انرژی های پاک نوین

 

تولید انرژی پاک از آتشفشان ها در آمریکای لاتین

با وجود اینکه آتشفشان های فعال ترسناک هستند اما شاید حالا بتوانند شهرهای اصلی آمریکای لاتین را با انرژی پاک تامین کنند.

 مکزیک و کاستاریکا قصد دارند خود را به عنوان تولید کننده پیش گام در حوزه انرژی از طریق گرمای زمین را معرفی کنند تا بتوانند انرژی پاک تولید کرده و بحران تغییرات آب و هوایی مبارزه کنند. بنا به گفته بانک توسعه قاره آمریکا، برق آمریکای لاتین ۵۵ درصد از طریق هیدروپاور (قوه محرکه مولد برق) و ۴۰ درصد از طریق سوخت فسیلی تهیه می شود.

از سوی دیگر به گفته کمسیون اقتصادی آمریکای لاتین و کارائیب انرژی گرمایی زمین تنها ۵ درصد انرژی در آمریکای مرکزی را تولید می کند. ولی هم اکنون مسئولان در صدد تغییر این رویه هستند.

علاقه سیاسی در نتیجه توافق نامه تغییرات آب و هوای پاریس برای اقدامات جدید جهت کاهش انتشار گازهای گلخانه ای افزایش یافته است. در این توافق نامه دولت ها موافقت کردند که دمای جهانی را زیر ۲ درجه سلسیوس نگه دارند.

انرژی گرمایی زمین نسبت به تغییرات زمین از قبیل خشکسالی و افزایش دما حساس نیست و وبه طور مستمر انرژی پاک تولید می کند.

این منبع جدید انرژی یک راه موثر برای تامین انرژی شهرهای عمده به حساب می آید چرا که نسبت به فناوری های دیگر کمترین میزان گازهای گلخانه ای را تولید می کند.

 به گفته یک حقوق دان در کاستاریکا یکی از مزیت های اصلی استفاده از این منبع این است که نوسانات بازارها روی کشورها تاثیر نخواهد گذاشت. همچنین تمیزترین انرژی را تولید کرده و کاملا دوست دار محیط زیست خواهد بود.

 

تولید برق از طریق حرکت قطار در مسیرهای شیب دار

دنیای انرژی پر است از فناوری ها و قوانین پیچیده که معمولاً در قالب کلمات اختصاری بیان می شوند. همین کافی است تا شما دچار سرگیجه شوید. امروز در مورد فناوری شگفت انگیز تولید انرژی پاک در حرکت قطارها بررسی خواهیم داشت.

این روش یک فناوری جدید برای ذخیره سازی انرژی است که یک بخش مهم از تولید انرژی بادی و خورشیدی بیشتر در شبکه برق است. این فناوری مربوط به شرکتی به نام ARES است. در اینجا طرز کار آن را بیان می کنیم :

۱٫ قطار تخته سنگ های بزرگ را در یک سربالایی حمل می کند، در حالی که الکتریسیته مصرف می کند.
۲٫ سپس این قطار تخته سنگ ها را در سرپایینی حمل می کند، در حال که الکتریسیته تولید می کند.

به همین سادگی. انرژی ذخیره شده در سربالایی، در سرپایینی آزاد می شود.
این بسیار تمیز و پاک است. جزئیات این کار نیز جالب است – این یک راه حل خردمندانه و ساده برای برخی مشکلات پیچیده مهم است.

 

استفاده از جاذبه برای ذخیره انرژی


فرض کنید که شبکه برق به طور موقت انرژی تجدید پذیر بیشتری از نیاز خود دارد – باد می وزد، خورشید می تابد و تقاضای کافی برای استفاده از آن وجود ندارد.
ذخیره سازی انرژی ریلی پیشرفته ( ARES ) می تواند انرژی اضافه را جذب کند و از آن برای تامین انرژی قطارهایی استفاده کند که قطعات بزرگ بتن را به بالای یک شیب ملایم می کشند. در نتیجه، قطارها الکتریسیته اضافی را به انرژی پتانسیل تبدیل می کنند.
وقتی شبکه برق به آن انرژی نیاز داشته باشد، همان واگن ها قطعات را در سراشیبی حمل می کنند به طوری که انرژی پتانسیل را دوباره به الکتریسیته تبدیل می کند. ( به لطف جاذبه! ).
این تبدیل ها توسط یک موتور الکتریکی انجام می شود. وقتی قطار در سربالایی حرکت می کند، الکتریسیته مصرف می کند. وقتی در سراشیبی حرکت می کند این موتور به طور معکوس عمل کرده و الکتریسیته تولید می کند (مشابه عملکرد ” ترمزگیری سازنده ” در اتومبیل ها).

این شرکت ادعا می کند که این فرآیند، به طور پیوسته، ۸۶ درصد کارآیی دارد، یعنی ۸۶ درصد از انرژی ذخیره شده برگشت پذیر است. این شرکت امیدوار است تا هم زمان با رشد فناوری این رقم را بهبود بخشد.

 

ARES ذخیره سازی بیشتری را فرآهم می کند


ARES از قبل در منطقه Tehachapi کالیفرنیا یک خط آهن آزمایشی دارد، اما در اوایل این ماه از دفتر مدیریت زمین مجوز اولین پروژه در مقیاس تجاری خود را دریافت کرد.
این پروژه که ARES Nevada نامیده می شود، شامل یک مسیر ۵٫۵ مایلی حمل ریلی با شیب بیش از ۸ درجه است که ۱۰۶ جریب از زمین های عمومی در نزدیکی شهر Pahrump در نوادا را پوشش می دهد. این پروژه دارای ظرفیت ۵۰ مگاوات انرژی است و قادر به تولید ۱۲٫۵ مگاوات ساعت انرژی است. این شرکت انتظار دارد تا ساخت آن را در اوایل سال آینده شروع کرده و تا سال ۲۰۱۹ به پایان برساند. مسئله اینجاست که این پروژه، ذخیره سازی انرژی را فرآهم نخواهد کرد. ARES می گوید که می تواند سه نوع پروژه مختلف را بسازد.
پروژه های کوچک تر (۲۰ تا ۵۰ مگاوات)، همانند موردی که نزدیک شهر Pahrump ساخته می شود، ” خدمات جانبی” را برای شبکه برق فرآهم می کنند – برای مثال، شبکه برق کالیفرنیا.

خدمات جانبی نیز می توانند بسیار فنی باشند ( پشتیبانی از VAR ( ارزش ریسک) ! اینرسی شبکه!)، اما توضیح ساده این است که سیستم ARES می تواند به سرعت بالا و پایین رفته و نوسانات شبکه برق در تامین نیرو را کاهش دهد. این پروژه ارزش صرف هزینه را دارد.
پروژه های اندازه متوسط (۵۰ تا ۲۰۰ مگاوات) هم خدمات جانبی و هم ذخیره سازی کوتاه مدت را فرآهم می کنند، که تقریباً به اندازه دو ساعت است. در حالی که پروژه اول تغییرات باد و خورشید را به صورت دقیقه به دقیقه کاهش می دهد، پروژه دوم می تواند تغییرات طولانی تری را ( در ساعت) کاهش دهد.
پروژه های بزرگ ARES ( در مقیاس شبکه های برق) می توانند از ۲۰۰ مگاوات تا ۳ گیگاوات متغیر باشند، که به گفته شرکت، آن به قدری زیاد است که برای تولید ۴ تا ۱۶ ساعت نیرو با خروجی کامل کافی است. در این مرحله، پروژه کمتر به عنوان روشی برای کاهش نوسانات به نظر می رسد و خود آن بیشتر شبیه به یک نیروگاه برق کامل است که قادر به ذخیره مقادیر زیادی از انرژی تجدید پذیر است.

مزایای ذخیره سازی ریلی


ذخیره سازی ریلی آنقدر مزایا دارد که بتوان آن را توصیه کرد.
دلیل اول این است که اگرچه ARES اولین شرکتی است که آن را برای کار ذخیره انرژی به کار می برد، اما شبکه ریلی خود یک فناوری کاملاً شناخته شده است. تقریباً هر چیزی که ARES استفاده می کند به سهولت در دسترس است – یعنی به هیچ تکنولوژی تجربی یا پیشرفت غیرمنتظره ای نیاز نیست. این موضوع ریسک سرمایه گذاری را کاهش می دهد. شبکه ریلی همچنین به طور مطلوب با انواع دیگر ذخیره سازی انرژی مقایسه می شود.
سرعت واکنش سیستم های ARES نسبت به سرعت باتری ها کمتر است ( ۵ تا ۱۰ ثانیه، که بر خلاف فوری بودن موثر است)، اما این شرکت مدعی است که هزینه های سرمایه گذاری آن بسیار کمتر است. همچنین، واگن ها و قطعات بتنی بر خلاف باتری ها با گذشت زمان دچار افت کیفیت و کارآیی نمی شوند.
همچنین ذخیره سازی ریلی از رقیب اصلی خود یعنی ذخیره سازی در مقیاس شبکه برق سریع تر است و دارای هزینه سرمایه گذاری کمتری است که در آن آب پمپاژ می شود (آب را به بالا و پایین هل می دهد، همانند ARES که قطعات بتنی را هل می دهد). آن همچنین قابل تنظیم تر از آب پمپاژ شده است – شما می توانید ذخیره سازی را به طور تدریجی از ۲۰ مگاوات تا ۳ گیگاوات انجام دهید – و در مکان های بیشتری قابل قرار گیری است. تمام چیزی که آن نیاز دارد مقداری زمین باز و سطح شیب دار است. نکته قابل توجه این است که آن به آب نیاز ندارد که این مزیت باعث می شود تا در مناطق خشک غربی آمریکا کارآیی داشته باشد.
در نهایت این که، ذخیره سازی ریلی تاثیرات زیست محیطی نسبتاً کمی برجای می گذارد. جیم کِلی، مدیر عامل این شرکت، گفته است که در ذخیره سازی ریلی ” هیچ گاز گلخانه ای تولید نمی شود، هیچ سوختی سوزانده نمی شود، به آب نیاز نیست، از مواد مشکل آفرین برای محیط زیست استفاده نمی شود و بسیار نرم و سبک بر روی زمین نصب می شود.”
او به مجله تجاری SNL گفته است :
وقتی کار شما تمام شود و زمان از کار خارج کردن آنها برسد شما برای واگن ها هدف های جدید تعریف می کنید، ریل ها را بازیافت می کنید، اتصالات ریلی را بازیافت می کنید، زمین را شن کش می زنید، و تخم چمن می کارید. پس از یک سال هیچ کس نخواهد فهمید که شما آنجا بوده اید.

 

چالش های پیش روی ذخیره سازی ریلی


در جهان انرژی روش های ساده اندکی وجود دارند. ARES باید پروژه خود را در نوادا بسازد و البته ثابت کند که می تواند طبق وعده خود عمل کند. و توانایی آن در انجام پروژه های بزرگ تر هنوز جای سوال دارد. خدمات جانبی یک مسئله است و خرید و فروش مسئله دیگری است – خرید برق وقتی ارزان است و فروش دوباره آن به شبکه برق وقتی با ارزش تر است. ( شرکت UtilityDive تسلط خوبی بر ARES دارد، به طوری که چالش های مالی را از بین چیزهای دیگر بررسی می کند.)
انتظارات غیر منطقی بازارهای انرژی به ویژه در حوزه در حال رشد ذخیره سازی انرژی، پیش بینی موفقیت را برای هر فناوری یا شرکت خاص غیرعاقلانه کرده است.
هنوز هم ذخیره سازی ریلی از لحاظ فناوری سادگی جذابی دارد. آن یک موفقیت اتفاقی آزمایشگاهی نیست، آن فقط یک روش خردمندانه برای هدف گذاری مجدد برای مواد موجود است. قطار بالا می رود، قطار پایین می رود. توضیح آن بسیار ساده است.

 

تولید برق از امواج اقیانوس

پیش از این توانایی دستیابی به انرژی بادی، خورشیدی و آبی حاصل شده بود. اما یک منبع انرژی دیگر که ۷۱ درصد از سطح زمین را پوشش داده است نیز وجود دارد، که البته مشاجراتی بر سر بهره‌برداری از آن وجود دارد.

شرکت Columbia Power یکی از شرکت‌هایی است که آرزوی مهار آب دریا و تولید الکتریسیته را به کمک آن در سر می‌پروراند. این شرکت یک ژنراتور با نام StingRAY ساخته است. این ژنراتور روی سطح دریا شناور شده است و موج‌ها را به انرژی مفید و قابل استفاده تبدیل می‌کند.
ایده استفاده از آب دریا جدید نیست، اما مشکلاتی راجع به مقرون‌ به صرفه بودن این روش بود. این ژنراتورهای تبدیل موج دریا به الکتریسیته هرجایی از دریا نمی‌توانند کار خود را انجام دهند، چراکه باید مراقب آسیب رسیدن به مسیرهای کشتی‌رانی و موجودات زنده دریا باشند.
در حال حاضر صنعت تولید انرژی از جزر و مد بیشتر از این نوع فناوری پایه‌گذاری شده است. در این صنعت از جزر و مد برای چرخاندن توربین‌های عظیم زیرآبی استفاده می‌شود. استفاده از موج دریا برای تولید انرژی نیز چیزی شبیه به همین صنعت است اما جزء فناوری‌های تازه محسوب شده و با چالش‌هایی روبروست.

 Columbia Power قدرت امواج آب را توسط سیستمی شبیه به توربین بادی مهار می‌کند. این وسیله در بستر دریا قرار گرفته است. موج‌ها درون یک محفظه مرکزی هدایت شده است و انرژی یک ژنوراتور مغناطیسی را تامین می‌کند. یک کابل عظیم زیر آبی مزرعه توربین‌ها را به شبکه برق وصل می‌کند.
وزن جدیدترین نسخه این ژنراتور ۷۰۰ تن بوده و ۲۰ متر ارتفاع دارد. بیشتر قسمت‌های آن زیر آب قرار دارد و تنها ۲٫۵ متر از این دستگاه زرد رنگ روی آب قابل مشاهده است. چراغ‌هایی که روی دستگاه وصل شده است شب‌هنگام به قایق‌ها علامت می‌دهد تا از موقعیت این دستگاه مطلع شده و با آن برخورد نکنند.
دریا بسیار کینه‌جو است. فشار شدید آب، وجود نمک و حرکات خشن آب همگی باعث می‌شوند هرگونه وسیله‌ای که در آن قرار دارد مکررا نیاز به تعمیر داشته باشد. نکته دیگر اینکه سیستم ساخت شرکت Columbia Power به گونه‌ای طراحی شده است تا در دریا دوام بیاورد بنابراین لزومی ندارد هنگام مواجه شدن با امواج سهمگین خاموش یا به بندرگاه منتقل شود.

StingRAY برای کار در عمق ۷۰ متری آب در ۴ کیلومتری ساحل غربی ایالات‌متحده طراحی شده است. دور از شهر و منازل مسکونی.
از برق تولید شده به این روش هنوز استفاده گسترده نمی‌شود. این شرکت یازده نفره در حال آزمایش نوآوری خود در تانک‌های ویژه است که یکی از آن‌ها در دانشگاه واشنگتن قرار دارد. یک StingRAY نیز برای مدتی بیش از یک سال در تنگه Puget Sound مورد آزمایش قرار گرفت. و حالا این شرکت در حال آماده شدن برای به کارگیری یک نسخه از این فناوری در مقیاس بزرگ در سایت آزمون نیروی دریایی در هاوایی است.
مدیر عامل Columbia Power گفت کمی طول می‌کشد که روش تولید انرژی به کمک امواج دریا در بازارهای بزرگ و اصلی مورد استفاده قرار گیرد، اما برای بازارهای کوچک، مثلا جزیره‌ایی با منابع کمیاب مفید است.
Columbia Power در مورد انرژی تولیدی توسط موج دریا خوش‌بین است و می‌گوید این انرژی نیز به عنوان یک منبع جایگزین در آینده مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
مدیر عامل این شرکت بیان کرد همه ما می‌دانیم که موج‌های دریا هیچ‌گاه متوقف نمی‌شوند. این منبع انرژی به صورت ۲۴ ساعته و ۷ روز هفته در دسترس است. اهمیتی ندارد که خورشید می‌تابد یا باد در حال وزیدن است. به هرحال ما برق مورد نیازمان را به دست می‌آوریم.

 

تولید برق از گوجه فرنگی

هر ساله حدود 400 هزار تن ضایعات گوجه فرنگی در فلوریدا تولید و دور ریخته می شود. به تازگی ابتکار جالبی در استفاده از این گوجه ها مطرح شده است.

به گزارش کلیک، گروهی از محققان مدرسه فناوری و معدن در داکوتای جنوبی راهی برای برخورد با این ضایعات مشکل آفرین و تبدیل کردن آن ها به الکتریسیته پیدا کرده اند.
چگونه گوجه فرنگی تبدیل به انرژی می شود؟ محققان یک پیل سوختی میکروبی ویژه برای پردازش ضایعات و تبدیل آن ها به الکتریسیته توسعه داده اند. این پیل از باکتری ها برای تجزیه مواد آلی در گوجه فرنگی دور ریخته شده، اکسید کردن آن ها و تولید بار الکتریکی کمک می گیرد. شایان ذکر است که این فرآیند ضایعات را خنثی کرده و از انتشار گازهای گلخانه ای جلوگیری می کند.
این مفهوم مانند تصفیه فاضلاب یا منابع انرژی تجدید پذیر، جاذبه چندانی ندارد. اما احتمالا مورد توجه جوامع کشاورزی نظیر ایموکالی قرار خواهد گرفت. ایموکالی یک انجمن کشاورزی تولید گوجه فرنگی در فلوریدا است که تولید کننده بخش عمده ای از ضایعات گوجه فرنگی در دولت امریکا به حساب می آید.
الکساندر فاگ، آغازگر این پروژه گفت امیدوارم چنین چیزی در مناطق روستایی مورد استفاده قرار بگیرد زیرا در این مناطق ضایعات کشاورزی بسیاری تولید شده و دسترسی به منبع انرژی وجود ندارد؛ این موضوع در کشورهای در حال توسعه بیشتر به چشم می خورد.
این تحقیق در حال حاضر توسط نامیتا شرستا و دیگر محققان و زیر نظر استاد Venkataramana Gadhamshetty هدایت می شود. آن ها آخرین تحقیق خود را روز چهارشنبه در نشست ملی انجمن شیمی آمریکا در سان دیگو ارائه دادند. کل فرآیند مذکور چند هفته کوتاه به طول می انجامد و توان خروجی از این گوجه فرنگی ها پس از 10 تا 14 روز از بین می رود.
این نوع فرآیند پردازش ضایعات گران قیمت است اما تولید الکتریسیته آن را به فرآیندی موفق تبدیل می کند. احتمالا این اقدام است در شهرهایی که مسئولیت پردازش ضایعات کشاورزی را به عهده می گیرند جالب توجه باشد.
روش مذکور ممکن است در مورد ضایعات مربوط به دیگر خوراکی ها هم کارآمد باشد. اما محققان دریافته اند که گوجه فرنگی حاوی برخی ریزخوراک هایی است که باعث می شود این کار با موفقیت انجام شود.
سالانه 400 هزار تن ضایعات گوجه فرنگی در فلوریدا تولید می شود که بر اساس محاسبات محققان به طور بالقوه می تواند الکتریسیته لازم برای تامین برق دنیای دیزنی را به مدت 90 روز تامین کند. در حال حاضر این گروه می تواند به ازای هر 10 میلی گرم محصول فرعی گوجه فرنگی 0.3 وات الکتریسیته تولید کند. اما آن ها در حال کار روی این موضوع هستند و انتظار دارند بتوانند این مقدار را افزایش دهند.
احتمال این که تبدیل ضایعات کشاورزی به منبع قدرت به اندازه انرژی خورشیدی و بادی برجسته و پر نفوذ شود بسیار ضعیف است. اما از آنجایی که دو مشکل اساسی از بین بردن ضایعات و جلوگیری از انتشار گازهای گلخانه ای را حل می کند، پتانسیل تلاش برای یافتن جایگاه مناسب در طول چند دهه آینده را دارد.
در انتهای عملیات، پردازش گوجه فرنگی هنوز به همان شکل اول دیده می شوند اما در واقع گوجه ها تغییرات اساسی کرده اند زیرا محتوای شیمیایی درون گوجه ها تجزیه شده و هیچ گونه گاز گلخانه ای منتشر نمی کند. چیزی که بعد از آنجام فرآیند دیده می شود یک لجن قرمز رنگ و بی ضرر است که توانسته لامپی را در جایی روشن کند.

 

با گلدان های خانه گوشی خود را شارژ کنید

اگر شما هم از آن دسته از افرادی هستید که همیشه نگران شارژ گوشی خود هستند. خبر خوبی برای شما داریم؛ شما می‌توانید در آینده‌ای نزدیک گوشی خود را با یک گلدان شگفت انگیز شارژ کنید!

به گزارش کلیک، امروزه دسترسی به انرژی‌های پاک در مقیاس کوچک واقعا لازم است. اگر چه فناوری‌هایی مانند تولید برق با استفاده از انرژی خورشیدی معرفی شده است، اما آیا باید واقعاً به همین فناوری‌ها اکتفا کنیم؟ در واقع باید تلاش خود را برای یافتن مناسب‌ترین و در دسترس‌ترین منبع برای تولید انرژی ادامه دهیم. انرژی خورشیدی معایب خاص خود را دارد مثلا ممکن است امکان استفاده از تابش مستقیم نور برای شارژ گوشی وجود نداشته باشد و یا انرژی خورشیدی همیشه به قدر کافی جوابگو نباشد. محققان منبع سبز انرژی دیگری برای شارژ گوشی معرفی کرده‌اند. این بار از گیاهان برای تولید برق استفاده می‌شود. در این روش از فرایند انرژی خورشیدی خود گیاه برای تولید برق استفاده می‌شود.

گلدان گیاه Bioo  وسط موسسه فناوری آرکین واقع در بارسلنا طراحی و ساخته شده است. طبق گفته سازندگان، این گلدان قادر است سه گوشی را در طول روز (یا شب) توسط یک پورت USB پنج ولتی یک آمپری شارژ کند. منبع ذخیره سازی انرژی در این گلدان یک باتری زیستی است که در کف گلدان تعبیه شده است. طبق گفته شرکت سازنده تنها کاری که فرد باید انجام دهد این است که به گیاه آب دهد و آن را پرورش دهد و به این صورت گیاه بدون اینکه آسیبی به  آن وارد شود، می‌تواند هم در روز و هم در شب برق تولید کند. عمر مفید این گلدان حداقل پنج سال است.

موسسه فناوری آرکین برای عرضه این گلدان از وب سایت ایندی گوگو (سایتی برای جمع آوری کمک‌های مالی مردمی) کمک گرفته است. این شرکت همچنین قصد دارد از یک گلدان با ابعاد بزرگتر که باتری آن ظرفیت بیشتری دارد، استفاده کنند. ابعاد این گلدان یک متر در یک متر است و توانایی تولید بیشتر از 40 وات برق را دارد و قادر است سالانه بیش از 280 کیلووات برق تولید کند؛ این گلدان از همان فناوری گلدان کوچک بهره می‌برد. حامیان سایت ذکر شده می‌توانند این گلدان را با قیمت 135 دلار پیش خرید کنند. احتمالا عرضه این خودرو از دسامبر مصادف با دی ماه سال 2016 آغاز می‌شود.

 

تبدیل دی اکسید کربن به نور توسط لامپ لاترو با انرژی جلبک

آقای Mike Thompson یک لامپ شگفت انگیز «زنده» ساخته است که انرژی خود را از جلبک می‌گیرد. این لامپ برای بدست آوردن انرژی از  محفظه‌ی جلبکش، فقط به نور خورشید، دی اکسید کربن و آب نیاز دارد. یعنی برای استفاده از این لامپ زنده باید آن را به فضای آزاد بیاورید و درون آن نفس بکشید. یعنی در طول روز که هوا روشن است باید از این لامپ استفاده کنیم؟

این لامپ کانسپت مانند هر طرح دیگر هنوز به مرحله‌ی تولید تجاری نرسیده است. شیوه‌ی عملکرد به این صورت است که توسط تابش نور خورشید به جلبک‌ها و عمل فتوسنتز، یک جریان الکتریکی کم شکل می‌گیرد که در همان لحظه‌ی تولید، در یک باتری ذخیره می‌شود. انرژی ذخیره شده در باتری برای روشنایی لامپ در شب مورد استفاده قرار می‌گیرد. ساخت این لامپ به لطف تحقیقات محققان در دانشگاه‌های یانسی و استنفورد امکان پذیر شده است.

منابع : کلیک و اکو گیگ