سرآغازی برای ظهور پروژه‌های تاریخی انرژی‌های پاک

در گزارشی که پیش رو دارید سه مورد از مهم‌ترین پروژه‌های تولید انرژی از منابع خورشیدی، بادی و آبی معرفی شده‌اند. براساس برآوردهای صورت گرفته، این پروژه‌ها به عنوان چشمگیرترین طرح‌های توسعه منابع انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر جهان بزودی تأثیرگذاری خود را نشان خواهند داد.

هال، شهر توربین‌های بادی

هال شهری کوچک در ماساچوست آمریکاست که تنها با 11 هزار نفر جمعیت به عنوان یکی از پیشروترین شهرهای سبز جهان شناخته شده است. مسوولان این شهر در نظر دارند تا انبوهی از توربین‌های بادی عظیم 78 متری را در جای جای این شهر ساحلی نصب کنند تا از انرژی الکتریسیته بادی قابل توجهی که از این راه تولید می‌شود برای تغذیه منازل و ادارات مختلف شهر استفاده کنند. هزینه کلی که برای این طرح خیره‌کننده اختصاص یافته است، بالغ بر 40 میلیون دلار است که پیش‌بینی می‌شود سرمایه‌گذاری صورت گرفته در چند سال اول راه‌اندازی طرح بازگردد. با این حال ذات این طرح در نوع خود جذاب است. تصور تولید 14 مگاوات برق بادی که برای تأمین کل انرژی مورد نیاز برای شهر کافی به نظر می‌رسد، مهم‌ترین بخش این جذابیت است.

نگاهی به هال و پروژه تاریخی شهر توربین‌های بادی

همه چیز به اقدام خودجوش مردم شهر در دهه 80 میلادی باز می‌گردد. در آن زمان مردم شهر با سرمایه‌گذاری محدود خود توانستند توربین بادی 40 کیلووات را بر روی برج 24 متری در یکی از دبیرستان‌های شهر نصب کنند. البته اکنون و با گذشت بیش از دو دهه از آن دوران، احترام خاصی برای این نقطه شروع قائل می‌شوند. در آن زمان سرمایه‌گذاری 78 هزار دلاری برای راه‌اندازی این تک توربین بادی اختصاص یافت که در نوع خود هزینه گزافی به حساب می‌آمد اما مردم شهر به آینده آن امیدوار بودند. این توربین بادی تا اوایل مارس سال 1997 همچنان به تولید انرژی الکتریسیته بادی مشغول بود تا این‌که وزش تندبادی شدید خساراتی فراتر از توانایی مهندسان برای تعمیر به آن وارد کرد. با این حال بررسی‌های آماری در سال 1996نشان دادند که استفاده از این توربین بادی موجب کاهش 28 درصدی هزینه مصرف انرژی در دبیرستانی شده بود که به عنوان محل نصب آن در نظر گرفته شده بود. اما در سال 1997 و با همکاری جالب توجه تأسیسات برق شهرداری این شهر برای استفاده از تجربه ارزشمند تک توربین بادی تخریب شده در راه‌اندازی شبکه توربین‌های بادی تصمیمات تاریخی اتخاذ شد. پس از بررسی‌ها و رایزنی‌های مختلف در سراسر شهر و با تصمیم‌گیری مستقیم ساکنان آن، قرار شد تا طرح کلی ساخت چندین توربین بادی به 12‌‌شرکت تولید کننده در سراسر جهان ارسال شود. خیلی زود نمایندگان شرکت‌هایی از دانمارک و آلمان راهی شهر هال شده تا به بررسی چگونگی شکار پروژه و انتخاب محل‌های مناسب بپردازند. در نهایت این شرکت دانمارکی بود که گوی سبقت را از آلمانی‌ها ربود و در نهایت در سال 2001 فاز نخست پروژه توربین‌های بادی شهر هال راه‌اندازی شد. در سال نخست این پروژه بالغ بر یک میلیون و 597 هزار و 367 کیلووات ساعت برق بادی تولید شد که این موفقیت، جرقه‌ای امیدوارکننده برای راه‌اندازی فاز دوم پروژه در سال 2006 بود. در سال نخست راه‌اندازی این فاز نیز چهار میلیون و 88 هزار کیلووات ساعت برق بادی تولید و روانه شبکه برق شهر مدرن هال شد. مردم این شهر از بابت راه‌اندازی این توربین‌ها احساس غرور می‌کردند. از آن گذشته انبوهی از جوایز ایالتی و ملی نیز به مسوولان این پروژه اعطا گردید. حتی یکی از مسوولان این پروژه به شوخی گفته بود: ما آنقدر نشان و جایزه دریافت کرده‌ایم که باید آنها را در جای جای شهر آویزان کنیم.

تأمین کل برق شهری با توربین‌های بادی

اما در اوایل سال 2007 نقشه راه‌اندازی چهار توربین بزرگ دیگر نیز به جریان افتاد تا کل برق بادی که از این طریق تولید می‌شود به 14 مگاوات برسد. این میزان برق بادی برای تأمین کل برق مورد نیاز شهر هال کافی خواهد بود. به گفته کارشناسان این موفقیت تاریخی می‌تواند نقطه شروع روشنی برای سایر شهرها و مناطق مسکونی آمریکا و کشورهای مختلف جهان در توسعه منابع انرژی پاک باشد.

صحرایی به نام مزرعه خورشیدی

پاییز سال 2009 زمانی است که برای آغاز پروژه تاریخی مزرعه خورشیدی صحرای موجاوی تعیین شده است. این مزرعه بزرگ در مساحتی به وسعت پنج مایل مربع دربرگیرنده آینه‌های متحرک ویژه‌ای است که ضمن دنبال کردن مسیر تابش پرتوهای خورشیدی، آنها را بر روی دیگ عظیمی که در نوک برج مرکزی مرتفعی نصب می‌شود، متمرکز خواهند کرد. نور خورشید موجب گرم شدن آب موجود در لوله‌های مرتبط با دیگ شده و دمای آن را تا یکهزار درجه فارنهایت بالا می‌برد. بخار آبی که از این طریق تولید می‌شود از قابلیت خیره‌کننده‌ای برای تولید الکتریسیته در ژنراتوری که در همان نزدیکی‌ها قرار می‌گیرد، برخوردار خواهد بود. براساس پیش‌بینی‌های صورت گرفته، تا سال 2011 این تأسیسات عظیم قادر به تولید نخستین 100 مگاوات برق خورشیدی برنامه‌ریزی شده خواهد بود.

شرکت انرژی منبع نورانی که تخصص آن در طراحی و ساخت تأسیسات تولید انرژی حرارتی از خورشید از ابعاد کلان است طی قراردادی که با شرکت معروف زیمنس به امضا رسانده است، با خرید ژنراتور توربین بخار مورد نظر، روِیای تولید برق خورشیدی در صحرای موجاوی آمریکا را محقق می‌سازد. این تأسیسات عظیم نخستین تاسیسات کلان تولید برق خورشیدی در آمریکا طی 30 سال گذشته به حساب می‌آید. این پروژه از ابعاد گوناگون قابل توجه به نظر می‌آید. زمانی که این تأسیسات تکمیل شود، توربین آن بزرگترین ژنراتور توربینی در جهان خواهد بود که کاملا به وسیله خورشید راه‌اندازی می‌شود.

به جهت عظمت پروژه، سفارش ساخت ژنراتورهای توربین از هم اکنون داده شده است تا بدین ترتیب در 3 سال آینده آماده انتقال به صحرای موجاوی شوند. براساس محاسبات صورت گرفته، الکتریسته‌ای که در این تأسیسات تولید خواهد شد، انرژی الکتریکی پاک لازم برای 14‌هزار خانه را تأمین خواهد کرد و در عین حال سالانه تا 50 هزار تن انتشار آلاینده گلخانه‌ای دی اکسید کربن را کاهش می‌دهد.

هزاران آینه با یک هدف مشترک

در این سامانه عظیم از هزاران آینه کوچک در حالی استفاده خواهد شد که نور خورشید را بر روی تک دیگ بزرگی منعکس می‌کنند. الکتریسته‌ای که از این طریق تولید می‌شود مستقیما به شبکه برق منطقه متصل می‌شود تا کاربران خانگی و اداری از انرژی کاملا پاکی برای مصارف گوناگون خود استفاده کنند. یکی از نکات جالب در این پروژه به چگونگی حفظ بخار آب در سامانه مربوط می‌شود. بخار آب تولید شده، پس از راه‌اندازی توربین به وسیله هوای مجاور خنک شده و از طریق لوله‌های مخصوصی بار دیگر به دیگ بازگشته تا بدین ترتیب هیچ لطمه‌ای نیز به محیط زیست اطراف وارد نشود. کارشناسان بر این باورند استفاده از این سامانه عظیم، صرفه‌جویی‌های اقتصادی قابل توجهی را به بار داشته و از حیث رعایت استانداردهای زیست محیطی نیز در تراز بالایی قرار می‌گیرد. از آن گذشته هزینه تمام شده برای تولید برق از این طریق کاملا با هزینه مربوط به استفاده از سوخت‌های فسیلی که تبعات منفی برای محیط زیست به همراه دارند، قابل رقابت است.

شرکت انرژی منبع نورانی اخیرا از سوی مجمع جهانی اقتصاد به عنوان یکی از پیشگامان ارائه فناوری‌‌‌های برتر برای سال 2009 معرفی شده است و جالب این است که این شرکت نخستین و تنها شرکت تحقیقاتی در عرصه فناوری‌های خورشیدی در جهان است که به این عنوان انتخاب شده است. آنچه که از سوی محققان و مهندسان این شرکت در مزرعه خورشیدی موجاوی آغاز می‌شود را می‌توان به عنوان یکی از تاریخی ترین تلاش‌های صورت گرفته در چند دهه اخیر درخصوص خلق منابع کلان انرژی‌های پاک و دوستدار محیط زیست عنوان کرد.

اژدهای موجیایده‌ای جذاب برای تولید برق آبی

سواحل ولز به عنوان بخشی از سرزمین قدیمی بریتانیا، هدف جدید و جذاب دانشمندان برای تولید الکتریسیته از امواج دریا در نظر گرفته شده است. در قالب بخشی از تلاش‌های انگلیس در اختصاص دادن 10 درصد منابع انرژیکی خود به انرژی‌های تجدیدپذیر تا سال 2010، در تابستان سال 2009 مبدل اژدهای موجی که به عنوان بزرگترین ژنراتور انرژی موجی جهان شناخته شده است در سواحل ولز نصب و راه‌اندازی می‌شود. کاری که این سامانه 294 متری انجام می‌دهد در حقیقت به دام انداختن امواج دریایی است. زمانی که آب از درون سامانه عبور می‌کند تا بار دیگر راهی دریا شود، توربین‌های نصب شده در دل آن را به چرخش در می‌آورد که نتیجه آن تولید هفت مگاوات الکتریسیته است.

ایده طراحی و ساخت ژنراتور اژدهای موجی برگرفته از اصول ساده و به اثبات رسیده در تولید انرژی الکتریسیته از امواج آبی است و البته این بار این بهره‌برداری برخلاف تجربیات کوچک و غیرمستقیم گذشته، در ابعادی کلان و به صورت کاملا مستقیم و در دل دریا صورت می‌گیرد. این سامانه بزرگ از ساختار غیرپیچیده‌ای برخوردار است و تنها طیف محدودی از بخش‌های متحرک در آن دیده می‌شود؛ توربین‌ها. اما نباید از این نکته غفلت کرد که در طراحی این ژنراتور بزرگ دریایی از طراحی‌های پیچیده‌ای استفاده شده است تا اهداف از پیش تعیین شده دانشمندان تحقق یابد. این اهداف را می‌توان این گونه خلاصه کرد:

- حفظ وضعیت شناوری در عین ثبات و ایستایی سامانه در آب

- کاهش هزینه‌های تولید، حفظ و نگهداری

- تولید حداکثر الکتریسیته ممکن از امواج دریا با حداقل هزینه و درعین حال لطمه وارد نکردن به محیط زیست به عنوان شاخصه‌ای مهم

- افزایش راندمان سامانه تا حداکثر میزان ممکن

در سامانه ژنراتور اژدهای موجی دو مبحث شناور بودن و پایداری به عنوان دو مشخصه اصلی در نظر گرفته می‌شود. اژدهای موجی همچون کشتی بزرگی است که در سطح آبی به عمق 25 تا 40 متر به صورت ساکن و پایدار باقی خواهد ماند تا بدین ترتیب از انرژی بالای امواج اقیانوسی تا پیش از آنکه به ساحل رسیده و نیروی خود را دست دهند، استفاده حداکثری شود. این ویژگی تعریف شده دقیقا در نقطه مقابل شیوه استفاده از مبدل‌های مشابه اما کوچک و با راندمان پایینی است که در گوشه و کنار جهان به کار گرفته می‌شوند. این مبدلها برای آبهای نزدیک به ساحل و نقاطی که شدت و عمق آب کمتر است طراحی و ساخته شده‌اند.

اما ویژگی شناور بودن اژدهای موجی از پایداری و ایستایی آن جالب توجه تر است. این سامانه در حالی که در آب از ثبات و ایستایی کامل برخوردار است، باید وضعیت شناور خود را نیز حفظ کند. توجه به این نکته ضروری است که این سامانه به واسطه جابه‌جایی در نتیجه برخورد با امواج آبی، انرژی تولید نمی‌کند، بلکه باید ضمن شناور بودن، از ایستایی و ثبات کاملی برخوردار بوده و با استفاده از حربه به دام انداختن امواج در خود، انرژی حداکثری را تولید کند. ساختار کلی سامانه اژدهای موجی به گونه‌ای است که با نزدیک شدن و برخورد امواج آب به آن، درصد بسیار کمتری از انرژی موج کاهش یافته و در نتیجه توربین‌های آن با شدت بیشتری به حرکت در بیایند. در ساختار کلی این سامانه کانال‌های روبازی در نظر گرفته شده است که از طریق آن سطح شناوری اژدهای موجی به واسطه میزان هوای اطراف قابل تنظیم خواهد شد و البته این امتیاز بزرگی برای آن محسوب می‌شود. اکنون همه چیز برای سال 2009 و راه‌اندازی نهایی این ژنراتور عظیم دریایی آماده است.

فاطمه پورمزرعه