10 روش باورنکردنی جدید برای تولید برق

تمدن انسانی در معرض تهدید قرار گرفته. نیازی به توضیح نیست که روش‌های قدیمی تولید برق پایدار نیستند و ما باید برای تولید پایدار برق که کربن زیادی هم تولید نکند به دنبال روش‌های نوین باشیم و یا نیروگاه‌های هسته‌ای و گازی را برای استفاده مجدد آماده کنیم.

تلاش برای تولید برق با روش‌های جایگزین تازگی ندارد و ما پیش از این هم شاهد اشکال دیگر آن بوده‌ایم: قراردادن تعداد زیادی پنل خورشیدی در بیابان‌های وسیع، توربین‌های بادی در ساحل و دریا، تولید برق با استفاده از امواج دریا و استفاده از زیست‌توده همگی روش‌هایی هستند که کم‌وبیش از آنها استفاده می‌کنیم.

با این حال این‌ها تنها روش‌های جایگزین برای تولید برق نیستند. در ادامه 10 مورد از روش‌های جدید تولید انرژی را معرفی و به بررسی هر یک از آنها می‌پردازیم. با ما همراه باشید.

1. استفاده از گرمای بدن

چندین شهر بزرگ جهان در حال کار بر روی پروژه‌ای هستند که بتوانند از گرمای ایجادشده به وسیله سیستم متروی وسیع خود استفاده کنند. این گرمای زیاد که نتیجه رفت‌وآمد میلیون‌ها مسافر مترو، موتورها و ترمزهای مترو است در محیط ایزوله و عایق مترو گیر افتاده و در حال هدررفتن است.

شرکت‌های مترو مدت‌ها است که با مشکلات ناشی از گرما روبرو هستند و برای تخلیه این گرما هزینه‌های زیادی کرده‌اند. اما شرکت‌های مترو در حال حاضر به جای ازبین‌بردن این گرما از آن برای برق‌رسانی و گرمایش خانه‌ها و شرکت‌های اطراف استفاده می‌کنند. طبق یک طرح قرار است گرمای صدها منزل مسکونی در اطراف ایستگاه متروی Highbury & Islington واقع در لندن از طریق گرمای موجود در تونل‌های مترو تأمین شود. طرح‌های مشابهی هم برای سراسر اروپا وجود دارد.

اما این فقط متروها نیستند که از گرمای اضافی برای گرمایش استفاده می‌کنند. برای مثال می‌توان به بازار بزرگ آمریکایی Mall of America اشاره کرد که از گرمای تولیدی توسط انبوه جمعیتی که روزانه از آن بازدید می‌کنند برای مصارف گرمایشی استفاده می‌کند. این گرمای به دام انداخته شده برای مقابله با سرمای طاقت‌فرسای زمستان مینه سوتا استفاده می‌شود. این گرما آن قدری هست که این بازار بزرگ با مساحت تقریبی 232 هزار مترمربع هیچ‌گونه سیستم گرمایشی مرکزی ندارد و تمام نیازهای گرمایی آن تنها با گرمای به دام انداخته شده از بازدیدکنندگان تأمین می‌شود.

2. الکل های غیرقانونی و توقیف شده

سازمان گمرک سوئد همه ساله هزاران مورد الکل قاچاق و غیرقانونی کشف و ضبط می‌کند. با این حال به جای معدوم‌سازی و هدردادن این حجم عظیم از الکل قاچاق از آن برای سوخت بیوگاز اتوبوس‌های حمل‌ونقل عمومی استفاده می‌کند.

تا زمانی که قاچاقچیان به قاچاق الکل ادامه دهند می‌توان گفت سوخت اتوبوس‌ها هم تأمین است!

3. پوشک استفاده شده بزرگسالان

جمعیت ژاپن سال به سال در حال پیرتر شدن است و در حالی که این پیری جمعیت می‌تواند در آینده آسیب‌های بزرگ و جدی برای اقتصاد ژاپن به همراه داشته باشد اما یک شرکت خلاق ژاپنی به نام Super Faiths این تهدید را به فرصت تبدیل کرده. این شرکت از یک سیستم بازیافت ویژه برای تبدیل پوشک استفاده شده بزرگسالان به زیست‌توده استفاده می‌کند.

فرایند کار این سیستم به این نحو است که ابتدا پوشک‌ها را شسته و استریلیزه می‌کند سپس به تکه‌های ریز تبدیل کرده و بعد از خشک‌کردن، گندله‌های آماده از دستگاه بیرون می‌آیند. این گندله‌ها را می‌توان برای تولید انرژی در کوره سوزاند. تقریباً به ازای هر کیلوگرم گندله 5000 کیلوکالری انرژی به دست می‌آید. از این انرژی در نهایت می‌توان برای تولید برق استفاده کرد.

برای چیزی که کاملاً بی‌استفاده بود و دور ریخته می‌شد 5000 کیلوکالری اصلاً بد نیست. این دستگاه توانایی بازیافت حدود 320 کیلوگرم پوشک در روز را دارا است. این دستگاه کاملاً مناسب خانه‌های سالمندان و بیمارستان‌های بزرگ است.

4. سالن‌های رقص

شاید برایتان جالب باشد بدانید که نوع خاصی از کریستال وجود دارد که با فشردن آن می‌توان انرژی الکتریکی تولید کرد. به این انرژی الکتریکی پیزوالکتریک می‌گویند. معمولاً کریستال‌های پیزوالکتریک را در مکان‌هایی قرار می‌دهند که عبور و مرور زیاد باشد. یکی از مکان‌هایی که برای این کار بسیار مناسب است سالن‌های رقص هستند. همچنین استفاده از این انرژی تنها محدود به سالن‌های رقص نیست و در بسیاری از مکان‌های دیگر مثل گیت تردد ایستگاه‌های مترو، ریل قطار و به طور کلی هرجایی که نوعی فشار حادث می‌شود می‌توان از این کریستال‌ها استفاده کرد.

یکی دیگر از موارد استفاده از پیزوالکتریک فندک‌های الکتریکی هستند که از یک کریستال پیزوالکتریک برای تولید جرقه و آتش استفاده می‌شود.

5. رآکتورهای توریم (Thorium)

رآکتورهای توریم که تنها با یک تن توریم رادیواکتیو قابلیت راه‌اندازی را دارند می‌توانند نسل جدیدی از نیروگاه‌های محلی تولید برق را به جهان ارائه کنند. رآکتورهای توریم برای آغاز شکافت هسته‌ای به نوترون‌های با انرژی بالا نیاز دارند. به همین خاطر دانشمندان بریتانیایی هم اکنون در حال کار بر روی شتاب‌دهنده‌های مینیاتوری ذرات هستند.

یک نمونه اولیه از این شتاب‌دهنده‌ها به نام Electron Model of Many Applications یا EMMA قابلیت کار در حدود 20 میلیون الکترون‌ولت را دارد که برای شروع بسیار زیاد است. با این حال هنوز هم در مورد نحوه کارکرد رآکتورهای توریم شک و شبهه‌های بسیاری وجود دارد.

6. استفاده از انرژی خورشیدی موجود در فضا

آینده‌نگرانه‌ترین طرح شاید همین باشد. استفاده از مجموعه‌ای از پنل‌های خورشیدی کنار هم در فضا که الکتریسیته را به صورت بیسیم به سمت زمین ارسال می‌کند. از مزایای این طرح می‌توان به عدم اشغال هیچ‌گونه فضا در زمین و عدم وابستگی به تغییرات آب‌وهوایی اشاره کرد.

با این وجود هنوز راه زیادی برای راه‌اندازی اولین نیروگاه خورشیدی در فضا داریم. موانع زیادی هنوز پیش روی ماست از جمله: انتقال بیسیم برق، محافظت طولانی‌مدت در برابر تشعشعات، محافظت در برابر شهاب‌سنگ‌ها و هزینه گزاف قراردادن تجهیزات در مدار زمین. اینها تنها بخشی از چندین موانع موجود در سر راه تولید برق در فضا هستند.

به هر حال این‌گونه موانع همیشه در مسیر علم وجود داشته‌اند. برای راه‌اندازی نخستین نیروگاه هسته‌ای هم سال‌ها تحقیق و آزمایش و میلیاردها دلار هزینه صرف شد. پس چرا برای نیروگاه خورشیدی فضایی نباید تلاش کنیم؟

نحوه کار یک نیروگاه خورشیدی فضایی این‌گونه خواهد بود:

• یک آرایه خورشیدی که نسبت به زمین ثابت است نور خورشید را جذب و متمرکز می‌کند
• سلول‌های فتوولتائیک این نور را به برق تبدیل می‌کنند
• از این برق برای راه‌اندازی یک لیزر ریزموج که به سمت ایستگاه مشخصی بر روی زمین نشانه گرفته استفاده می‌شود
• انرژی ریزموج توسط آرایه‌ای از آنتن‌ها دریافت و مجدد تبدیل به برق می‌شود

در صورتی که می‌خواهید در این زمینه اطلاعات بیشتری کسب کنید می‌توانید به مقاله «آیا صفحات خورشیدی در فضا ایده خوبی برای تولید برق تجدیدپذیر است؟» مراجعه کنید.

7. بادهای خورشیدی

باد خورشیدی شامل تعداد زیادی ذره باردار ساطع شده توسط خورشید است که با سرعت بسیار زیاد حرکت می‌کنند. می‌توان با استفاده از یک بادبان عظیم خورشیدی و یک سیم باردار از این ذرات برای تولید برق استفاده کرد.

طبق تحلیل‌های مقدماتی دانشگاه واشنگتن میزان برق تولیدی توسط بادهای خورشیدی بسیار بسیار بیشتر از انرژی موردنیاز سیاره ماست ولی چیزی که تولید برق با این روش را محدود می‌کند اندازه بادبان خورشیدی است که ما در فضا مستقر می‌کنیم.

• 300 متر سیم مسی که به یک گیرنده 2 متری و یک بادبان 10 متری متصل شده می‌تواند برق موردنیاز 1000 خانه را تأمین کند.
• ماهواره‌ای با یک کابل 1000 متری و بادبانی به عرض 8400 کیلومتر می‌تواند یک میلیارد میلیارد گیگاوات برق تولید کند.

شاید با دیدن این ارقام وسوسه شده باشید اما باید این را هم مدنظر قرار دهید که این اعداد تنها زمانی در دسترس خواهند بود که بتوانیم بادبانی با مشخصات ذکر شده بسازیم و در مداری مناسب قرار دهیم.

البته این موضوع خیلی هم دور از دسترس نیست. سازمان هوافضای ژاپن در سال 2010 با موفقیت IKAROS را به فضا فرستاد. این فضاپیما اولین در نوع خود بود که از تشعشعات خورشیدی و بادبان خورشیدی برای پیشروی در فضا استفاده می‌کرد. اکتشافات این فضاپیما هنوز ادامه دارد و تا به امروز اطلاعات فوق‌العاده ارزشمندی را در اختیار دانشمندان سراسر جهان قرار داده.

ناگفته نماند که ایکاروس بسیار کوچک‌تر از آن بادبانی است که پیش از این درباره آن صحبت کردیم پس انتظار این را نداشته باشید که بادهای خورشیدی در آینده نزدیک بتوانند به عنوان گزینه عملی برای تولید انرژی محسوب شوند.

8. عروس‌های دریایی

آب اقیانوس‌ها روزبه‌روز اسیدی‌تر از قبل می‌شود و این عامل به رشد بیش از حد جمعیت عروس‌های دریایی کمک کرده. شاید دور از ذهن به نظر برسد ولی این موجودات زیبا می‌توانند راهکاری برای یکی از معضلات جهانی باشند. محققان سوئدی روشی را کشف کرده‌اند که با استفاده از آن می‌توان سلول‌های سوختی مینیاتوری تولید کرد. برای ساخت این سلول‌ها از پروتئین فلوئورسنت سبز موجود در بدن نوع خاصی از عروس‌های دریایی به نام Aequorea Victoria استفاده می‌شود که بومی سواحل آمریکای شمالی است.

این سلول‌های سوختی برای تأمین انرژی ابزارهای پزشکی در مقیاس نانو استفاده می‌شوند. وقتی پروتئین فلوئورسنت سبز در معرض نور فرابنفش قرار می‌گیرد در حد چند نانو آمپر انرژی الکتریکی تولید می‌کند.

این مقدار اصلاً کم نیست. درواقع توسعه این سوخت‌های بیولوژیک می‌تواند به پیشبرد تحقیقات در حوزه فناوری‌های بیونانو که برای عملکرد خود به هیچ‌گونه سوخت یا جریان الکتریکی خارجی نیاز ندارند کمک کند. چنانچه بتوان این فناوری را توسعه داد می‌تواند در درازمدت بسیار مفید باشد به ویژه اگر موضوع اسیدی شدن اقیانوس‌ها هم ادامه‌دار باشد.

9. به دام انداختن و بازیافت امواج رادیویی

موضوع به دام انداختن و بازیافت امواج رادیویی و سایر امواج الکترومغناطیسی موضوع چندان جدیدی نیست اما چیزی که مهم است افزایش سطح آن است.

یک تیم تحقیقاتی به رهبری مانوس تنتزریس روشی را ابداع کرده‌اند که می‌توانند با آن انرژی منابع مختلفی مثل وای‌فای، کانال‌های تلویزیونی، دستگاه‌های الکترونیکی دستی و موارد دیگر این‌چنینی را جمع‌آوری کنند. فرایند جمع‌آوری انرژی توسط آنتن‌های با پهنای باند زیاد انجام می‌شود. این آنتن‌ها قابلیت دریافت طیف وسیعی از سیگنال‌ها با فرکانس‌های مختلف را دارند.

امواج رادیویی و دیگر امواج الکترومغناطیسی به طور پیوسته در اطراف ما در حال انتشار هستند. تبدیل دوباره برخی از این امواج به انرژی می‌تواند روشی نوین برای تولید انرژی الکتریکی باشد.

10. هوای رقیق

شاید سخت‌ترین روش برای تولید برق همین باشد. اگر بتوانیم از هوای رقیق برق تولید کنیم باید گفت که به یک منبع انرژی بی‌نهایت دست‌یافته‌ایم. یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه Massachusetts Amherst باور دارند دستگاهی ساخته‌اند که با استفاده از یک پروتئین طبیعی از رطوبت موجود در هوا برق تولید می‌کند.

این دستگاه که نام آن را Air-gen گذاشته‌اند از نانوسیم‌های رسانای بر پایه پروتئین استفاده می‌کنند. این تیم تحقیقاتی نانوسیم‌ها را به یک ژنراتور متصل می‌کنند، این ژنراتور از رطوبت موجود در هوا برای تولید برق استفاده می‌کند.

در زمان نگارش این مقاله این پروژه فعلاً در مقیاس کوچک راه‌اندازی شده ولی هدف نهایی آن تولید برق در مقیاس بزرگ است.

استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر باعث نجات کره زمین می‌شود

برخی از منابع انرژی که ما در این مقاله بررسی کردیم شاید در نگاه اول عجیب به نظر برسند ولی بسیاری از آنها می‌توانند کاربردهای عملی داشته باشند. برخی هم همین الان در اطراف ما وجود دارند و از آنها برای تولید برق استفاده می‌شود.

این تحقیقات مربوط به انرژی برای جلوگیری از نابودی نسل بشر حیاتی هستند چون سیاره ما به هر حال خود را نجات می‌دهد ولی چیزی که ممکن است نابود شود ما انسان‌ها هستیم.

منبع:

https://www.makeuseof.com/tag/8-unbelievable-new-ways-generating-electricity/