طرح‌هایی برای نجات زمین

بتازگی برای تولید انرژی از طریق خورشید در مکان‌های ماجراجویانه‌تر، اقدامات موثری صورت گرفته تا به این ترتیب از انرژی پاک اشعه‌ خورشید بهره‌مند شویم. اکنون بسیاری از سرمایه‌گذاران دنیا به فناوری‌های پاک بویژه فتوولتائیک خورشیدی روی آورده و روی تولید انرژی خورشیدی سرمایه‌گذاری می‌کنند. نصب قاب‌های خورشیدی از سقف خانه‌ها شروع شد و به مزارع خورشیدی رسید. سال 2014، بریتانیا ردیفی از اولین سلول‌های خورشیدی شناور روی یک مخزن آب کاشت که در مزرعه برکشایر واقع بود.

این قاب‌های خورشیدی 200 کیلوواتی، توانسته بود از هزینه‌های انرژی مورد نیاز نگهداری این مزرعه و انتشار کربن بکاهد. این سیستم شناور از این نظر که منتقدان نمی‌توانند به دلیل از بین بردن مکان‌های باارزش خشکی به آن خرده بگیرند، جالب توجه است. اخیرا شرکتی ژاپنی اعلام کرده قصد دارد بزرگ‌ترین نیروگاه خورشیدی را با نصب 11 هزار قاب خورشیدی و توان 9/2 مگاواتی ـ مناسب برای سرویس‌دهی تقریبا هزار خانه ـ بسازد.

کربن با ارزش

آیا می‌توان شکل‌های مختلفی از تولید انرژی را به کاربرد، طوری‌که دی‌اکسیدکربن زاید هرگز به اتمسفر نرسد؟ سیستم جذب و ذخیره‌سازی کربن جهان به نام سی.‌سی.‌اس با این هدف ساخته شده است. این سیستم دی‌اکسیدکربنی را که هنگام تولید انرژی از سوخت‌های فسیلی منتشر می‌شود، جذب می‌کند و مانع انتشار آن به اتمسفر می‌شود. سیستم سی.‌سی.‌اس حاوی چند فناوری متصل به یکدیگر است. ابتدا دی‌اکسید‌کربن از منبع تولید جمع‌آوری و به وسیله لوله‌کشی منتقل و در مکانی امن ذخیره می‌شود. به این ترتیب بخش اعظمی از کربن تولیدشده جذب می‌شود.

اخیرا در سیلیکون ولی آمریکا دستگاهی ساخته شده است که دی‌اکسید‌کربن موجود در اتمسفر را استخراج می‌کند. در این دستگاه پروانه‌هایی ـ به نام منقبض‌کننده ـ درون یک برج مستطیلی کارگذاشته شده است. هر منقبض‌کننده، 640 مکعب جذب کننده به نام امین ـAmine ، ماده‌ای فلزی است که از آمونیاک گرفته می‌شود ـ دارد که دی‌اکسید‌کربن موجود در هوای پیرامون خود را جذب می‌کند. مانع اصلی در تولید این دستگاه، هزینه گران آن است.

اَبَرباتری‌ها

انرژی‌های تولید شده از منابع غیرفسیلی و قابل احیا به صورت تناوبی وجود دارند. مثلا یک توربین بادی وقتی باد می‌وزد می‌تواند برق تولید کند و یک قاب خورشیدی با نور خورشید فعال می‌شود. این تناوب نشان می‌دهد که ذخیره انرژی از اهمیت ویژه‌ای برخوردارست.

دانشمندان در حال تولید باتری‌هایی بهتر با ظرفیت و تراکم برق بیشتر هستند. شرکتی بریتانیایی در حال ساخت نوعی تلمبه ذخیره‌ای با استفاده از انرژی حرارتی است. این سیستم موتور و یک تلمبه حرارتی را به کار می‌اندازد. در اصل انرژی الکتریکی به صورت اختلاف دما بین تخته‌سنگ‌های سرد و داغ ذخیره می‌شود و وقتی باتری نیاز به شارژ داشته باشد انرژی اضافی، گاز آرگون را فشرده می‌کند و به دمای 500 درجه سانتی‌گراد می‌رساند. سپس آرگون داغ، حرارت تخته‌سنگ‌ها را بالا می‌برد و انرژی را به صورت موقت ذخیره می‌کند. گاز از میان تخته‌سنگ‌ها با فشار یک اتمسفر و دمای منفی160 درجه سانتی‌گراد خارج می‌شود.

برای آزادکردن انرژی ذخیره شده در تخته‌سنگ‌ها باید فرآیند معکوس و گاز آرگون در جهت مخالف منتشر شود. این کار موجب حرارت یافتن گاز می‌شود و می‌تواند با استفاده از موتوری مکانیکی،‌ الکتریسیته تولید کند. این سیستم اکنون ظرفیت تولید برق از 5/1 تا 50 مگاوات دارد و دانشمندان امیدوارند آن را به صد مگاوات برسانند.

سفید کردن ابر

یکی دیگر از فعالیت‌‌های مهندسی ژئو، مدیریت تابش خورشید است. دانشمندان برخلاف پیشنهادهای عجیب و غریب مانند نصب آینه در فضا، روش سفید کردن ابرهای بالای سطح دریاها را گزینه‌ای مناسب می‌دانند.

محققان از دو روش اصلاح بازتاب‌پذیری ابرها صحبت می‌کنند: اولی تخلیه ابرهای سیروس از بلورهای یخ و سفید کردن ابرهای بالای سطح دریاهاست. نازک کردن یا تخلیه ابرهای سیروس باعث می‌شود تابش مادون قرمز به فضا برگردد و اثر خنک‌کننده‌ای روی زمین داشته باشد.

همچنین بازتابی‌تر کردن ابرهای کم ارتفاع موجب تولید پدیده اثر تامی می‌شود. نام تامی از هواشناسی ایرلندی به نام شاون تامی گرفته شده است. این پدیده به این که قطرات کوچک‌تر آب می‌تواند به بخارهای سفید‌کننده ابر در اتمسفر تبدیل شود، اشاره دارد و نتیجه کار بازتاب بیشتر نور خورشید است. به وسیله فناوری بارورسازی ابرها می‌توان به قطرات کوچک‌تر آب دست یافت.

مزارع بادی در آسمان

رشد استفاده از انرژی بادی نیز در حال خیز برداشتن است. تاکنون نصب توربین‌های بادی کنار ساحل رایج بود و البته نیروگاه‌های بادی دور از ساحل نیز فعال است. حال که زمین و دریا با انواع نیروگاه‌ها تسخیر شده‌اند، دانشمندان و مهندسان ایالات متحده به فکر مهار آسمان افتاده‌اند. مرکز تولید انرژی آلتروس در حال ساخت ابزاری است که انرژی بادی صدها متر بالاتر از سطح زمین را مهار کند. این ابزار نوعی توربین شناور در هواست و چنانچه به مرحله اجرا درآید، نام اولین توربین بادی شناور در هوای جهان را به خود می‌گیرد. این ابزار ترکیبی از یک میله افقی با سه پره ـ درست مانند توربین‌های معمول ـ درون بدنه‌ای بادشدنی است. این بدنه وقتی از گاز هلیوم پر می‌شود، به هوا رفته و با افسارهای محکم به طول 600 متر به زمین متصل می‌ماند. تراکم نیروی باد در ارتفاع 600 متری سه برابر ارتفاع 120 متری است. همچنین دراین ابزار سیستم کنترل مستقلی تعبیه شده است که جهت و حداکثر ارتفاع توربین را تنظیم می‌کند. سپس انرژی تولید شده به ایستگاه زمینی منتقل می‌شود. یک ردیف از ده توربین شناور در هوا می‌تواند ظرفیتی معادل توربین‌های واقع درساحل را داشته باشد و چشم انداز ساحل را از بین نبرد. شرکت گوگل نیز در حال ساخت بادبادک انرژی است. این بادبادک نوعی ایرفویل ـ هوابر است که با افساری به زمین محکم متصل شده و در آسمان دایره وار حرکت می‌کند. بادی که از بادبادک می‌گذرد، چهار توربین تعبیه شده روی آن را به حرکت درمی‌آورد و الکتریسته تولید می‌شود.

شرکتی در هلند نیز با کمک هواپیماهای بدون سرنشین، با افساری بلند به زمین محکم بسته شده و با استفاده از انرژی باد، الکتریسیته تولید می‌کند.

باروری اقیانوس

مهندسی ژئو روش‌های متفاوتی همچون حذف دی‌اکسید‌کربن از اتمسفر یا به کارگیری رادیواکتیو خورشیدی را پیشنهاد می‌دهد. تاکید روی کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای موجب بحث‌های بسیاری شده است.

سال 1988 جان مارتین اقیانوس شناس گفت: به من نصف یک تانکر آهن بدهید، من هم یک عصر یخبندان دیگر به شما تحویل می‌دهم. او می‌گفت بخش عظیمی از آهن جذب اقیانوس شده و همچون بارورکننده عمل می‌کند و موجب رشد و افزایش پلانکتون‌ها می‌شود.

این پلانکتون‌ها هنگام فتوسنتز، دی‌اکسید‌کربن مصرف می‌کنند که آن را از اتمسفر می‌گیرد. دی‌اکسیدکربن گاز گلخانه‌ای است که ازدیادش موجب تسریع گرم شدن جهان می‌شود. بنابراین با ازدیاد آهن در اقیانوس و در واقع افزایش جمعیت پلانکتون‌ها، دی‌اکسیدکربن در جو کاهش می‌یابد و از شدت گرم شدن کره زمین کاسته می‌شود.

مهار باران

تاکنون خشکسالی مناطق وسیعی از زمین را تحت تاثیر قرار داده است. با افزایش جمعیت، جنگ برسر آب نیز دور از ذهن نیست. اکنون تنها فناوری‌ای که می‌تواند از شدت خشکسالی بکاهد، بارورسازی ابرهاست. ابتکار استفاده از ذرات یدید نقره برای تشکیل قطرات باران به مدت‌ها قبل بازمی‌گردد. یدید نقره در کنار مواد دیگر مانند نمک یا پروپان (پارافین گازی) می‌تواند باران تولید کند. بارورسازی ابرها به وسیله هواپیما با هزینه‌ای کم موجب نمک‌زدایی می‌شود. همچنین نیاز به سیستم آبیاری گران‌قیمت، زمین کشاورزی را از بین می‌برد.

شبکه هوشمند

شبکه برق‌رسانی، شبکه‌ای از کابل، ترانسفورماتور و ایستگاه‌های فرعی است که الکتریسیته را از نیروگاه به خانه می‌آورد. با وارد کردن هوش مصنوعی، شبکه هوشمند و مصرف انرژی، بهینه می‌شود. شبکه هوشمند درخواست انرژی را متعادل می‌کند.

درآینده انواع متفاوتی از منابع انرژی قابل احیا و سیستم ذخیره انرژی خواهیم داشت؛ مثلا خودروهای الکتریکی می‌توانند به کاهش انتشار کربن کمک کنند.

هر زمان که این خودروها شارژ می‌شود، بار زیادی به شبکه وارد می‌کنند، اما شبکه هوشمند این فشار اضافی را متعادل می‌کند؛ یعنی وقتی سیم خودرو به پریز زده می‌شود، عملیات شارژ از نیمه‌های شب شروع می‌شود و فشار موجود بر شبکه را متعادل می‌کند.

کشاورزی عمودی

بنابر اعلام سازمان بهداشت جهانی در حال حاضر نیمی از ساکنان دنیا در شهرها زندگی می‌کنند که تا سال 2050 به 80 درصد می‌رسد. از طرفی تا آن موقع، سه میلیارد نفر به جمعیت جهان اضافه می‌شود. برای تغذیه این افراد به فضای اضافی بیشتری روی کره زمین نیاز است. بنابراین دانشمندان دانشگاه کلمبیا سیستم کشاورزی عمودی را پیشنهاد داده‌اند. با این روش می‌توان تولید محصول را تا 10 برابر افزایش داد. کشاورزی عمودی به پرورش محصولات در ساختمانی چند طبقه اشاره دارد. می‌توان این ساختمان‌ها را گردان ساخت تا با چرخش، تمام گیاهان از نور کافی خورشید بهره‌مند شوند. البته از این ساختمان‌ها هم می‌توان استفاده اداری یا مسکونی کرد.

منابع:

BBC Knowledge

aerosol.ucsd.edu

مترجم: نادیا زکالوند

جام‌جم