کاوشی جامع در ترمودینامیک، با تمرکز بر انتقال انرژی، اصول بازدهی و کاربردهای جهانی آن در صنایع مختلف.
ترمودینامیک: انتقال انرژی و بازدهی در یک زمینه جهانی
ترمودینامیک شاخه‌ای بنیادین از فیزیک است که رفتار انرژی و تبدیلات آن را کنترل می‌کند. این علم، سنگ بنای مهندسی، شیمی و بسیاری دیگر از رشته‌های علمی است. درک ترمودینامیک برای مقابله با چالش‌های جهانی مرتبط با تولید، مصرف انرژی و پایداری محیط زیست حیاتی است. این راهنمای جامع به بررسی اصول اصلی ترمودینامیک، با تمرکز بر انتقال انرژی، بازدهی و کاربردهای گسترده آن در سراسر جهان می‌پردازد.
ترمودینامیک چیست؟
در هسته خود، ترمودینامیک روابط بین حرارت، کار و انرژی را مطالعه می‌کند. این علم چارچوبی برای درک چگونگی انتقال و تبدیل انرژی در سیستم‌های فیزیکی، از کوچکترین ذرات میکروسکوپی تا فرآیندهای صنعتی بزرگ‌مقیاس، فراهم می‌کند. خود کلمه «ترمودینامیک» از کلمات یونانی «therme» (گرما) و «dynamis» (قدرت یا نیرو) گرفته شده است که نشان‌دهنده تمرکز اولیه بر تبدیل گرما به کار مفید است.
مفاهیم کلیدی در ترمودینامیک
- سیستم: بخش مشخصی از جهان که تحت بررسی است. می‌تواند باز (اجازه تبادل جرم و انرژی)، بسته (فقط اجازه تبادل انرژی) یا ایزوله (بدون هیچ تبادلی) باشد.
- محیط اطراف: هر چیزی که خارج از سیستم قرار دارد.
- انرژی: ظرفیت انجام کار. در اشکال مختلفی از جمله انرژی جنبشی، پتانسیل، حرارتی، شیمیایی و هسته‌ای وجود دارد.
- حرارت (Q): انرژی منتقل شده به دلیل اختلاف دما.
- کار (W): انرژی منتقل شده زمانی که یک نیرو باعث جابجایی می‌شود.
- انرژی درونی (U): کل انرژی موجود در یک سیستم. شامل انرژی‌های جنبشی و پتانسیل مولکول‌ها است.
- دما (T): معیاری از میانگین انرژی جنبشی مولکول‌ها در یک سیستم.
- فشار (P): نیروی وارد شده بر واحد سطح.
- حجم (V): مقدار فضای اشغال شده توسط یک سیستم.
- آنتروپی (S): معیاری از بی‌نظمی یا تصادفی بودن یک سیستم.
قوانین ترمودینامیک
رفتار انرژی توسط چهار قانون بنیادین که به عنوان قوانین ترمودینامیک شناخته می‌شوند، کنترل می‌شود:
قانون صفرم ترمودینامیک
قانون صفرم بیان می‌کند که اگر دو سیستم هر کدام با سیستم سومی در تعادل حرارتی باشند، آنگاه آن دو سیستم با یکدیگر نیز در تعادل حرارتی هستند. این قانون مفهوم دما را به عنوان یک خاصیت بنیادی تثبیت می‌کند و امکان تعریف مقیاس‌های دما را فراهم می‌آورد.
قانون اول ترمودینامیک
قانون اول بیانی از پایستگی انرژی است. این قانون بیان می‌کند که تغییر در انرژی درونی (ΔU) یک سیستم برابر است با گرمای اضافه شده به سیستم (Q) منهای کار انجام شده توسط سیستم (W):
ΔU = Q - W
این قانون تأکید می‌کند که انرژی نه به وجود می‌آید و نه از بین می‌رود، بلکه فقط از یک شکل به شکل دیگر تبدیل می‌شود. به عنوان مثال، در یک موتور احتراقی، انرژی شیمیایی سوخت به گرما و سپس به کار مکانیکی برای حرکت پیستون‌ها تبدیل می‌شود.
قانون دوم ترمودینامیک
قانون دوم مفهوم آنتروپی را معرفی می‌کند و بیان می‌کند که آنتروپی کل یک سیستم ایزوله فقط می‌تواند با گذشت زمان افزایش یابد. این بدان معناست که فرآیندها تمایل دارند در جهتی پیش بروند که بی‌نظمی یا تصادفی بودن را افزایش می‌دهد. یک بیان رایج از قانون دوم این است:
ΔS ≥ 0
این قانون پیامدهای عمیقی برای بازدهی تبدیل انرژی دارد. این قانون دلالت بر این دارد که هیچ فرآیندی نمی‌تواند کاملاً کارآمد باشد، زیرا مقداری انرژی همیشه به دلیل افزایش آنتروپی به صورت گرما از دست می‌رود. به عنوان مثال، هنگام تبدیل گرما به کار، مقداری گرما به ناچار به محیط اطراف پراکنده می‌شود و فرآیند را برگشت‌ناپذیر می‌کند.
یک نیروگاه را در نظر بگیرید. قانون دوم حکم می‌کند که تمام انرژی حرارتی تولید شده از سوزاندن سوخت نمی‌تواند به الکتریسیته تبدیل شود. مقداری انرژی همیشه به عنوان گرمای هدر رفته از دست می‌رود که به آلودگی حرارتی کمک می‌کند. به طور مشابه، در سیستم‌های تبرید، قانون دوم ایجاب می‌کند که برای انتقال گرما از یک مخزن سرد به یک مخزن گرم باید کار انجام شود، زیرا گرما به طور طبیعی از گرم به سرد جریان می‌یابد.
قانون سوم ترمودینامیک
قانون سوم بیان می‌کند که با نزدیک شدن دمای یک سیستم به صفر مطلق (0 کلوین یا 273.15- درجه سانتی‌گراد)، آنتروپی سیستم به یک مقدار کمینه یا صفر نزدیک می‌شود. این بدان معناست که رسیدن به صفر مطلق در تعداد محدودی از مراحل غیرممکن است. قانون سوم یک نقطه مرجع برای تعیین آنتروپی یک ماده فراهم می‌کند.
سازوکارهای انتقال انرژی
انرژی می‌تواند بین یک سیستم و محیط اطراف آن از طریق سازوکارهای مختلفی منتقل شود. درک این سازوکارها برای طراحی سیستم‌های انرژی کارآمد حیاتی است.
انتقال حرارت
انتقال حرارت تبادل انرژی حرارتی بین اجسام یا سیستم‌ها به دلیل اختلاف دما است. سه حالت اصلی انتقال حرارت وجود دارد:
- رسانش (Conduction): انتقال گرما از طریق یک ماده با تماس مستقیم. نرخ رسانش به رسانایی حرارتی ماده، اختلاف دما و سطح تماس بستگی دارد. مثال‌ها شامل گرم شدن یک قاشق فلزی در سوپ داغ یا انتقال گرما از طریق دیوارهای یک ساختمان است.
- همرفت (Convection): انتقال گرما با حرکت سیالات (مایعات یا گازها). همرفت می‌تواند طبیعی (ناشی از اختلاف چگالی) یا اجباری (ناشی از نیروهای خارجی مانند فن‌ها یا پمپ‌ها) باشد. مثال‌ها شامل جوشیدن آب در یک قابلمه (همرفت طبیعی) یا خنک کردن CPU کامپیوتر با یک فن (همرفت اجباری) است.
- تابش (Radiation): انتقال گرما توسط امواج الکترومغناطیسی. تابش به محیط مادی نیاز ندارد و می‌تواند در خلاء رخ دهد. همه اجسام تابش حرارتی از خود ساطع می‌کنند و مقدار تابش به دما و ضریب صدور جسم بستگی دارد. مثال‌ها شامل گرمای خورشید یا گرمای تابش شده از یک اجاق داغ است.
مدیریت مؤثر انتقال حرارت در صنایع مختلف حیاتی است. به عنوان مثال، در نیروگاه‌ها، مبدل‌های حرارتی برای انتقال کارآمد گرما از گازهای احتراق به آب استفاده می‌شوند تا بخار برای به حرکت درآوردن توربین‌ها تولید شود. در صنعت الکترونیک، هیت سینک‌ها برای دفع گرما از قطعات الکترونیکی استفاده می‌شوند تا از گرم شدن بیش از حد جلوگیری کرده و عملکرد قابل اطمینان را تضمین کنند. در سطح جهانی، ساختمان‌ها با مواد عایق طراحی می‌شوند تا انتقال حرارت را به حداقل برسانند و مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش را کاهش دهند.
کار
کار، انرژی منتقل شده زمانی است که یک نیرو باعث جابجایی می‌شود. در ترمودینامیک، کار اغلب با تغییرات حجم یا فشار همراه است. به عنوان مثال، انبساط یک گاز در یک سیلندر می‌تواند روی یک پیستون کار انجام دهد و انرژی حرارتی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند. فرمول کار انجام شده توسط یک گاز در فشار ثابت عبارت است از:
W = PΔV
که در آن P فشار و ΔV تغییر حجم است.
کار یک مفهوم کلیدی در درک موتورها، توربین‌ها و کمپرسورها است. در موتورهای احتراق داخلی، گازهای منبسط شده ناشی از احتراق روی پیستون‌ها کار انجام می‌دهند که به نوبه خود میل‌لنگ را به حرکت در می‌آورد. در توربین‌ها، جریان بخار یا گاز روی پره‌های توربین کار انجام می‌دهد و انرژی چرخشی تولید می‌کند. کمپرسورها از کار برای افزایش فشار یک گاز یا مایع استفاده می‌کنند.
فرآیندهای ترمودینامیکی
فرآیند ترمودینامیکی هرگونه تغییر در حالت یک سیستم است. برخی از انواع رایج فرآیندهای ترمودینامیکی عبارتند از:
- فرآیند هم‌دما (Isothermal): فرآیندی که در دمای ثابت رخ می‌دهد. مثالی از آن انبساط آهسته یک گاز در تماس با یک مخزن حرارتی است.
- فرآیند بی‌دررو (Adiabatic): فرآیندی که بدون تبادل حرارت با محیط اطراف رخ می‌دهد (Q = 0). مثالی از آن تراکم یا انبساط سریع یک گاز در یک سیلندر عایق‌بندی شده است.
- فرآیند هم‌فشار (Isobaric): فرآیندی که در فشار ثابت رخ می‌دهد. مثالی از آن جوشیدن آب در یک ظرف باز است.
- فرآیند هم‌حجم (Isochoric or Isometric): فرآیندی که در حجم ثابت رخ می‌دهد. مثالی از آن گرم کردن یک گاز در یک ظرف بسته و صلب است.
- فرآیند چرخه‌ای (Cyclic): مجموعه‌ای از فرآیندها که سیستم را به حالت اولیه خود بازمی‌گرداند. مثال‌ها شامل عملکرد یک موتور حرارتی یا یک یخچال است.
بازدهی انرژی
بازدهی انرژی یک مفهوم حیاتی در ترمودینامیک است و به عنوان نسبت خروجی انرژی مفید به کل ورودی انرژی تعریف می‌شود:
بازدهی = (خروجی انرژی مفید) / (کل ورودی انرژی)
قانون دوم ترمودینامیک حکم می‌کند که هیچ فرآیند تبدیل انرژی نمی‌تواند 100% کارآمد باشد. مقداری انرژی همیشه به دلیل افزایش آنتروپی به صورت گرما از دست می‌رود. با این حال، با درک اصول ترمودینامیک و به کارگیری فناوری‌های پیشرفته، می‌توان بازدهی انرژی را بهبود بخشید و اتلاف انرژی را کاهش داد.
بهبود بازدهی انرژی
چندین استراتژی را می‌توان برای بهبود بازدهی انرژی در بخش‌های مختلف به کار برد:
- کاهش اصطکاک: اصطکاک گرما تولید می‌کند که نوعی اتلاف انرژی است. کاهش اصطکاک در سیستم‌های مکانیکی از طریق روانکاری، طراحی بهبود یافته و مواد پیشرفته می‌تواند بازدهی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.
- بهینه‌سازی انتقال حرارت: بهبود فرآیندهای انتقال حرارت در مبدل‌های حرارتی، بویلرها و کندانسورها می‌تواند اتلاف انرژی را کاهش داده و بازدهی را افزایش دهد.
- عایق‌بندی: عایق‌بندی ساختمان‌ها، لوله‌ها و تجهیزات، اتلاف یا جذب گرما را کاهش می‌دهد و مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش را به حداقل می‌رساند.
- بازیابی گرمای هدر رفته: جذب و استفاده مجدد از گرمای هدر رفته از فرآیندهای صنعتی می‌تواند بازدهی کلی انرژی را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. این می‌تواند شامل استفاده از گرمای هدر رفته برای تولید برق یا پیش‌گرم کردن جریان‌های فرآیندی باشد.
- تولید همزمان (حرارت و برق ترکیبی - CHP): تولید همزمان شامل تولید همزمان برق و گرما از یک منبع سوخت واحد است. این روش می‌تواند بسیار کارآمدتر از تولید جداگانه برق و گرما باشد.
- مواد پیشرفته: استفاده از مواد پیشرفته با خواص حرارتی بهبود یافته، مانند فلزات با رسانایی بالا یا سرامیک‌های با عایق‌بندی بالا، می‌تواند بازدهی انرژی را افزایش دهد.
- شبکه‌های هوشمند: پیاده‌سازی فناوری‌های شبکه هوشمند می‌تواند توزیع انرژی را بهینه کرده و تلفات انتقال را کاهش دهد.
کاربردهای ترمودینامیک
ترمودینامیک طیف وسیعی از کاربردها را در صنایع و بخش‌های مختلف در سراسر جهان دارد:
تولید برق
ترمودینامیک برای طراحی و بهره‌برداری از نیروگاه‌ها، از جمله نیروگاه‌های زغال‌سنگی، گاز طبیعی، هسته‌ای و انرژی‌های تجدیدپذیر، بنیادی است. بازدهی تولید برق یک نگرانی حیاتی است، زیرا مستقیماً بر مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانه‌ای تأثیر می‌گذارد. نیروگاه‌ها از چرخه‌های ترمودینامیکی مانند چرخه رانکین (برای نیروگاه‌های بخار) و چرخه برایتون (برای نیروگاه‌های توربین گاز) برای تبدیل انرژی حرارتی به الکتریسیته استفاده می‌کنند.
در سطح جهانی، تلاش‌ها بر بهبود بازدهی نیروگاه‌ها از طریق فناوری‌های پیشرفته مانند توربین‌های بخار فوق بحرانی، توربین‌های گاز سیکل ترکیبی و سیستم‌های سیکل ترکیبی گازی‌سازی یکپارچه (IGCC) متمرکز است.
تبرید و تهویه مطبوع
سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع برای انتقال گرما از یک فضای سرد به یک فضای گرم به اصول ترمودینامیک متکی هستند. این سیستم‌ها از مبردها استفاده می‌کنند که تحت تغییرات فاز (تبخیر و میعان) برای جذب و آزادسازی گرما قرار می‌گیرند. بازدهی سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع با ضریب عملکرد (COP) اندازه‌گیری می‌شود که نسبت ظرفیت سرمایشی به توان ورودی است.
به دلیل نگرانی‌های زیست‌محیطی مربوط به مبردهایی با پتانسیل گرمایش جهانی بالا، یک حرکت جهانی به سمت توسعه و استفاده از مبردهای سازگارتر با محیط زیست، مانند مبردهای طبیعی (مانند آمونیاک، دی‌اکسید کربن و هیدروکربن‌ها) و هیدروفلورواولفین‌ها (HFOs) وجود دارد.
موتورهای احتراق داخلی
موتورهای احتراق داخلی (ICEs) در خودروها، کامیون‌ها، هواپیماها و سایر وسایل نقلیه استفاده می‌شوند. این موتورها انرژی شیمیایی سوخت را از طریق مجموعه‌ای از فرآیندهای ترمودینامیکی، از جمله مکش، تراکم، احتراق، انبساط و تخلیه، به کار مکانیکی تبدیل می‌کنند. بازدهی موتورهای احتراق داخلی توسط قانون دوم ترمودینامیک و همچنین عواملی مانند اصطکاک و تلفات حرارتی محدود می‌شود.
تلاش‌های تحقیق و توسعه مداوم بر بهبود بازدهی موتورهای احتراق داخلی از طریق فناوری‌هایی مانند توربوشارژ، تزریق مستقیم، زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها و استراتژی‌های احتراق پیشرفته متمرکز است. علاوه بر این، توسعه وسایل نقلیه هیبریدی و الکتریکی با هدف کاهش وابستگی به موتورهای احتراق داخلی و بهبود بازدهی کلی انرژی در بخش حمل و نقل انجام می‌شود.
فرآیندهای صنعتی
ترمودینامیک نقش حیاتی در فرآیندهای صنعتی مختلف، از جمله فرآوری شیمیایی، پالایش نفت و تولید، ایفا می‌کند. بسیاری از فرآیندهای صنعتی شامل انتقال حرارت، تغییرات فاز و واکنش‌های شیمیایی هستند که همگی توسط اصول ترمودینامیک کنترل می‌شوند. بهینه‌سازی این فرآیندها برای بازدهی انرژی می‌تواند منجر به صرفه‌جویی قابل توجه در هزینه‌ها و کاهش اثرات زیست‌محیطی شود.
نمونه‌هایی از کاربردهای ترمودینامیک در فرآیندهای صنعتی عبارتند از: یکپارچه‌سازی حرارتی (استفاده از گرمای هدر رفته برای پیش‌گرم کردن جریان‌های فرآیندی)، بهینه‌سازی فرآیند (تنظیم پارامترهای عملیاتی برای به حداقل رساندن مصرف انرژی) و استفاده از مواد و فناوری‌های پیشرفته (مانند جداسازی غشایی و راکتورهای پیشرفته).
سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر
ترمودینامیک برای درک و بهینه‌سازی سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر مانند نیروگاه‌های حرارتی خورشیدی، نیروگاه‌های زمین‌گرمایی و سیستم‌های انرژی زیست‌توده ضروری است. نیروگاه‌های حرارتی خورشیدی از تابش متمرکز خورشید برای گرم کردن یک سیال کاری استفاده می‌کنند که سپس یک توربین را برای تولید برق به حرکت در می‌آورد. نیروگاه‌های زمین‌گرمایی از گرمای داخل زمین برای تولید برق استفاده می‌کنند. سیستم‌های انرژی زیست‌توده، زیست‌توده (مواد آلی) را به گرما، برق یا سوخت‌های زیستی تبدیل می‌کنند.
بهبود بازدهی سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر برای رقابتی‌تر کردن آنها با منابع انرژی متعارف حیاتی است. این شامل بهینه‌سازی طراحی و بهره‌برداری از این سیستم‌ها و همچنین توسعه فناوری‌های جدید برای ذخیره‌سازی و تبدیل انرژی است.
ترمودینامیک و تغییرات اقلیمی
ترمودینامیک به طور مستقیم با مسئله تغییرات اقلیمی مرتبط است. سوزاندن سوخت‌های فسیلی گازهای گلخانه‌ای مانند دی‌اکسید کربن را در جو آزاد می‌کند. این گازها گرما را به دام می‌اندازند و به گرمایش جهانی کمک می‌کنند. درک خواص ترمودینامیکی گازهای گلخانه‌ای و جو زمین برای پیش‌بینی و کاهش اثرات تغییرات اقلیمی حیاتی است.
بهبود بازدهی انرژی و گذار به منابع انرژی تجدیدپذیر، استراتژی‌های کلیدی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و مبارزه با تغییرات اقلیمی هستند. ترمودینامیک مبنای علمی این استراتژی‌ها را فراهم می‌کند و به شناسایی فرصت‌ها برای کاهش مصرف انرژی و بهبود بازدهی فرآیندهای تبدیل انرژی کمک می‌کند.
مثال‌ها و دیدگاه‌های جهانی
اصول ترمودینامیک بسته به منابع انرژی، قابلیت‌های فناورانه و سیاست‌های زیست‌محیطی، در مناطق و کشورهای مختلف به طور متفاوتی به کار گرفته می‌شوند.
- آلمان: به عنوان یک رهبر جهانی در انرژی‌های تجدیدپذیر، آلمان سرمایه‌گذاری سنگینی در انرژی بادی، خورشیدی و زیست‌توده کرده است. آنها به طور گسترده از تولید همزمان (CHP) برای بهبود بازدهی انرژی در بخش‌های صنعتی و مسکونی استفاده می‌کنند. تمرکز آنها بر *Energiewende*، یعنی گذار به اقتصاد کم‌کربن است.
- چین: به عنوان بزرگترین مصرف‌کننده انرژی در جهان، چین به شدت در بهبود بازدهی انرژی و فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر سرمایه‌گذاری می‌کند. آنها در حال ساخت خطوط انتقال ولتاژ فوق بالا (UHV) برای انتقال برق از منابع انرژی تجدیدپذیر در غرب به مناطق پرمصرف انرژی در شرق هستند.
- ایالات متحده: ایالات متحده دارای ترکیب متنوعی از انرژی است که شامل سوخت‌های فسیلی، هسته‌ای و تجدیدپذیر می‌شود. آنها به طور فعال در حال توسعه فناوری‌های انرژی پیشرفته مانند جذب و ذخیره‌سازی کربن (CCS) و استخراج گاز شیل هستند. آنها همچنین بر بهبود بازدهی وسایل نقلیه و ساختمان‌ها تمرکز دارند.
- هند: هند با چالش تأمین انرژی برای جمعیت بزرگ و رو به رشد خود مواجه است. آنها در حال گسترش ظرفیت انرژی تجدیدپذیر خود، به ویژه انرژی خورشیدی و بادی هستند. آنها همچنین در حال ترویج بازدهی انرژی در ساختمان‌ها و صنعت هستند.
- کشورهای اسکاندیناوی (نروژ، سوئد، دانمارک): این کشورها به دلیل سطح بالای بازدهی انرژی و تعهدشان به انرژی‌های تجدیدپذیر شناخته شده‌اند. آنها به طور گسترده از نیروی برق‌آبی استفاده می‌کنند و در انرژی بادی، خورشیدی و زیست‌توده سرمایه‌گذاری می‌کنند. سیستم‌های گرمایش منطقه‌ای نیز به طور گسترده برای بهبود بازدهی انرژی در مناطق شهری استفاده می‌شوند.
روندهای آینده در ترمودینامیک
چندین روند نوظهور در حال شکل دادن به آینده ترمودینامیک هستند:
- نانوترمودینامیک: مطالعه پدیده‌های ترمودینامیکی در مقیاس نانو. این زمینه به توسعه مواد و دستگاه‌های جدید با خواص انرژی بهبود یافته مرتبط است.
- مواد ترموالکتریک: موادی که می‌توانند گرما را مستقیماً به برق یا بالعکس تبدیل کنند. این مواد کاربردهای بالقوه‌ای در بازیابی گرمای هدر رفته و برداشت انرژی دارند.
- ذخیره‌سازی پیشرفته انرژی: توسعه فناوری‌های جدید ذخیره‌سازی انرژی، مانند باتری‌ها، سلول‌های سوختی و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی حرارتی، برای امکان‌پذیر ساختن پذیرش گسترده منابع انرژی تجدیدپذیر حیاتی است.
- هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین (ML): هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای بهینه‌سازی سیستم‌های ترمودینامیکی، پیش‌بینی مصرف انرژی و توسعه فناوری‌های جدید کارآمد از نظر انرژی استفاده می‌شوند.
نتیجه‌گیری
ترمودینامیک یک علم بنیادی است که زیربنای درک ما از انرژی و تبدیلات آن را تشکیل می‌دهد. اصول آن برای مقابله با چالش‌های جهانی مرتبط با تولید، مصرف انرژی و پایداری محیط زیست ضروری است. با درک قوانین ترمودینامیک، سازوکارهای انتقال انرژی و مفهوم بازدهی انرژی، می‌توانیم فناوری‌ها و استراتژی‌های نوآورانه‌ای را برای کاهش اتلاف انرژی، بهبود بهره‌برداری از انرژی و گذار به آینده انرژی پایدارتر توسعه دهیم. این امر نیازمند همکاری بین‌المللی و به اشتراک‌گذاری دانش برای تطبیق و پیاده‌سازی بهترین شیوه‌های متناسب با زمینه‌های محلی متنوع در سراسر جهان است.