وقتی کشورها به دنبال منابع انرژی تابآور هستند، و سبک زندگی پایدارتر میشود، انرژی مورد نیاز این زندگی هم از منابع عجیب تامین میشود.
به گزارش «انرژی امروز» در سال ۲۰۱۱، وقتی اعلام شد که شرکت ورسستر برای گرم کردن آب یک استخر از گرمای اضافی یک کوره جسد سوزی استفاده کرده است، خشم عمومی برانگیخته شد.
حرارت کورههای جسدسوزی تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد هم میرسد و تمام این حرارت به محیط تخلیه میشود. شرکتی تصمیم گرفت تا بخشی از این حرارت را برای گرم کردن آب استخر استفاده نمایند. این کار باعث کاهش ۱۵ هزار پوند هزینه شرکت در سال میشد. اما گردانندگان مراسم تشیع اعلام کردند این کار «ترسناک» و «عجیب» است.
مخالفان گفتند این کار توهین به سکنه این منطقه است. اما این پروژه ادامه یافت و این شرکت به عنوان اولین شرکتی شناخته شد که از انرژی پاک برای برنامههای خود استفاده میکند و موفق به دریافت جایزه سیب سبز شد.
این شرکت تنها شرکتی نیست که به دنبال انرژیهای تجدیدپذیر جایگزین است. در لندن ۵۰۰ خانه وجود دارد که از حرارت حاصل از حرکت قطارها در متروی لندن استفاده میکنند.
استفاده از حرارت بدن برای گرم کردن خانهها
خطوط راهآهن استکهلم یک قدم پیش رفته و سیستم تهویه ایستگاهها گرمای بدن ۲۵۰ هزار مسافر روزانه این ایستگاه و نیز مراجعین فروشگاهها و رستورانها را نیز بازچرخش میکند.
جاهای دیگری هم وجود دارند که از گرمای بدن برای گرم کردن ساختمانها استفاده میکنند اما موفقیت استکهلم در این است که از این حرارت برای برق رسانی به یک ساختمان کاملا مجزا استفاده میکند، ساختمانی ۱۳ طبقه با ۹۰ متر فاصله از ایستگاه.
این منبع انرژی باعث شده است ساختمان مذکور ۲۰ درصد در هزینههای سالانه انرژی مورد نیاز خود صرفهجویی کند و از سویی هزینههای نصب و تعمیرات هم نداشته باشد.
قهوه، منبع جدید انرژی
شاید اسم انرژی بیودیزل به گوش همه خورده باشد اما بیو بین Bio Bean اصطلاح جدیدی است. شرکتی که دانشجویان آرشیتکت راهاندازی کردهاند، از زائدات قهوه برق تولید میکند.
معمولا کافیشاپها روزانه ۱۰ کیلوگرم زائدات قهوه را دور میریزند. آرتور کِی، موسس این شرکت، میگوید استحصال انرژی از زائدات قهوه مزایای اکولوژیکی و اقتصادی دارد. قهوه به شدت گرمازاست، یعنی با حرارت بسیار بالا میسوزد.
این شرکت انواع مختلفی محصول تولید میکند که میتواند سوخت ایدهآل جایگزینی به حساب بیایند.
از قهوه برای تولید بیودیزل هم استفاده میشود. در حالی که اگر زائدات قهوه دفن شوند، شکست و تجزیه این زائدات باعث تولید متان میشود که این خود یک گاز گلخانهای است که ۲۸ بار خطرناکتر از متان است.
دریاچههای در حال انفجار و جلبکها
در آفریقا، ذخایر زیرزمینی وسیع متان که حاصل فعالیتهای آتشفشانی است باعث شدهاند که پدیدهای به نام «دریاچههای در حال انفجار» به وجود بیایند.
در روآندا یکی از همین دریاچهها به نام دریاچه کیویو یا دریاچه قاتل وجود دارد که بخشی از گاز آن برای تولید برق استحصال شده است.
اما درحالی که به نظر میرسد هیچ کدام از این تکنولوژیها به عنوان جایگزین مستقیم سوختهای فسیلی مطرح نیستند، امیدهای زیادی برای استحصال انرژی از جلبکها وجود دارد تا بلکه این مواد طبیعی به عنوان یکی از منابع بزرگ انرژیهای تجدیدپذیر مطرح شوند.
جلبکها میتوانند سوختی ایدهآل باشند. این مواد بیشتر از ذرت یا شکر حرارت تولید میکنند، رشد جلبک به خوبی باعث بازچرخش CO2 میشود، مثل ذرت نیاز به مناطق وسیع و زمینها کشاورزی بزرگ ندارد و میتوان با آبی با کیفیت بسیار پایین هم این گیاهان را رشد داد. از طرفی این خاصیت آخری باعث شده است بتوان از جلبکها به عنوان تصفیه کننده آب هم استفاد کرد.
مرکز تحقیقات محیط زیست و انرژی هم میگوید که جلبکها میتوانند بسیار کاراتر از دیگر محصولاتی گیاهی باشند که برای تولید بیوسوخت کشت میشوند.
محققان میگویند برعکس دیگر دانههای روغنی که در هر ایکر ۱۰ تا ۱۰۰ گالن روغن تولید میکنند، جلبکها تولیدکنندگان میلیونی روغن هستند و قادرند هزار تا ۵ هزار گالن روغن در هر ایکر تولید نمایند.
در حالی که اقتصاد مزارع جلبک بسیار تابآور است و سازمان بیومس جلبکی معتقد است روغن حاصل از جلبک به زودی خواهد توانست با سوختهای فسیلی برپایه نفت رقابت کند.
آنطور که وزارت انرژی ایالات متحده گفته است، جلبکها قادرند ۶۰ برابر سوخت بیشتری از دیگر مزارع تولید گیاهان بیوسوخت تولید نمایند .
بنابراین چرا جلبک نتواند به عنوان منبع انرژی در آینده مطرح باشد؟
رییس اکسونموبیل و وزیر امور خارجه کنونی ایالات متحده، رکس تیلرسون سال گذشته گفته بود که ۲۵ سال زمان لازم است که سوخت جلبک بتواند به صورت تجاری در دسترس عموم باشد، اما اکسون موبیل از سال ۲۰۰۹، حدود ۶۰۰ میلیون دلار بر روی این تکنولوژی سرمایهگذاری کرده است.
اولین بار ساختمانهایی که انرژی آنها با جلبک تامین میشد در سال ۲۰۱۳ و در هامبورگ ساخته شدند. ساختمانی با ۲۰۰ متر مربع مساحت حاوی بیوراکتورهای نوری در نمای ساختمان.
این پنلهای جلبکی، حاوی ریزجلبکهایی هستند که حرارت و بیومس تولید میکنند و برق مورد نیاز ساختمان را تامین میکنند.
این بیوراکتورها هم انرژی تجدیدپذیر برای ساختمان فرآهم میکنند هم سایه برای خنک کردن ساختمان و از سویی نمای زیبایی هم به ساختمان میدهند.
طوفانهای خورشیدی
اخیرا منابع انرژی بادی و خورشیدی پیشرفتهای چشمگیری یافتهاند و تولید این نوع انرژی ارزانتر هم شده است.
اما دانشمندان در حال بررسی توسعه استفاده از «باد خورشیدی» هستند، جریان پلاسمایی که خورشید ساطح میکند و پدیده شفق شمالی یا شفق قطبی را ایجاد میکند. باد خورشیدی حاوی الکترونها و فوتونهایی است که با سرعت یک میلیون مایل در ساعت از خورشید جدا میشوند.
دانشمندانی که برروی این سیستم کار میکنند میگویند میتوان یک میلیارد میلیارد گیگاوات یا ۱۰۰ میلیارد برابر انرژی مورد نیاز هماکنون کره زمین را از این طریق به دست آورد اما فعلا کار بسیار سختی است.
برگرفته از سایت:
گیاهان منبع تولید "برق سبز" می شوند
پژوهشگران دانشگاه "واگنینگن" در هلند سرگرم تحقیق بروی گیاهانی هستند که بتوان از آنها بعنوان منبع الکتریسیته استفاده کرد. هزینۀ تحقیقاتی این طرح توسط موسسات تجاری تامین می شود. در این تحقیقات دانشمندان سعی می کنند با استفاده از فتوسنتز گیاهان، و ایجاد رابطه بین گیاه و منابع نوری مثل باتری، انرژی برق تولید کنند.
تولید انرژی الکتریکی از سوختهای فسیلی به علت آلایندگی هوا، رویکرد مناسبی نیست. یکی از راهکارهای جایگزین، استفاده از ضایعات کشاورزی و یا سوختهای به دست آمده از آن (سوخت زیستی) برای تولید برق است. مشکل اینجاست که زیر کشت بردن زمینهای حاصلخیز برای این محصولات، سبب به خطر افتادن امنیت غذایی جهان و کمبود مواد کشاورزی خوراکی میشود. به همین دلیل گروهی از پژوهشگران به فکر بهرهگیری از شیوههایی جایگزین افتادهاند.
یکی از این پژوهشگران «مایک میسن» (Mark Mason)
نام دارد. وی در حال حاضر با دانشگاه آکسفورد در حال پژوهش برای ساخت
موتورهای الکتریکی با وزن بسیار کم و نیز شیوه تجزیه بدون هوای زیست توده
برای تولید برق است. او در مصاحبهای با مجله نیوساینتیست، از جزئیات این
پژوهش و تاثیری که میتواند بر محیط زیست داشته باشد توضیحاتی ارائه کرده
است.
لطفا در مورد رویکردتان درباره تولید انرژی توضیح دهید.
ما از شیوه تجزیه بدون هوا (یعنی تجزیه مواد آلی در نبود اکسیژن) برای تبدیل زیست توده گیاهان به گاز برای تولید برق استفاده میکنیم.
یکی از ایراداتی که به سوختهای زیستی وارد می شود این است که پرورش گیاهان به این منظور سبب کاهش محصولات کشاورزی خوراکی میشود. درست است؟
بله. به همین دلیل است که نیاز به گیاهانی با رشد سریع در مناطقی که کشاورزی در آن صورت نمیگیرد داریم. به نظر میرسد که دسته از گیاهان که در بردارنده انواع کاکتوسها هستند، میتواند راه حل ما باشند. این گیاهان میتوانند در مناطق نیمه خشک که امکان کشاورزی در آنها وجود ندارد رشد یابند.
پرورش این گیاهان چه امتیازی دارد؟
این گیاهان میتواند به ازای مقدار اندکی آب، حجم زیادی زیست توده به ما بدهند. گیاهان معمولی در جریان دریافت دی اکسید کربن در طی روز برای فتوسنتز، حجم زیادی از آب خود را در قالب تبخیر از دست میدهند. اما گیاهانی همانند کاکتوس (که در اصطلاح CAM نامیده می شوند) از شیوه ای دیگر بهره میبرند و در هنگام شب (که دما پایین تر است) دی اکسید کربن را جذب و سپس در هنگام روز و در برابر نور خورشید، فتوسنتز را انجام میدهند. به این ترتیب برخی از این گیاهان میتوانند با یک دهم مقدار آب گیاهان معمولی، زیست توده به ما بدهند. تیم پژوهشی ما در دانشگاه آکسفورد با بررسی برخی انواع کاکتوس توانسته به نتایج ارزشمندی در این زمینه دست یابد.
برای پرورش این گیاهان به چه مقدار زمین نیاز است؟
در حال حاضر حدود 300 میلیون هکتار زمین نیمه خشک در سراسر جهان وجود دارد که یا از آن استفادهای نمیشود و یا استفاده از آن محدود است. این گیاهان میتوانند انرژی الکتریکی معادل با میزان برق تولید شده از گاز طبیعی در حال حاضر را تولید کنند.
تا چند وقت دیگر این فناوری در دسترس خواهد بود؟
این گیاهان فعلا در دسترس هستند. همچنین میتوان با روشهای علمی، میزان تولید آنها را افزایش داد. با این حال اصلیترین مشکلی که با آن روبرو هستیم، فرآیند تجزیه بدون هوا است که بسیار کند و نسبتا گران است. معده گاو میتواند این فرایند را تا 30 برابر سریعتر به انجام برساند. اگر بتوانیم آن فرآیند را به نوعی الگوبرداری کنیم، شاید بتوان از هزینههای این شیوه کاست.
مطمئناً زمینهایی که میخواهید استفاده کنید خالی نیستند.
بله. به زحمت میتوان زمینهایی استفاده نشده را در سراسر دنیا یافت. با این حال مساله این است که بسیاری از مناطق دنیا، دارای زمینهایی با بازدهی بسیار اندک هستند. برای نمونه در شرق آفریقا و برخی مناطق اطراف مدیترانه، انبوهی از این زمینها میبینیم. کاشت گیاهان CAM میتواند این مناطق را متحول کند. این گیاهان میتوانند انرژی، آب و مواد مغذی را جذب کنند. همچنین فرآیند ناهوازی سبب میشود که آب دارای این مواد مغذی دوباره به طبیعت باز گردد که برای این مناطق میتواند بسیار ارزشمند باشد. ما در حال بررسی استفاده از این آب برای تولید «عدسک آبی» (Lemna) هستیم. عدسک آبی نوعی گیاه شناور بر روی آب است که مقدار زیادی پروتئین تولید میکند و میتوان از آن برای تغذیه ماهی و دامهای زنده بهره گرفت. باید بتوانیم از همین زمینها، انرژی، پروتئین و آب به دست آوریم.
این شیوه چه تاثیری بر اقلیم این مناطق دارد؟
من آدم بلندپروازی هستم. هدفم انجام پروژههایی برای کاهش چند میلیارد تنی آلایندههای کربنی است. طراحی شیوههایی بدون آلایندگی برای تولید انرژی میتواند تاثیراتی قابل توجه بر تغییرات اقلیمی داشته باشد.
برگرفته از سایت:
http://sinapress.ir/news/13935/%D8%A8%D9%87%D8%B1%D9%87%E2%80%8C%DA%AF%DB%8C%D8%B1%DB%8C-%D8%A7%D8%B2-%DA%AF%DB%8C%D8%A7%D9%87%D8%A7%D9%86-%D8%B5%D8%AD%D8%B1%D8%A7%DB%8C%DB%8C-%D8%A8%D8%B1%D8%A7%DB%8C-%D8%AA%D9%88%D9%84%DB%8C%D8%AF-%D8%A8%D8%B1%D9%82
بیشک انرژی در زندگی و حیات انسان نقش بسیار مهمی ایفا میکند تا جایی که بسیاری از کارشناسان بر این باورند رشد اقتصادی کشورها در گرو دستیابی به راهکارهایی برای مقابله با بحران انرژی است. با توجه به روند روز افزون بهرهبرداری از منابع تجدیدناپذیر انرژی در سالهای اخیر، این منابع رو به پایان است و در نتیجه استفاده از منابع تجدیدپذیر که قابلیت بازگشت مجدد به طبیعت ویژگی منحصربهفرد آن محسوب میشود، به عنوان جایگزینی مناسب برای رفع عطش سیریناپذیر انسان به انرژی مورد توجه قرار گرفته است.
بسیاری از محققان در سراسر دنیا در تلاشند برای جلوگیری از مواجه شدن با بحران انرژی از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی استفاده کنند. نیاز روزافزون به انرژی در دنیایی که زندگی میکنیم، انکارناپذیر است و اگر در این حوزه توجه کافی نشود نهتنها زندگی انسانها، بلکه زندگی همه موجودات ساکن در این کره خاکی در معرض خطر قرار میگیرد. به همین دلیل تلاش برای دستیابی به روشهایی برای دستیابی به منابع پاک و تجدیدپذیر انرژی ضروری است.
نیروگاههای گیاهی
نتایج به دست آمده از سالهای طولانی تحقیق و مطالعه نشان میدهد گیاهان یکی از مهمترین و بهترین گزینههای موجود در سطح زمین برای به دام انداختن انرژی خورشیدی هستند. از این رو گروهی از محققان در تلاش هستند به راهکارهایی برای شبیهسازی فرآیند فتوسنتز در ابزارهایی مانند برگهای مصنوعی دست یابند. محققان دانشگاه جورجیا در این زمینه به موفقیتهایی دست یافتهاند که میتواند به منزله دستیابی به معنی و مفهوم جدیدی از واژه نیروگاههای گیاهی باشد. در این فناوری پیش از این که انرژی در فرآیند فتوسنتز مورد استفاده گیاه قرار گیرد، این انرژی به دام انداخته میشود و به این ترتیب میتوان از آن برای تامین انرژی مورد نیاز ابزارهای الکترونیکی که به انرژی خیلی زیادی نیاز ندارند، استفاده کرد. در فرآیند فتوسنتز در نتیجه تجزیه مولکولهای آب به اتمهای هیدروژن و اکسیژن، انرژی نور خورشید به انرژی شیمیایی تبدیل میشود. در این فرآیند الکترونهایی آزاد میشود. این الکترونها در تولید مولکولهای قندی که گیاه از آنها به عنوان منبع سوختی برای رشد و تولید مثل استفاده میکند، نقش مهمی دارد. فناوری ارائهشده توسط این گروه از محققان در فرآیند فتوسنتز وقفهای ایجاد میکند و پیش از این که الکترونها از سوی گیاه برای تولید قند مورد استفاده قرار گیرد، فرآیند فتوسنتز قطعشده و مسیرهای حرکت الکترونها برای تغییر ساختار پروتئینهای موجود در تیلاکوئید تغییر پیدا میکند.
تیلاکوئیدها محفظههای متصل به دیواره غشایی هستند که در محل انجام واکنشهایی از فرآیند فتوسنتز که در حضور تابش نور خورشید انجام میشود، قرار داشته و مسئولیت دریافت و ذخیره انرژی نور خورشید را بر عهده دارند. آن دسته از تیلاکوئیدهایی که در ساختار آنها تغییراتی ایجاد شده و به اصطلاح ساختار آنها اصلاح شده است با قرار گرفتن نانو لولههای کربنی در مجاورت آنها بیحرکت شده و به عنوان رساناهای الکتریکی عمل میکنند که میتوانند الکترونها را به دام بیندازند و آنها را امتداد یک سیم حامل جریان الکتریکی به حرکت درآورند.
باغچه را به پریز وصل کن
محققان پیشبینی میکنند در آیندهای نهچندان دور بتوانند از این سیستم برای تامین انرژی مورد نیاز بسیاری از ابزارهای الکترونیکی که مصرف برق بالایی ندارند، استفاده کنند. بنابراین دور از انتظار نیست بتوانید در آیندهای نزدیک از درختی که در باغچه حیاطتان است به عنوان یک منبع دائم برای تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز تلویزیونی که در خانه دارید، استفاده کنید.
شاید بتوان گفت این فناوری بهترین منبع انرژی برای حسگرهایی با قابلیت کنترل از راهدور و همچنین ابزارهای الکترونیکی همراه است که در مقایسه به انرژی الکتریکی کمتری نیاز دارند. اگر بتوانیم از قدرت نفوذ و قابلیتهای بینظیر فناوریهایی مانند مهندسی ژنتیک استفاده کنیم تا عملکرد فرآیند فتوسنتز را در گیاهان ارتقاء دهیم در این شرایط میتوان امیدوار بود این فناوری بتواند رقیبی جدی برای صفحات خورشیدی باشد و در آیندهای نزدیک جایگزین آن شود.
در حال حاضر، محققان در تلاش هستند با بهبود ثبات و راندمان این فناوری به مرحلهای برسند که بتوانند نیروگاههای خورشیدی را به تولید انبوه رسانده و به عنوان نسل جدیدی از باتریها روانه بازار کنند. اگرچه در حال حاضر بازده الکتریکی این فناوری در حد متوسط است، اما نباید از یاد برد 30 سال گذشته سلولهای سوختی هیدروژنی نیز وضع مشابهی داشتند و امروزه فناوری ساخت صفحات خورشیدی به اندازهای پیشرفت کرده است که میتوان از آنها برای تامین انرژی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن اتومبیلها، اتوبوسها و حتی انرژی مورد نیاز ساختمانهای چند طبقه هم استفاده کرد.
ژنراتوری از جنس باکتری
زمینهای مرطوب 6 درصد از سطح زمین را اشغال میکنند. شاید به نظر برسد این مناطق از جمله قسمتهایی از سطح زمین است که هیچ کاربردی ندارد، اما گروهی از محققان هلندی که در زمینه طراحی و ساخت فناوری سلولهای سوختی میکروبی ـ گیاهی تحقیق میکنند به نتایجی جالبی دست یافتهاند که نشان میدهد میتوانند از زمینهای مرطوب بهعنوان منبعی مناسب برای دستیابی به انرژیهای تجدیدپذیر استفاده کنند. این گروه بر این باورند این فناوری میتواند در مناطقی که به برق دسترسی ندارند منبعی دائم برای دستیابی به انرژی الکتریکی باشد و حتی در ساختمانهای چند طبقه نیز میتوان با توسعه پشت بامهای سبز از این فناوری بهعنوان راهکاری برای تامین انرژی مورد نیاز ساکنان استفاده کرد. برخلاف بیوگاز که در نتیجه فرآیند گوارش در شرایط بیهوازی یا تخمیر زیست توده یا بیومس تولید میشود، فناوری سلولهای سوختی میکروبی ـ گیاهی در حالی که گیاه به رشد خود ادامه میدهد، انرژی تولید میکند. ویژگی مهم این فناوری در این است که در رشد گیاه اختلالی ایجاد نمیکند و در نتیجه نمیتواند تهدیدی علیه محیطزیست باشد. در این روش از 70 درصد مواد آلی که از طریق فرآیند فتوسنتز در گیاه تولید شده است، استفاده میشود که گیاه نمیتواند از آن استفاده کند و از طریق ریشههای گیاه خارج میشود.
در شرایط طبیعی، باکتریهایی که در مجاورت ریشه گیاهان زندگی میکنند بقایای مواد آلی گیاهی را تجزیه کرده و الکترونها بهعنوان ضایعات فرآیند فتوسنتز در مجاورت ریشه گیاه آزاد میشوند. اگر بتوان الکترودی را در مجاورت این باکتریها قرار داد، میتوان این الکترونها را جذب کرده و در نتیجه نیروی الکتریکی تولید کرد. در این روش به ازای هر متر مربع پوشش گیاهی که سطح زمین را میپوشاند، 0.4 وات انرژی تولید میشود که اگرچه ناچیز است، اما به مراتب بیشتر از مقدار انرژی است که در نتیجه تخمیر زیست توده به دست میآید. به گفته محققان در آیندهای نزدیک میتوان سیستمهایی را طراحی کرد که در هر مترمربع پوشش گیاهی 3.2 وات انرژی تولید کند. با این حساب در پوشش گیاهی که پشت بامی به مساحت یکصد مترمربع را میپوشاند، میتواند انرژی مورد نیاز مصرف برق خانگی را برای مصرف متوسط 2800 کیلووات در ساعت تأمین کند. در این فناوری میتوان از انواع مختلفی از گیاهان مانند چمن که متداولترین پوشش گیاهی است، استفاده کرد. انرژی تولیدی توسط این روش، جریان برق مستقیم با ولتاژ نسبتا پایین است که میتوان بهطور مستقیم از آن برای شارژ باتریها و همچنین روشن کردن چراغهای LED استفاده کرد.
برگرفته از :
http://press.jamejamonline.ir/newspreview/1053504483343887901