انرژی های نو

روشی تازه برای تامین 24 ساعته انرژی

در دل صحرای نوادا، حد فاصل لاس وگاس و رینو، برجی بلندبالا با 195 متر ارتفاع به تنهایی قد علم کرده است و همچون فانوسی می‌درخشد. بیش از ده هزار آینه در حد و اندازه بیلبورد آن را احاطه و پرتوهای خورشید را روی نوک آن متمرکز می‌کنند.

کد خبر: ۹۵۱۸۷۶

نیروگاه خورشیدی کرسنت دونز (Crescent Dunes) یا شن‌های هلالی، به ابزاری پیشرفته برای ارتباط با بیگانگان می‌ماند، اما نوآوری این تاسیسات در این خصیصه نهفته است که می‌تواند نیروی برق را در خود ذخیره کند و هر بار لازم باشد ـ شب یا روز ـ آن را در اختیارمان بگذارد.

کرسنت دونز از پروژه‌های طلایه‌دار شرکت سولار ریزرو در سانتا مونیکاست؛ طلایه‌داری که به رویای چند دهه ریاضت‌کشان علم و هواخواهان انرژی قابل بازیافت تحقق بخشیده است: ارائه نیروی برقِ غیر فسیلی در سطح تجاری و با قیمت ارزان، حتی زمانی که باد شدیدی نوزیده یا خورشید نمی‌درخشد. یکی از وجوه تمجید از این تاسیسات، این است که اولین مورد در نوع خود است که می‌تواند بیش از ده ساعت برق در خود ذخیره کند که برابر است با 1100 مگاوات ساعت. یعنی قدرت کافی برای تامین 75 هزار خانه مسکونی. مدیرعامل سولار ریزرو می‌گوید: این تاسیسات قادر است براساس درخواست به مشتریانش خدمات بدهد یعنی هر زمان که بخواهند، انرژی لازم را فراهم و در صورت لزوم آن را قطع کنند.

پشت صحنه این تاسیسات

آینه‌های فراوانی که برج را محاصره کرده‌اند، مخزنی مملو از سدیم و پتاسیم نیتراتی را داغ می‌کنند که به بالای برج فرستاده می‌شود. در آنجا، حرارت این نمک‌های مذاب به 565 درجه هم می‌رسد. هرگاه به برق نیاز باشد، از نمک داغ شده برای جوش آوردن آب و تولید بخاری با دما و فشار بالا استفاده می‌شود که توربین‌های مولد برق را به گردش در می‌آورد. در مواقع دیگر می‌توان نمک مذاب را در یک مخزن مجزای نصب بر زمین نگه داشت.

خصوصیات فیزیکی و گرمایی نمک مذاب، از آن یک کاندیدای بسیار مناسب برای ذخیره انرژی ساخته‌اند. می‌توان آن را همچون آب پمپاژ یا در مخزن ذخیره کرد. با این که تاسیسات خورشیدی دیگری هم در سراسر دنیا هست که از پرتوهای خورشید برای تبدیل مستقیم آب به بخار بهره می‌گیرند، شیوه کاربردی آنها فرارتر و ذخیره‌اش با مسائل بیشتری همراه است. برای همین است که سیستم تولید نیروی برقی خورشیدی ایوانپا در کالیفرنیا، بزرگ‌ترین نیروگاه خورشید ـ حرارتی جهان با تولید 377 مگاوات، قادر نیست تمام انرژی‌اش را ذخیره کند.

مزایای روش جدید

هرچند تعدادی نیروگاه دیگر مانند ایستگاه مولد سولانا در آریزونا از نمک مذاب استفاده می‌کنند، شیوه گرمایش نمک آنها غیرمستقیم است و ابتدا از نیروی خورشیدی برای گرم کردن مایعاتی دیگر، مانند نفت استفاده می‌کنند اما نفع بهره‌گیری از نمک مذاب ـ هم به عنوان دریافتگر انرژی که تولید بخار را موجب می‌شود و هم به عنوان مکانیسم ذخیره ـ این است که نیاز به تبادل‌های گرمایی خرج‌بردار بین مایعات مختلف را از سر راه برمی‌دارد. همچنین نمک مذاب، کرسنت دونز را قادر ساخته تا با دمایی به نسبت بالاتر از دیگر نیروگاه‌های بهره‌گیرنده از مایعات ناقل دما فعالیت کند که در نهایت تولید انرژی الکتریسیته را کارآمدتر می‌سازد. بعلاوه، نمک مذاب کمتر خرج دارد، محیط‌زیست‌دوست‌تر است و در قیاس با نفت، خاصیت سمّی و اشتعال کمتری دارد.

البته فناوری نمک مذاب به خودی خود جدید نیست. یوگی گوسوامی، استاد دانشگاه فلوریدای جنوبی و متخصص نیروی خورشیدی می‌گوید: آنچه کرسنت دونز به سر میز می‌آورد، اثبات این امر است که با تکیه بر این فناوری در ترکیب با نیروی خورشیدی متمرکز قادریم نیروی برق بی‌وقفه تولید کنیم. در نهایت، به لطف قابلیت ذخیره ده ساعته، دیگر نیازی نیست برای کمک به تولید برق در روزهای ابری و ساعات اوج مصرف شبانه، به سوخت‌های فسیلی دست بیاویزیم. در عین حال نگرانی بابت تخریب دستگاه‌ها بر اثر تولید مازاد نیروی خورشیدی در طول روز را هم از بین می‌برد. این مساله اغلب نیروگاه‌ها را وادار می‌کند تولید برق را قطع یا به مشتریان هزینه بدهند تا انرژی اضافی را دریافت کنند.

رقابت در قیمت

با همه این اوصاف، نیروگاه‌های متمرکز در نهایت باید با نیروگاه‌های فتوولتاییکی رقابت کنند که با استفاده از سلول‌های خورشیدی، نیروی خورشید را مستقیما به الکتریسیته تبدیل می‌کنند. قیمت پنل‌های فتوولتاییک در سال‌های اخیر کاهش شدید داشته و هزینه این نیروگاه‌ها را به نسبت نیروگاه‌های خورشیدی متمرکز کاهش داده است. البته فتوولتاییک‌ها ضامن انرژی برق دائم نیستند؛ مخصوصا درشب؛ مگر این که با چاره ذخیره مخصوص خود همگام شوند که معمولا به شکل مجموعه‌ای عظیم از باتری ارائه می‌شود. با این حساب، حتی اگر هزینه کارکرد بهترین باتری بازار را هم در نظر بگیریم، نیروگاه‌های خورشیدی متمرکز خیلی بصرفه‌تر از آب درمی‌آیند.

قیمت تولید برق نیروگاه‌های متمرکز در حال حاضر، 10 تا 12 سنت بر هر کیلووات ساعت است. با وجود این، این مقدار هنوز تقریبا دو برابر مقدار مطلوبی است که از طرف سازمان نیروی ایالات متحده است. مقدار مطلوب این سازمان تا سال 1399/ 2020، شش سنت بر کیلووات ابلاغ شده است. شکاکان این حیطه به این که نیروی متمرکز خورشیدی، حتی با استفاده از نمک مذاب بتواند با نیروی برق تولیدی با زغال سنگ و گاز طبیعی رقابت کند، مشکوکند.

چشم‌انداز فناوری نمک مذاب

کوین اسمیت سولار ریزرو، اطمینان دارد کرسنت دونز اولین مورد از چندین برج نمک مذاب خواهد بود. وی می‌گوید می‌توان وسعت تاسیسات را افزایش داد تا نیازهای بیشتری از شبکه مصرف را برطرف کرد. همین الان هم کرسنت دونز تقریبا شش برابر نیروگاه مقیاسِ نمایشی 20 مگاواتی تورِسول انرژی که به سال 2011 در اسپانیا بنا شد، عظمت دارد. سولار ریزرو قصد دارد اواخر امسال با برپایی یک نیروگاه دیگر با اندازه‌ای در همین مقیاس در آفریقای جنوبی بدعتی جدید بگذارد. توسعه‌دهندگان دیگری هم در حیطه خورشیدی ـ گرمایی، برج‌های بزرگی در مراکش و شیلی در دست ساخت دارند که از نمک مذاب بهره خواهد جست. با تولید اولین نیروگاه در مقیاس کاربردی، قیمت‌ها شکسته خواهد شد. اسمیت می‌گوید: هنوز قدم‌هایی هست که باید طی کنیم، اما فناوری متکی بر نمک، بیشترین امید را برای تولید و ذخیره انرژی خورشیدی عرضه می‌کند.