز به مصرف انرژی بیشتر در فن‌هاست.

در مواردی که از نظر اقتصادی و محیط زیست مانعی وجود نداشته باشد، استفاده از آب دریا، دریاچه، رودخانه و در صورت امکان حوضچه‌های مصنوعی می‌توان مفیدتر باشد چرا که با این کار نیازی به ساخت برج‌های خنک‌کننده یا پمپ کردن آب تا تبادل‌گرهای حرارتی نخواهد بود. البته باید به این نکته هم توجه داشت که آب بازگشتی از این فرایند می‌تواند موجب ایجاد آلودگی گرمایی گردد.

 

منابع انرژی تجدیدپذیر

انرژی تجدیدپذیر (به انگلیسی: Renewable energy)، که انرژی برگشت‌پذیر نیز نامیده می‌شود، به انواعی از انرژی می‌گویند که منبع تولید آن نوع انرژی، بر خلاف انرژی‌های تجدیدناپذیر (فسیلی)، قابلیت آن را دارد که توسط طبیعت در یک بازه زمانی کوتاه مجدداً به وجود آمده یا به عبارتی تجدید شود.

در سال‌های اخیر با توجه به این که منابع انرژی تجدید ناپذیر رو به اتمام هستند این منابع مورد توجه قرار گرفته‌اند. در سال ۲۰۰۶ حدود ۱۸٪ از انرژی مصرفی جهانی از راه انرژی‌های تجدید پذیر بدست آمد. سهم زیست‌توده به‌طور سنتی حدود ۱۳٪، که بیشتر جهت حرارت دهی و ۳٪ انرژی آبی بود. ۲/۴٪ باقی‌مانده شامل نیروگاهای آبی کوچک، زیست توده مدرن، انرژی بادی، انرژی خورشیدی، انرژی زمین‌گرمایی و سوختهای زیستی می‌باشد که به سرعت در حال گسترش هستند.

استفاده از انرژی بادی با رشدی سالانه حدود ۳۰٪ با ظرفیت نصب شده ۱۵۷۹۰۰ مگاوات در سال ۲۰۰۹، به صورت وسیعی در اروپا، آسیا و ایالات متحده به چشم می‌خورد. درپایان سال ۲۰۰۹ میلادی مجموع انرژی تولیدی به وسیله فتوولتاییک به بیش از ۲۱۰۰۰ مگاوات رسید. ایستگاههای انرژی گرما-خورشیدی در آمریکا و اسپانیا مشغول به کار می باشند که بزرگترین آنها با ظرفیت ۳۵۴ مگاوات در بیابان موهاوی در حال کار است.

بزرگترین نیروگاه زمین گرمایی دنیا در کالیفرنیا با نام نیروگاه گیسرز با ظرفیت ۷۵۰ مگاوات در حال فعالیت می‌باشد. برزیل یکی از کشورهایی است که پروژه‌های بزرگی برای استفاده از انرژی‌های نو (انرژی‌های تجدیدپذیر) انجام می‌دهد. ۱۸٪ از کل مصرف سوخت اتومبیل های برزیل از طریق سوخت اتانولی که از ساقه نیشکر به‌دست می‌آید تأمین می‌شود. سوخت اتانولی به‌صورت گسترده در ایالات متحده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بیشترین پروژه‌ها و محصولات انرژی‌های نو در مقیاس بزرگ موجود می‌باشند، ولی انرژی‌های نو را می‌توان در مقیاس‌های کوچک (نیروگاه کوچک خارج مدار یا نیروگاه کوچک مدار بسته) هم استفاده کرد. به این دلیل که منابع انرژی‌های تجدیدپذیر در تمام نقاط کره زمین در دسترس می‌باشند، در حواشی و در جاهای دور افتاده، نقش انرژی‌های نو به‌خوبی نمایان می‌شود، در حالی که منابع سوخت‌های فسیلی (نفت، گاز، و زغال‌سنگ) فقط در کشورهای خاصی یافت می‌شود. کنیا دارای بالاترین نرخ سالانه فروش سیستم‌های کوچک خورشیدی (۲۰–۱۰۰ وات) به میزان ۳۰۰۰۰ سیستم در سال می‌باشد.

نگرانی درباره تغییرات زیست‌محیطی در کنار افزایش قیمت روزافزان نفت و اوج تولید نفت و حمایت دولت‌ها، باعث رشد روزافزون وضع قوانینی می‌شود که بهره‌برداری و تجاری سازی این منابع سرشار تجدیدپذیر را تشویق می‌کنند.

انواع انرژی‌های تجدید پذیر عبارتند از:

انرژی آبی (نیروی برق‌آبی)

انرژی بادی

انرژی خورشیدی

انرژی زمین‌گرمایی

انرژی زیست توده (زیست‌سوخت)

انرژی امواج، انرژی جزر و مد و انرژی جریان اقیانوسی

 

ایران

قانون عضویت دولت ایران در آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر پس از تصویب مجلس و تأیید شورای نگهبان در ۱۴ خرداد ۱۳۹۱ از سوی رئیس جمهور ابلاغ شد. بر اساس این قانون، دولت اجازه خواهد داشت در آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر عضویت یابد و نسبت به پرداخت حق عضویت مربوط اقدام کند.

انرژی‌های تجدید پذیر شامل منابع متنوع و مختلفی بوده که از انرژی‌های طبیعی و قابل دسترس به وجود می‌آیند با توجه به اینکه این انرژی‌ها صورتی آرمانی ندارند اما استفاده از آن‌ها موجب کاهش مصرف فرآورده‌های نفتی و اشتغال زایی شده و میزان آلایندگی محیط زیست را نیز کاهش می‌دهد.

چشم‌انداز استفاده از این انرژی در کشور ما نیز همانند سایر کشورهای توسعه یافته از اهمیت قابل توجهی برخوردار بوده به گونه ای که دولت در برنامه پنجم توسعه برنامه‌ریزی لازم را صورت داده لذا با توجه به سیاست‌های جهانی توسعه این انرژی‌ها در کشور ما بمنظور حل مشکلات و ایجاد اشتغال اجتناب ناپذیر خواهد بود بررسی‌های صورت گرفته در این رابطه حاکی از این بوده که توسعه استفاده از انرژی‌های نو می‌تواند نقش بسزایی در افزایش درجه امنیت سیستم انرژی کشور ایفا نماید.

 

هیدروالکتریسیته

نیروی برق‌آبی (به انگلیسی: Hydroelectricity) یا هیدروالکتریسیته اصطلاحی است که به انرژی الکتریکی تولیدی از نیروی آب اطلاق می‌شود. در سال ۲۰۰۳ هیدروالکتریسیته نزدیک به ۷۱۵۰۰۰ مگاوات یا ۱۹٪ (۱۶٪ از کل انرژی الکتریکی تولیدی جهان را پوشش می‌داده که این نسبت به سرعت در حال گسترش است. نیروی برق‌آبی همچنین ۶۳٪ از انرژی الکتریکی تولیدی از منابع تجدیدپذیر را شامل می‌شود. درسال میلادی ۲۰۱۰ کل انرژی الکتریکی از منابع تجدیدپذیر ۳٫۴۲۷٬۰۰۰ مگاوات بوده است. پیش بینی می‌شود که تا سال ۲۰۲۵ سالیانه به طور متوسط ۳٫۱ درصد به تولید انرژی الکتریکی از منابع تجدیدپذیر افزوده شود.

تولید انرژی الکتریکی

بیشتر نیروگاه‌های برق-آبی انرژی مورد نیاز خود را از انرژی پتانسیل آب پشت یک سد تأمین می‌کنند. در این حالت مقدار انرژی تولیدی از آب به حجم آب پشت سد و اختلاف ارتفاع بین منبع و محل خروج آب سد وابسته‌است. به این اختلاف ارتفاع، ارتفاع فشاری می‌گویند و آن را با H (مخفف Head) نمایش می‌دهند. در واقع میزان انرژی پتانسیل آب با ارتفاع فشاری آن متناسب است. برای افزایش فاصله یا ارتفاع فشاری، آب معمولاً برای رسیدن به توربین آبی فاصله زیادی را در یک لوله بزرگ (penstock) طی می‌کند.

نیروگاه آب تلمبه‌ای، نوعی دیگر از نیروگاه آبی است. وظیفه یک نیروگاه آب تلمبه‌ای پشتیبانی شبکه الکتریکی در ساعات اوج مصرف (ساعات پیک) است. این نیروگاه تنها آب را در ساعات مختلف بین دو سطح جابجا می‌کند. در ساعاتی که تقاضا برای انرژی الکتریکی پایین است با پمپ کردن آب به یک منبع مرتفع انرژی الکتریکی را به انرژی پتانسیل گرانشی تبدیل می‌کند. در زمان اوج مصرف، آب دوباره از مخزن به سمت پایین جاری می‌شود و با چرخاندن توربین آبی موجب تولید برق و رفع نیاز شبکه می‌شود. این نیروگاه‌ها با ایجاد تعادل در ساعات مختلف موجب بهبود ضریب بار شبکه و کاهش هزینه‌های تولید انرژی الکتریکی می‌شوند.

از دیگر انواع نیروگاه‌های آبی می‌توان به نیروگاه‌های جزر و مدی اشاره کرد. همان‌طور، که از نام این نیروگاه‌های مشخص است این نیروگاه‌ها نیروی مورد نیاز خود را از اختلاف ارتفاع آب در بین شبانه روز تأمین می‌کنند. منابع در این دسته از نیروگاه‌ها نسبت به بقیه کاملاً قابل پیشبینی هستند. این نیروگاه‌ها همچنین می‌توانند در مواقع اوج مصرف به عنوان پشتیبان شبکه عمل کنند.

برخی نیروگاه‌های آبی که تعداد آنها زیاد هم نیست از انرژی جنبشی آب جاری استفاده می‌کنند. در این دسته از نیروگاه‌ها نیازی به احداث سد نیست توربین این نیروگاه‌ها شبیه یک چرخ آبی عمل می‌کند. این نوع استفاده از انرژی شاخه نسبتاً جدیدی از علم جنبش مایعات است.

سد

سد دیواری محکم از سنگ و سیمان یا ساروج است که به منظور مهار کردن آب در عرض دره یا میان دو کوه ایجاد می‌شود. برعکس خاکریزها که برای جلوگیری از ورود آب رودخانه یا دریا به مناطق اطراف ساخته می‌شوند در سدها هدف از مهار کردن آب استفاده از آن است.

سدها از نظر مشخصه‌های مختلف طبقه ‌بندی می‌شوند که معمولاً شامل:

طول سد: از نظر طول سدهای با طول بیش از ۱۵ متر را سدهای بزرگ و سدهای با طول بیش از ۱۵۰ متر را سدهای بسیار بزرگ می‌نامند.

هدف از احداث سد: اهداف ساخت یک سد می‌توانند متفاوت باشند به طوری که بسیاری از سدها بیشتر از یک هدف را دنبال می‌کنند این اهداف می‌توانند شامل آبیاری یا تأمین آب مناطق شهری یا زمین‌های کشاورزی، تولید انرژی الکتریکی، ایجاد فضای تفریحی، کنترل سیل و… باشند.

ساختار سد: از نظر ساختار، با توجه به مصالح مصرف شده یا تکنولوژی ساخت سدها باهم متفاوت هستند. سدها از نظر مصالح مصرف شده می‌توانند چوبی، خاکی یا بتنی باشند.

مزایا

ملاحظات اقتصادی

بیشترین مزیت استفاده از نیروگاه‌ها آبی عدم نیاز به استفاده از سوخت‌ها و در نتیجه حذف هزینه‌های مربوط به تأمین سوخت است. درواقع هزینه انرژی الکتریکی تولیدی در یک نیروگاه آبی تقریباً از تغییرات قیمت سوخت‌های فسیلی نظیر نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ مصون است. همچنین عمر متوسط نیروگاه‌های آبی در مقایسه با نیروگاه‌های گرمایی بیشتر است، به طوری که عمر برخی از نیروگاه‌های آبی که هم‌اکنون در حال استفاده هستند به ۵۰ تا ۱۰۰ سال پیش بازمی‌گردد. هزینه کار این نیروگاه‌ها در حالی که به صورت خودکار کار کنند کم است و بجز در موارد اضطراری به پرسنل زیادی در نیروگاه نیاز نخواهد بود.

در موقعیت‌هایی که استفاده از سد چندین هدف را پوشش می‌دهد، ساخت یک نیروگاه آبی هزینه نسبتاً کمی را به هزینه‌های ساخت سد اضافه می‌کند. ایجاد یک نیروگاه هم‌چنین می‌تواند هزینه‌های مربوط به ساخت سد را جبران کند. برای مثال درآمد ناشی از فروش انرژی الکتریکی در سد «Three Gorges» که بزرگ‌ترین سد جهان است با فروش انرژی الکتریکی تولیدی در سد در طول ۵ تا ۷ سال جبران شده‌است.

انتشار گازهای گلخانه‌ای

در صورتی که سوختی در نیروگاه سوخته نشود، دی اکسید کربن (که یک گاز گلخانه‌ای است) نیز در نیروگاه تولید نخواهد شد. البته در مراحل احداث نیروگاه مقدار ناچیزی گاز دی‌اکسید کربن تولید می‌شود که در مقابل میزان دی‌اکسید البته در این نیروگاه‌ها بر اثر اجتماع آب پشت سد گازهایی متصاعد می‌شود که در پایین به آنها اشاره شده‌است.

فعالیت‌های وابسته

آب ذخیره شده در پشت یک سد در واقع می‌تواند بخشی از امکانات مربوط به ورزش‌های آبی باشد و به این ترتیب می‌تواند به جاذبه‌ای برای گردشگران تبدیل شود. در برخی از کشورها از این آب برای پرورش موجودات آبزی مانند ماهی‌ها استفاده می‌شود به این ترتیب که در برخی سدها محیط‌های خاصی برای پرورش موجودات آبزی اختصاص یافته که همیشه از نظر داشتن آب پشتیبانی می‌شوند.

معایب

آسیب به محیط زیست

پروژه‌های احداث سد معمولاً با تغییرات زیادی در اکوسیستم منطقه احداث سد همراه هستند. برای مثال تحقیقات نشان می‌دهد که سدهای ساخته شده در کرانه‌های اقیانوس اطلس و اقیانوس آرام در آمریکای شمالی از میزان ماهی‌های قزل‌آلای رودخانه‌ها به شدت کاسته‌است و این به دلیل جلوگیری سد از رسیدن ماهی‌ها به بالای رودخانه برای تخم‌گذاری است و این درحالی است که برای عبور این ماهی‌ها به بالای رودخانه محل‌های خاصی در سد در نظرگرفته شده‌است. همچنین ماهی‌های کوچک در طول مهاجرت از رودخانه به دریا در بین توربین‌ها آسیب می‌بینند که برای رفع این عیب نیز در قسمتی از سال ماهی‌ها را با قایق‌های کوچک به پایین رودخانه می‌برند. با تمام فعالیت‌هایی که برای ایجاد محیط مناسب برای ماهی‌ها انجام می‌شود بازهم با ساخت سد از میزان ماهی‌ها کاسته می‌شود. در کشورهایی مانند ایالات متحده بستن مسیر مهاجرت ماهی‌ها و دیگر موجودات آبزی به وسیله سد ممنوع است و حتماً باید برای عبور آنها تمهیداتی اندیشیده شود. به این ترتیب در برخی موارد سدها می‌توانند واقعاً برای ماهی‌ها آسیب رسان باشند که نمونه‌ای از آنها سد مارموت (Marmot Dam) در ایالات متحده‌است که عملیات حذف آن در ۲۰ اکتبر ۲۰۰۷ به پایان رسید. پس از تخریب این سد رودخانه برای اولین بار پس از۱۰۰ سال جریان آزاد خود را آغاز کرد. عملیات حذف این سد بزرگ‌ترین عملیات حذف سد در ایالات متحده بود.

ایجاد سدها معمولاً باعث به وجود آمدن تغییراتی در قسمت‌های پایینی رودخانه می‌شوند. آب خروجی از توربین‌ها معمولاً حامل مقدار کمتری از رسوبات است و این خود باعث پاک شدن بستر رودخانه و از بین رفتن حاشیه‌های رودخانه می‌شود. به دلیل اینکه توربین‌ها معمولاً به نوبت کار می‌کنند نوساناتی در جریان آب خروجی ایجاد می‌شود که شدت فرسایش بستر رودخانه را افزایش می‌دهد. همچنین ظرفیت اکسیژن حل شده در آب به دلیل کار توربین‌ها کاهش می‌یابد چراکه آب خروجی توربین‌ها معمولاً گرم‌تر از آب ورودی آنهاست که این خود می‌تواند جان برخی گونه‌های حساس را به خطر بیندازد. برخی دیگر از سدها برای افزایش ارتفاع فشار مسیر رودخانه را منحرف کرده و باعث عبور آب از مناطق پر شیب‌تر می‌شوند و به این ترتیب مسیر قبلی رودخانه را خشک می‌کنند. برای مثال در رودخانه‌های تپاکو (Tekapo) و پوکاکی (Pukaki) از این روش استفاده شده که نه تنها موجب به خطر افتادن برخی گونه‌های موجودات آبزی شده بلکه پرندگان مهاجر منطقه را نیز به شدت در خطر قرار داده‌است.

سدهای بسیار بسیار بزرگ مانند سد اسوان (در مصر) و سد سه‌دره (در چین) تغییرات زیادی را در بالا و پایین رودخانه به وجود می‌آورند.

انتشار گازهای گلخانه‌ای

آب جمع شده در پشت سد در مناطق گرمسیری می‌تواند مقدار قابل توجهی از گاز متان و گاز کربنیک را تولید کند. این گازها در اثر پوسیدگی قسمت‌های مختلف گیاهان و زباله‌هایی به وجود می‌آیند که از بالای رودخانه آمده‌اند و به وسیله باکتری‌های ناهوازی تجزیه می‌شوند. بیشتر گاز تولیدی در اثر پوسیدگی را گاز متان تشکیل می‌دهد که از نظر آثار گلخانه‌ای از دی‌اکسیدکربن خطرناک‌تر است. براساس گزارش کمیسیون جهانی سدها، در سدهایی که منبع آنها نسبت به برق تولیدی آنها کوچک است (کمتر از ۱۰۰ وات به ازای هر مترمربع از آب) و درخت‌های اطراف مسیر رودخانه پاکسازی نشده‌اند، میزان گاز گلخانه‌ای تولیدی از یک نیروگاه گرمایی با سوخت نفت بیشتر است.

انتخاب محلی نامناسب برای احداث سد می‌تواند به فاجعه منجر شود، برای مثال می‌توان به سد واجنت (Vajont) در ایتالیا اشاره کرد که در سال ۱۹۶۳ موجب مرگ حدوداً ۲۰۰۰ نفر شد.

نیروی برق‌آبی با ایجاد انرژی الکتریکی بدون سوزاندن سوخت‌ها از ایجاد آلوده‌کننده‌های متصاعد شده از سوختن سوخت‌های فسیلی مانند دی‌اکسید گوگرد، اسید نیتریک، منواکسید کربن، گرد غبار و سرب (موجود در زغال سنگ) جلوگیری می‌کند. همچنین هیدروالکتریسیته با از بین بردن ضرورت استفاده از سوخت‌هایی مانند زغال سنگ به طور غیرمستقیم خطرات ناشی از استخراج زغال سنگ را کاهش می‌دهد.

در مقایسه با نیروگاه هسته‌ای این نیروگاه‌ها زباله هسته‌ای تولید نمی‌کنند. همچنین خطرات مربوط به تماس با اورانیوم در معادن یا نشت مواد هسته‌ای را نیز ندارند و برعکس اورانیوم در این دسته از نیروگاه‌ها از انرژی‌های تجدید پذیری استفاده می‌شود.

در مقایسه با مولدهای بادی، منابع انرژی در نیروگاه‌های آبی خیلی قابل پیش‌بینی‌تر هستند. همچنین این نیروگاه‌ها می‌توانند ضریب بار شبکه را بهبود دهند و در زمان نیاز شروع به تولید انرژی الکتریکی کرده و به این ترتیب موجب تعدیل شبکه در طول ساعات پیک شوند.

برعکس نیروگاه‌های گرمایی در نیروگاه‌های آبی زمان زیادی صرف مطالعات مربوط به سد می‌شود. معمولاً برای انجام دقیق محاسبات، داده‌های حدود ۵۰ سال از رفتارهای رودخانه برای انتخاب بهترین مکان احداث سد و روش ساخت آن لازم است.

برعکس نیروگاه‌هایی که از سوخت‌ها برای تأمین انرژی استفاده می‌کنند، مکان‌های مناسب برای احداث نیروگاه‌های آبی محدود هستند. همچنین بیشتر نیروگاه‌های آبی از مراکز تجمع جمعیت دور هستند و باید برای انتقال آنها نیز هزینه‌ای صرف کرد. از دیگر ضعف‌های این نیروگاه وابستگی شدید به میزان آب ورودی است و از آنجایی که میزان آب پشت سد به بارش‌ها وابسته‌است و در صورتیکه که میزان بارش برف و باران کاهش یابد میزان تولید انرژی الکتریکی نیز کاهش می‌یابد.

هیدروالکتریک یا تولید انرژی الکتریکی از انرژی پتانسیل گرانشی آب، فرایندی است که در آن با استفاده از نگه داشتن آب پشت یک سد و افزایش انرژی پتانسیل آن، از این انرژی پتانسیل برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شود. در این فرایند از توربین‌های آبی برای انتقال انرژی آب به مولدها استفاده می‌شود.

 

انرژی خورشیدی

شناخت انرژی خورشیدی و استفاده از آن برای منظورهای مختلف به زمان پیشاتاریخ بازمی‌گردد. شاید به دوران سفالگری، در آن هنگام روحانیون معابد به کمک جام‌های بزرگ طلائی صیقل داده شده و پرتو خورشید، آتشدان‌های محراب‌ها را روشن می‌کردند. یکی از فراعنه مصر باستان معبدی ساخته بود که با طلوع خورشید درب آن باز و با غروب خورشید درب بسته می‌شد.

ولی مهم‌ترین روایتی که درباره استفاده از خورشید بیان شده داستان ارشمیدس دانشمند و مخترع بزرگ یونان باستان است که ناوگان روم را با استفاده از انرژی حرارتی خورشید به آتش کشید. گفته می‌شود که ارشمیدس با نصب تعداد زیادی آئینه‌های کوچک مربعی شکل در کنار یکدیگر که روی یک پایه متحرک قرار داشته، پرتو خورشید را از راه دور روی کشتی‌های رومیان متمرکز ساخته و به این ترتیب آنها را به آتش کشیده‌است. در تاریخ ایران باستان نیز معماری سنتی ایرانیان باستان نشان دهنده توجه خاص آنان در استفاده صحیح و مؤثر از انرژی خورشید در زمان‌های قدیم بوده‌است.

با وجود آنکه انرژی خورشید و مزایای آن در قرون گذشته به خوبی شناخته شده بود ولی بالا بودن هزینه اولیه چنین سیستم‌هایی از یک طرف و عرضه نفت خام و گاز طبیعی ارزان از طرف دیگر سد راه پیشرفت این سیستم‌ها شده بود. با افزایش قیمت نفت در سال ۱۹۷۳ کشورهای صنعتی مجبور شدند به مسئله تولید انرژی از راه‌های دیگر (غیر از استفاده سوخت‌های فسیلی) توجه جدی‌تری نمایند.

میانگین تابش خورشیدی بر سطح زمین. انرژی خورشیدی قابل دریافت سطوح نقاط سیاه که روی نگاره زمین در شکل ذیل وجود دارد به تنهایی برای تأمین ۱۸ تراوات انرژی مصرفی جهان کافیست.

مولد یا باتری خورشیدی (solar photovoltaic power plant) 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 نیز باشد.

از انرژی خورشیدی به روش دیگری نیز برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌شود. برعکس باتری‌های خورشیدی که انرژی تابشی را مستقیماً 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 گِردآورهای 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.

انرژی باد(نیروگاه بادی)

یک نیروگاه بادی یا مزرعه بادی، مجموعه‌ای از چندین توربین بادی است که در یک مکان قرار گرفته‌اند. یک نیروگاه بادی بزرگ می‌تواند شامل چندصد توربین بادی باشد. چنین مجموعه‌ای می‌تواند بر روی دریا قرار گرفته باشد.

کشور ایران از لحاظ منابع مختلف انرژی یکی از غنی‌ترین کشورهای جهان محسوب می‌گردد، چرا که از یک سو دارای منابع گسترده سوختهای فسیلی و تجدید ناپذیر نظیر نفت و گاز است و از سوی دیگر دارای پتانسیل فراوان انرژیهای تجدید پذیر از جمله باد می‌باشد. با توسعه نگرشهای زیست‌محیطی و راهبردهای صرفه جویانه در بهره‌برداری از منابع انرژیهای تجدید ناپذیر، استفاده از انرژی باد در مقایسه با سایر منابع انرژی مطرح در بسیاری از کشورهای جهان رو به فزونی گذاشته‌است. استفاده از تکنولوژی توربینهای بادی به دلایل زیر می‌تواندیک انتخاب مناسب در مقایسه با سایر منابع انرژی تجدید پذیر باشد.

قیمت پایین توربینهای برق بادی در مقایسه با دیگر انرژیهای نو

کمک در جهت ایجاد اشتغال در کشور

بزرگ‌ترین نیروگاه بادی دنیا، نیروگاه بادی روسکو در تکزاس آمریکا است که توان نامی ۷۸۱٫۵ مگاوات دارد.

در سال ۲۰۰۶ برای اولین بار در اتحادیه اروپا رشد تولید برق از انرژی‌های نو بیش از رشد تولید برق از منابع فسیلی بود. از سال ۱۳۷۹ تا ۱۳۸۶ شمسی، ظرفیت تولید برق بادی جهان از ۱۸۰۰۰ مگاوات به ۹۲۰۰۰ مگاوات افزایش یافته‌است. از سال ۲۰۰۰ تاکنون این صنعت سالانه ۲۵٪ رشد کرده و هر سه سال دو برابر شده‌است و این در شرایطی است که رشد اقتصاد جهانی از یک تا دو درصد در سال بیشتر نیست.

عوامل مهم در انتخاب محل استقرار توربین‌های بادی

موارد مهم جهت شناسایی یک منطقه مستعد برای نصب توربین‌های بادی عبارتند از:

استقرار ماشینهای بادی در مکان‌هایی که مقدار انرژی تولید شده جوابگوی مصرف باشد.

پرهیز از مکان‌هایی که سبب مخاطره توربین‌های بادی می‌شود. مثل اغتشاش، یخبندان، موانع، ذرات شن و نمک در هوا، نامسطح بودن و شیب زمین که سبب افزایش قیمت نگهداری توربین، کوتاهی عمر و افت انرژی تولیدی خواهد شد.

اقتصادی بودن انرژی تولیدی در مقایسه با انرژی‌های دیگر.

دراحداث نیروگاه بادی پیدا کردن محل سایت عامل بسیار مهمی است تا حداکثر بهره‌برداری را از نیروی باد بدست آورد. اطلاعات اولیه برای احداث نیروگاه بادی بینالود توسط ایستگاه هواشناسی حسین‌آباد آغاز گردید و کارهای مقدماتی آن از سال ۷۴ شروع شد. اطلاعات بدست آمده از ایستگاه در اختیار مهندسین قرار داده شد و پس از مطالعات فراوان سر انجام محل فعلی برای احداث انتخاب گردید. تونل بادی که در این منطقه وجود دارد از امام تقی آغاز و تا کویر سبزوار ادامه دارد و محل احداث نیروگاه در دهانه این تونل است و بیشترین بهره‌برداری را از نیروی باد می‌کند.

نکته مهم بعدی پس از انتخاب محل نحوه چیدمان واحدها است تا بتوان حداکثر استفاده را از نیروی باد کرد. از چندین طرح ارائه شده سرانجام چیدمان ۱۰×۶ انتخاب گردید. در فاز اول ۴۳ واحد از ۶۰ واحد با یستی به بهره‌برداری برسد. قدرت هر واحد ۶۶۰ ولت است. از ۴۳ واحد فوق ۵ واحد از خرداد ۸۳ به بهره‌برداری رسیده و مابقی در حال نصب و راه اندازی است. واحدها با مشارکت ایران و چند کشور خارجی از جمله آلمان و دانمارک به بهره‌برداری رسیده به طوری که ۶۰ درصد تولید داخل و ۴۰ درصد تولید خارج است. کل برق تولید شده توسط واحذها توسط کابل به پست (۱۳۲/۲۰) برده می‌شود و توسط آن به شبکه اصلی منتقل می‌گردد. خروجی هر واحد ۶۰۰ و توسط ترانسفورماتورهای مجزا به ۲۰۰۰۰ تبدیل می‌گردد. در سطح سایتهای شناخته شده در سطح جهان دو سایت متمایز وجود دارد: سایت آلتامونت پاس کالیفرنیا که بیش از ۷۰۰۰ توربین دارد و حدود ۲ مگا ولت انرژی تولید می‌کند و دیگری سایت بینالود. وجه تمایز این دو سایت در این است که در تابستان بیشتر باد می‌آید و در نتیجه تولیدی این دو سایت در تابستان که پیک مصرف است پیک تولید هم است.

ژنراتور نیروگاه‌های بادی از نوع آسنکرون می‌باشند. در ژنراتور آسنکرون بر خلاف سنکرون لغزش می‌تواند بین ۳ تا ۵ درصد باشد و در کار ژنراتور اختلالی بوجود نیاورد؛ ولی نکته مهم در اینجا انرژی بسیار متغیر باد است که دائماً در حال تغییر است و متناسب با آن دور تغییر می‌کند. لغزش مجاز این ژنراتورها ۱۰ درصد است. برای کارایی بهتر لازم است تا ولتاژ القایی در روتور ثابت نگه داشته شود برای این کار از سه مقاومت متغیر ۱ اهمی استفاده می‌شود به طوری که این مقاومتها روی هر فاز قرار می‌گیرند و توسط یک مدار کنترلی بطور اتومات تغییر می‌کنند. برای انتقال انرژی باد به ژنراتور از مین گیربکس استفاده می‌گردد.

عموماً توربین‌های بادی از لحاظ دور به سه دسته تقسیم می‌شوند:

دور ثابت

دور متغیر

دور پره ۲۸ دور در دقیقه و دور ژنراتور ۱۶۰۰ دور در دقیقه است. گیربکس طوری طراحی گردیده‌است که ورودی آن متغیر ولی خروجی آن ثابت باشد. اگر باد از مقدار معینی بیشتر گردد تولید برق بطور اتومات قطع می‌گردد بطوری که اگر سرعت باد ۵ متر در ثانیه(۱۸ کیلومتر در ساعت) باشد تولید شروع می‌گردد و در ۱۶ متر بر ثانیه(۵۷٫۶ کیلومتر در ساعت) تولید حداکثر است و نهایتاً در ۲۵ متر در ثانیه(۹۰ کیلومتر در ساعت) تولید بطور اتومات قطع می‌گردد تا به اجزا واحد آسیب نرسد. البته شرایط بالا با شرط ایزو می‌باشند (فشار ۱ اتمسفر و دمای ۲۵ درجه) و در جوی سایت بینالود (۱۵۵۰ متر ارتفاع از سطح دریا) فول تولید در سرعت ۱۴ متر در ثانیه(۵۰٫۴ کیلومتر در ساعت) بدست می‌آید.

 

شرایط راه اندازی و تولید

در زمان راه اندازی ژنراتور ابتدا بصورت موتور به را می‌افتد و تا زمانی که سرعت آن به سنکرون برسد ادامه دارد. در این زمان تغذیه موتور قطع می‌گردد و به صورت ژنراتور به کار خود ادامه می‌دهد.

پره‌ها

پره‌ها طوری طراحی شده‌اند که بطور اتومات تا ۹۰ درجه تغییر پیدا می‌کنند (پیچ کنترل) کلاً برای توقف و ترمز واحدها دو روش وجود دارد: در نوک پره‌ها پره‌ای دیگر موجود است (پره آیرودینامیکی) که از نوک پره اصلی فاصله دارد و تغییر حالت آن موجب توقف پره‌های اصلی می‌گردد (ترمز دینامیکی)

پیچ کنترل

در این سیستم تمام پره تغییر وضعیت می‌دهد و نسبت به روش قبلی مدرنتر است. برای بهره‌برداری کامل پره طوری قرار می‌گیرد که بیشترین سطح تماس را با باد داشته باشد و همچنین در مواقعی که طوفان است یا به خاطر سرویس نبای واحد به کار خود ادامه دهد پره‌ها طوری قرار می‌گیرند که کمترین سطح تماس را با باد داشته باشند.

در نیروگاه‌های بادی بر خلاف نیروگاه گازی انژی ورودی در اختیار ما نیست بلکه برای کنترل شرایط بایستی از وضعیت پره‌ها استفاده کنیم. اتاقک یا ژنراتور می‌تواند ۳۶۰ درجه به دور خود گردش کند و کابل ارتباط دهنده آن طوری است که می‌تواند تا ۴ دور به دور خود بپیچد و پس از آن بطور اتومات بازمی‌گردد.

تمام فرمانهای اجرایی به واحد توسط واحد کنترلی کوچکی که در بالای اتاقک است انجام می‌گیرد و از سنسورهای مختلفی تشکیل شده‌است و پارامترهای مختلف را تحت کنترل دارند. در هنگام طوفان که سرعت باد بسار زیاد است واحد کنترل به یاو موتورها فرمان داده و آنها با چرخش ژنراتور به حول خود باعث می‌شوند تا ژنراتور در حالت پشت به باد قرار گیرد و از طوفان در امان باشد. تمام قسمتهای کنترلی به صورت اتومات انجام می‌گردد و اپراتور فقط بر کارکرد قسمتها نظارت دارد و تمام اطلاعات به طور لحظه‌ای ثبت می‌گردد و در حافظه کامپیوتر ذخیره می‌گردد. تغییر دور ژنراتور بین ۱۵۰۰ تا ۱۶۵۰ دور است و تغییر دور پره بین بین ۲۸ تا ۳۰ دور است. توربین‌های بادی در مناطقی که دارای پتانسیل بادی مناسبی می‌باشند مورد استفاده قرار می‌گیرند. در گذشته برای این نوع توربین‌ها طراحی‌های زیادی وجود داشت اما امروزه تقریباً تمام توربین‌های ساخته شده از نوع هلندی سه‌پره هستند. در توربین‌های بزرگ امروزی پره کوچک‌تر هستند و آرام‌تر می‌چرخند که این باعث ایجاد ایمنی بیشتر برای پرندگان و ایجاد زیبایی دیداری بیشتر می‌شود. بااین 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 کوجک و در مناطق با پتانسیل کم انرژی بادی برای کاربردهای خانگی هم بهره جست و برق تولیدی از این روش را بتوان بعنوان کمکی هر چند کوچک در کاهش میزان تقاضای انرژی دانست و این امر باعث می‌شود تا مصرف‌کننده‌های قبلی انرژی حال به‌عنوان یک تولیدکننده توان مطرح شوند.

انرژی دریایی

انرژی دریایی، انرژی به دست آمده با استفاده از امواج دریا، جزر و مد، شوری، جریان اقیانوسی، و تفاوت در درجه حرارت آب دریا است.

اقیانوس یک باتری طبیعی با ظرفیت زیاد از انرژی خورشیدی است.

انواع انرژی‌های دریایی شامل

انرژی جزر و مد: روش سنتی به دام انداختن آب و ایجاد اختلاف تراز(۹۰ گیگاوات)

انرژی امواج: شامل امواج خط ساحلی، نزدیک ساحل و فراساحلی (۱۰۰۰ تا ۹۰۰۰ گیگاوات)

انرژی جریانات دریای: استفاده از انرژی جنبشی جریان جریان دریا

اختلاف گرمایی _ سامانه‌های موسوم به OTEC گیگاوات۱۰۰۰

اختلاف چگالی (شوری): (۲۰۰ گیگاوات)

گردش دماشوری

انرژی جزرومد

تاریخچه استفاده از انرژی جزر و مد به قرن یازدهم میلادی برمیگردد که سدهای متعدد کوچکی در دهانه نهرها زده می‌شد و از آب پشت آنها جهت آسیاب کردن غلات استفاده می‌شد. انرژی جزرومد معمولاً توسط سامانه‌هایی شبیه سدهای هیدرولیکی معمولی مهار می‌شود. به این ترتیب که در هنگام بالا آمدن آب مخازنی در ساحل پر شده و آبی که در آن به دام افتاده‌است در هنگام پایین رفتن تراز آب از دریچه‌های سد عبور داده می‌شود و توربین‌های آبی را برای تولید برق می‌چرخاند. برای بهره‌برداری اقتصادی از این سامانه‌ها، اختلاف تراز آب در حالت جزر و حالت مد باید متوسطی معادل حداقل ۵ متر داشته باشد که طبق مطالعات تنها ۴۰ نقطه در دنیا چنین اختلاف ترازی را تجربه می‌کنند. نود درصد کل انرژی که در دنیا به این روش تولید می‌شود تنها در یک کشور و در منطقه La Rance فرانسه است که اولین نیروگاه جزرومدی جهان نیز به‌شمار می‌آید. این نیروگاه در طول ۶ سال از ۱۹۶۰ تا ۱۹۶۶ ساخته شده و ۲۴۰ مگاوات ظرفیت تولید برق دارد.

انرژی جریانات دریایی

این فناوری بسیار شبیه توربین‌های بادی کار می‌کند و از جریان سیال آب جهت چرخاندن پره‌های بزرگ استفاده می‌نماید. می‌توان این فناوری را در مناطقی که سرعت جریان جزرومدی بالا است یا در مناطقی که جریانات پایدار اقیانوسی سرعت قابل قبولی دارند نصب کرد.

 

انرژی ناشی از اختلاف گرمایی Ocean Thermal Energy Conversion

این نیروگاه‌ها با بهره‌برداری از اختلاف دمای میان سطح و عمق اقیانوس یک سیکل حرارتی بادو چشمه عظیم گرم و سرد تشکیل می‌دهند و از این راه می‌توان با استفاده از ایجاد بخار و تقطیر موادی مانند پروپان با آمونیاک سیکل حرارتی کاملی را تشکیل داد و بوسیله تجهیزات ویژه‌ای انرژی مکانیکی و در نهایت انرژی الکتریکی تولید نمود.

ویژگی‌های کلی این نوع انرژی

برخلاف تابش خورشیدی که درطول شبانه روز، نوسانات زیادی دارد، گرادیان حرارتی اقیانوسها درطول شبانه روز تغیرات زیادی نکرده و بنابراین یک منبع مناسب جهت تولید مداوم الکتریسیته است.

با این حال، هزینه بسیار زیاد احداث تأسیسات، زیاد بودن عمق، کم بودن محل‌های مناسب، سختی انتقال انرژی به ساحل، و کم بودن تجربیات موفق در این زمینه، استفاده از این منبع انرژی را بسیار محدود کرده‌است.

در ایران به علت کم بودن عمق خلیج فارس و دریای عمان (در مناطق ساحلی) امکان استفاده از این انرژی وجود ندارد و در دریای خزر نیز تفاوت درجه حرارت به ۲۰ درجه نمی‌رسد، بنابراین امکان تولید انرژی از این طریق بسیار غیر محتمل است.

انرژی ناشی از گرادیان شوری

از اختلاف چگالی و لایه بندی شدن آب دریاها و اقیانوس‌ها می‌توان اختلاف فشار ایجاد کرده و از این اختلاف فشار برای تولید الکتریسیته استفاده کرد.

این انرژی برخلاف سایر انرژی‌ها مانند گرما، باد یا موج مستقیماً احساس نشده وبه راحتی قابل درک نیست و بر پایه استخراج آنتروپی از اختلاط آب شور و شیرین، درجایی که آب شور و شیرین اختلاط پیدا می‌کنند، استوار است.

 

انرژی امواج

امواج در اقیانوس بر اثر عمل باد روی سطح اقیانوس تولید می‌شوند که باعث به وجود آمدن انرژی موج می‌شوند. انرژی موج منبع تجدید شونده است (انرژی برگشت‌پذیر) و معمولاً نسبت به انرژی باد بیشتر قابل تولید است. انرژیی که از امواج استخراج می‌شود، دوباره به سرعت توسط برهمکنش با دو سطح اقیانوس پر می‌شود. انرژی موج نامنظم، نوسانی و دارای فرکانس پایین است که قبل از اضافه شدن به شبکه باید به فرکانس ۶۰ هرتز تبدیل شود. بر اساس برآوردهای انجام شده، کل انرژی امواج در جهان ۲ تراوات (۲ میلیون مگاوات) انرژی الکتریکی باشد. به طور تقریبی حداکثر ۲۰ درصد از این انرژی قابل استحصال است.

زیست‌سوخت

زیست‌سوخت به سوخت‌هایی گفته می‌شود که از زیست‌توده به‌دست می‌آیند. این تعریف، زیست‌سوخت‌های جامد، سوخت‌های مایع و زیست‌گازهای مختلف را دربر می‌گیرد. زیست‌سوخت‌ها پس از عامل‌هایی چون بحران انرژی که نیازمند امنیت انرژی بیشتر بود و نگرانی از انتشار کربن توسط سوزاندن سوخت‌های فسیلی بسیار مورد توجه علمی و همگانی قرار گرفت.

زیست‌اتانول الکلی است که از تخمیر مواد قندی موجود در گیاهان مانند شکر و نشاسته به‌دست می‌آید. با پیشرفت فناوری، سلولزهایی مانند درختان و چمن‌ها را نیز می‌شود به عنوان ماده خام در فراوری زیست‌اتانول بکار برد. اتانول را می‌توان به‌صورت خالص به‌عنوان سوخت خودرو به‌کار برد اما بیشتر به‌دلیل اینکه اکتان افزایش یابد و عملکرد خودرو بهبود یابد از افزودنی بنزین استفاده می‌شود. زیست‌اتانول به‌صورت گسترده‌ای در ایالات متحده و برزیل به‌کار می‌رود.

زیست‌دیزل از دانه‌های روغنی، روغن‌های حیوانی و روغن‌های بازیافت شده بدست می‌آید. زیست‌دیزل می‌تواند به عنوان سوخت خالص در خودروها بکار رود اما برای کاهش سطح ذره‌ها، کربن مونوکسیدها و هیدروکربن‌ها در خودروهای دیزلی، از افزودنی دیزل استفاده می‌شود. زیست‌دیزل سوختی است که از روغن‌ها و چربی‌ها بدست می‌آید و همگانی‌ترین زیست‌سوخت در اروپا است. در سال ۲۰۰۸ میلادی، زیست‌سوخت ۱٫۸٪ سوخت ترابری جهان را دربر داشت. در سال ۲۰۰۷ میلادی، سرمایه‌گذاری جهانی روی گنجایش فراوری زیست‌سوخت بیش از ۴ میلیارد دلار بوده و هم‌اکنون نیز در حال افزایش است.