خون فناوری در رگ‌های اختراع ادیسون/ ۴ فناوری هیجان‌انگیز در تولید برق
به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، نیرو و انرژی مورد نیاز جهان از طلوع عصر صنعتی تاکنون، با مجموعه‌ای از فناوری‌های نسبتاً محدود تأمین شده است. قرن بیستم عصر زغال سنگ بود؛ اما این امر از سال ۲۰۰۰ رو به تغییر است. نیروی برق، برخلاف بسیاری دیگر از اشکال انرژی در طبیعت به طور آزاد در دسترس نیست، ازاین‌رو، لازم است تولید شود. تولید برق در نیروگاه‌های برق انجام می‌شود. در سال‌های اخیر روش‌های جدیدی برای انجام این کار مطرح شده است. در این نوشتار مروری بر برخی از این روش‌ها خواهیم داشت.
نیاز به مهار انتشار گازهای گلخانه‌ای و افزایش انرژی‌های تجدیدپذیر، از انرژی بادی و خورشیدی گرفته تا زیست توده(biomass)، نحوه تأمین انرژی را به میزان قابل توجهی تغییر داده است. امروزه برخی از جالب‌ترین و مهیج‌ترین فناوری‌های نوظهور جهان، فناوری‌هایی هستند که برای تولید برق طراحی شده‌اند.
پیل سوختی میکروبی - مهار نیروی باکتری‌ها
باکتری‌ها در اطراف ما هستند. برخی مضر هستند، برخی مفید هستند، اما همه آنها «نفس می‌کشند». هنگامی که آنها عمل تنفس انجام می‌دهند رویداد اکسیداسیون اتفاق می‌افتد. اکسیداسیون فرایندی است که طی آن چیزی در سطح شیمیایی با اکسیژن ترکیب می‌شود. حالا نکته کلیدی ماجرا اینجاست: وقتی باکتری‌ها این کار را انجام می‌دهند، الکترون آزاد می‌شود.
با اتصال میکروب‌ها به کاتد و آند(میله‌های مثبت و منفی باتری)، می‌توان جریان این الکترون‌های آزادشده را برای تولید برق تحت کنترل درآورد. این همان چیزی است که به عنوان پیل سوختی میکروبی(MFC) شناخته می‌شود. این پیل‌ها عمدتاً برای تولید برق از طریق پساب مورد استفاده قرار می‌گیرند. فعلاً قرار است از آنها برای تأمین انرژی روبات‌های کوچک آبزی استفاده شود.
تحولات جدید به طور مداوم در حال گسترش نیروی حاصل و همچنین کاربردهای MFC است. محققان دانشگاه بینگهامتون نیویورک دریافتند که ترکیب باکتری‌های فوتوتروپیک (نورگرایی) و هتروتروفی(دگرپروردگی) در واکنش‌های سوختی میکروبی، جریان‌های برقی معادل ۷۰ برابر بیشتر از حالات معمولی ایجاد می‌کند.
انرژی خورشیدی، طلوع جدید
انرژی خورشیدی ممکن است یک فناوری جدید نباشد، اما در حال حاضر به کدام سمت پیش می‌رود؟
یکی از امیدوارکننده‌ترین تحولات در حوزه فضا، شیشه‌های ولتاییک(برق تولیدشده توسط واکنش‌های شیمیایی) خورشیدی است که مانند یک شیشه پنجره است اما می‌تواند از طریق جذب نور، انرژی تولید کند و اکنون در بسیاری اماکن مورد توجه قرار گرفته است.
شیشه‌های فتوولتاییک به جای جمع‌آوری فوتون، از نمک‌ها برای جذب انرژی از طول موج‌های غیر قابل مشاهده استفاده می‌کنند و آنها را به سلول‌های خورشیدی معمولی تعبیه‌شده در لبه هر صفحه می‌برند.
بتاولتاییک - هیچ زباله هسته‌ای به هدر نمی‌رود!
مواد هسته‌ای دائماً در حال زوال و نابودی هستند و در این فرآیند ذرات رادیواکتیو منتشر می‌کنند. مواد رادیواکتیو بسیار خطرناک هستند و به همین دلیل ذخیره درست زباله‌های هسته‌ای بسیار مهم و پرهزینه است. اما درواقع می‌توان از این زباله‌ها به‌خوبی استفاده کرد. دستگاه‌های بتاولتاییک، از ذرات تولیدشده توسط مواد رادیواکتیو سطح پایین این زباله‌ها برای گرفتن الکترون و تولید برق استفاده می‌کنند.
خروجی این دستگاه‌ها می‌تواند نسبتاً کم باشد و در مدت زمان طولانی کاهش یابد، اما به دلیل ثابت بودن خروجی زباله‌های هسته‌ای، انرژی تولیدشده می‌تواند بسیار با دوام باشد. به عنوان مثال، یک باتری بتاولتاییک می‌تواند به مدت ۳۰ سال به طور مداوم یک وات برق تأمین کند!
گرچه دستگاه‌های بتاولتاییک در حال حاضر برای کار در مقیاس بزرگ مناسب نیستند، طول عمر آنها (و اندازه بسیار جمع و جورشان)، آنها را به منبع تغذیه ایده‌آلی برای دستگاه‌هایی مانند سنسورهای نصب‌شده روی تجهیزات که باید برای مدت طولانی کار کنند تبدیل می‌کند.
نیروی جزرومدی
یک منبع انرژی پیش‌بینی‌پذیرتر از انرژی‌های تجدیدپذیر متناوب مانند باد و خورشید، نیروی جزرومد است. البته این نیرو چیز جدیدی نیست. رشد و توسعهِ نیروگاه‌های تولید برق از نیروی جذرومدی، معمولاً هزینه‌های زیاد دارد و محدودیت دسترسی آن زیاد است. اما این مسئله در حال تغییر است. سال گذشته اولین توربین زیرآبی ۲۶۹ مگاواتی، بخشی از اولین نیروگاه جزرومدی در مقیاس بزرگ در اسکاتلند بود.
در سراسر جهان نیروگاه‌های جزرومدی وجود دارد(مانند نیروگاه دریاچه سیهوا در کره جنوبی که ۲۵۴ مگاوات ظرفیت دارد) اما آرایه MeyGen در اسکاتلند می‌تواند پتانسیل این فناوری را بیش از پیش بالفعل کند. امید می‌رود این نیروگاه که در صورت بهره‌برداری کامل، ۳۹۸ مگاوات برق تولید نماید که برای تأمین برق ۱۷۵۰۰۰ خانه کافی است.
ممکن است دقیقاً ندانیم که در آینده چگونه برق تولید می‌شود، اما احتمالاً برخی یا همه این فناوری‌ها نقشی اساسی دارند. آنچه مشخص است این است که منبع انرژی ما در حال تغییر است.
انتهای پیام/۴۱۶۰/پ
انتهای پیام/