نجات كره خاكي با انرژي زمين گرمايي
بهره‌گيري از گرماي دروني زمين و چشمه‌هاي آب‌گرم براي توليد انرژي الكتريكي - كه در اصطلاح انرژي زمين‌گرمايي نام دارد - سال‌هاست به‌عنوان يكي‌از منابع پاك و تجديدپذير انرژي در كشورهاي مختلف مورد استفاده قرار گرفته است.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
در اين ميان، دانشمندان بتازگي نوعي نيروگاه زمين گرمايي طراحي كرده‌اند كه به جاي استفاده از آب، از دي‌اكسيدكربن براي توليد بخار لازم به منظور به چرخش درآوردن توربين‌هاي نيروگاه استفاده مي‌كند. اين نوع نيروگاه - كه نمونه آزمايشي آن در دست ساخت است - مي‌تواند دو مگاوات انرژي تجديدپذير توليد نموده و البته هزينه‌اي بين دو ميليون تا چهار ميليون دلار را در پي خواهد داشت.
اگر اين طرح با موفقيت اجرا شود، مي‌توان بخش زيادي از گاز دي‌اكسيدكربن توليد شده از نيروگاه‌هاي سوخت فسيلي كه يكي از اصلي ترين آلاينده‌هاي هوا هستند را جذب نمود.
نيروگاه‌هاي معمولي زمين گرمايي از چشمه‌هاي آب‌داغ براي توليد بخار مورد نياز توربين‌ها استفاده مي‌كنند. در واقع آبي كه توسط لايه‌هاي زيرين زمين گرم شده به سطح زمين كشيده شده و به داخل نيروگاه هدايت مي‌گردد و بخار حاصل از آن توربين‌هاي نيروگاه را به چرخش درآورده و به اين شكل نيروي الكتريكي توليد مي‌گردد.
اين نيروگاه نوين به اين شكل عمل مي‌كند كه ابتدا دي‌اكسيدكربن هوا جذب شده و فشرده مي‌گردد سپس اين گاز فشرده شده به لايه‌هاي زيرين كه تا عمق سه‌كيلومتري سطح زمين قرار دارند تزريق مي‌شوند تا به اين شكل گرماي اين سطوح زيرين جذب شده و صرف توليد بخار و به حركت درآوردن توربين‌هاي نيروگاه شود. سپس گاز دي‌اكسيدكربن از بخار جدا شده و دوباره براي تزريق به سطوح زيرين زمين مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
در حال حاضر، نيروگاه طراحي شده توسط اين دانشمندان مي‌تواند دي‌اكسيدكربن توليد شده توسط فعاليت‌هاي آتشفشاني كه در اعماق زمين به دام افتاده است را مورد استفاده قرار دهد.
با اين حال اين پژوهشگران اميدوارند با موفقيت و گسترش اين طرح بتوان در آينده نيروگاه‌هاي زمين گرمايي را در كنار نيروگاه‌هاي معمولي ساخت تا دي‌اكسيدكربن توليدي آنها جذب شده و به اين شكل تا حدي از آلودگي هوا كاسته شود.
asme.org -
عبور از تولید 100مگاوات برق خورشیدی در جهان
|
|
|
| عبور از تولید 100مگاوات برق خورشیدی در جهان |
| انجمن صنعت فوتوولتاییک اروپا (EPIA) اعلام کرد که برای نخستین بار، ظرفیت برق خورشیدی جهان از مرز 100 گیگاوات عبور کرده است. |
به گزارش خبرگزاری مهر، این انجمن در بیانیه ای افزود: ظرفیت جهانی برای مهار انرژی خورشیدی به تولید بیشترین انرژی الکتریکی در سال منجر شده است.
بر اساس این گزارش، این میزان تولید برق با تولید برق 16 نیروگاه برق ذغالی یا راکتور هسته ای برابری می کند.
در بیانیه این انجمن آمده است: فقط در سال 2012، 30 گیگاوات به شبکه برق حاصل از انرژی خورشیدی جهان افزوده شده است.
وینفرد هافمن رییس انجمن EPIAگفت: هیچ کس 10 سال پیش نمی توانست پیش بینی کند بتوانیم به ظرفیت تولید 100 مگاوات انرژی فوتوولتاییکی خورشیدی در سال 2012 دست یابیم.
وی اظهار داشت اگرچه صنعت فوتوولتاییک به طور واضح با چالش هایی روبه روست اما نتایج سال 2012 نشان دهنده وجود بازار جهانی قوی برای این فناوری است. |
زیست‌سوخت‌ها، آلودگی را می‌بلعند
حجم زیادی از لجن سبزرنگ هر روزه با جذب نور خورشید و نیز دی‌اكسیدكربن تولیدی توسط كارخانه‌ای كه در نزدیكی آن قرار دارد بسرعت رشد میكند. هر روز كارگران بخشی از این لجن را برمی‌دارند تا از آن نفت استخراج كنند. در واقع كاری كه زمین ظرف 400 میلیون سال انجام می‌دهد، در این ناحیه از كشور اسپانیا تنها ظرف چند روز به انجام می‌رسد.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
اما این یك نفت معمولی نیست. در واقع این نوع نفت، در دسته‌ای از سوخت‌ها جای می‌گیرد كه كربن منفی نام دارد. شاید در حال حاضر، در دسترس‌ترین و كاربردی‌ترین راه‌حل برای مبارزه با تغییرات اقلیمی ناشی از گازهای گلخانه‌ای، همین سوخت‌های كربن منفی باشد. این نوع سوخت‌ها، كربن موجود در جو را جذب كرده و در خود نگه می‌دارند.
ایده كلی تولید این نوع سوخت بسیار ساده است. ابتدا باید گیاهی خاص را (در اینجا جلبك) كه به صورت طبیعی جذب كننده دی‌اكسیدكربن موجود در جو است، پرورش داد. افزون بر این كه می‌توان از این گیاه نفت استخراج كرد، پسماند گیاه نیز حجم زیادی كربن را در خود نگه می‌دارد.
كربن منفی بودن این دسته از سوخت‌ها به خاطر همین پسماند است. اگر بتوان به هر شیوه‌ای كربن را جذب و طوری حبس كرد كه نتواند دوباره به هوا بازگردد، دی‌اكسیدكربن جذب شده بیش از میزان گسیل شده به هوا خواهد شد.
نسل اول سوخت‌های زیستی چندان هم سودمند نیست
هرگاه برای جابه‌جایی از خودرو استفاده می‌كنیم، مقداری گاز دی‌اكسیدكربن تولید می‌شود.
دی‌اكسیدكربنی كه طی میلیون‌ها سال از اكوسیستم سیاره زمین جدا شده و در اعماق آن ذخیره شده بود.
به این ترتیب با ادامه استفاده از موتورهای احتراق داخلی هرروز یك گام به سمت بحران گرمایش زمین نزدیك‌تر می‌شویم.
استفاده از سوخت‌های زیستی، یكی از اصلی ترین راه‌های مقابله با این رویه است، زیرا گیاهانی كه برای تولید این گونه سوخت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، دی‌اكسیدكربن هوا را جذب می‌كنند.
امروزه شناخته شده ترین سوخت زیستی در دنیا اتانول است كه معمولا از ذرت تهیه می‌شود. در واقع سوخت‌های زیستی تهیه شده از محصولات كشاورزی، نسل اول سوخت‌های زیستی نامیده می‌شوند.
شاید در نگاه اول این گونه سوخت‌ها، كربن خنثی باشد، یعنی به ازای هر یكصد اتم كربنی كه از جو جذب می‌كنند، هنگام سوختن دقیقا یكصد اتم كربن به جو گسیل می‌دارند اما متاسفانه این فقط ظاهر قضیه است.
از زمانی كه كشاورزان زمین را برای كاشت گیاه ذرت شخم می‌زنند و كود به آن اضافه می‌كنند و در نهایت محصول را برداشت می‌نمایند مقدار زیادی سوخت فسیلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین سوخت فسیلی مورد استفاده برای فرآیند تبدیل گیاه به اتانول را نیز باید در نظر گرفت.
همه این مراحل سبب تولید مقدار زیادی كربن شده و به این ترتیب كربن خنثی نامیدن این نوع سوخت‌ها چندان منطقی نیست البته یكی از راه‌هایی كه برای كاهش حجم كربن تولیدی در این فرآیند پیشنهاد می‌شود عبارت است از جذب كربن تولید شده طی فرآیند تبدیل گیاه به اتانول. فرآیند تخمیر كه به تولید اتانول می‌انجامد درست به اندازه سوزاندن اتانول در خودروها، گاز دی‌اكسیدكربن تولید میكند.
همین امر برخی شركت‌های بزرگ تولیدكننده این نوع سوخت‌های زیستی را به طراحی روشی برای جذب دی‌اكسیدكربن تولیدی در كارخانه و دفن آن در زمین سوق داده است.
یكی از بزرگ‌ترین شركت‌های تولیدكننده اتانول در ایالات متحده قصد دارد هر سال حدود یك میلیون تن دی‌اكسیدكربن را در زمین دفن كند. اما حتی با وجود اتخاذ چنین تدابیری، باز هم این فرآیند، كربن خنثی نیست و در مقایسه با سوخت‌های فسیلی تنها 20 تا 30 درصد آلودگی كمتری ایجاد میكند.
یكی دیگر از راهكارهای پیش رو، استفاده از سوخت‌های تجدیدپذیر در كارخانه‌های تولید اتانول است اما این كار نیز نمی‌تواند مشكل اصلی تولید سوخت‌های زیستی از محصولات كشاورزی را برطرف سازد.
تولید سوخت زیستی از ذرت، گندم و سایر محصولات كشاورزی حجم زیادی از زمین‌های زراعی را به خود اختصاص می‌دهد و به این ترتیب تولید محصولات كشاورزی خوراكی بشدت كاهش می‌یابد.
به عنوان نمونه در ایالات متحده، اتانول تولید شده از محصولات كشاورزی توانست هشت درصد از نیاز سوخت خودروهای این كشور را تامین كند ولی در مقابل، حدود 40 درصد از ذرت تولید شده برای این كار مصرف شد.
اگر تولید اتانول از محصولات كشاورزی همچنان ادامه یابد، به احتمال زیاد قیمت این محصولات افزایش چشمگیری یافته و كشاورزان نیز به سمت بهره‌برداری بی‌رویه از زمین‌های كشاورزی سوق خواهند یافت. لذا استفاده از این نوع سوخت‌های فسیلی راه‌حل مناسبی به نظر نمی‌رسد.
جلبك‌ها وارد میدان می‌شوند
محدودیت‌های تولید اتانول از محصولات زراعی سبب شده تهیه سوخت از جلبك‌ها به عنوان گزینه‌ای مناسب مطرح شود. جلبك‌ها بسیار سریع‌تر از انواع محصولات كشاورزی رشد می‌كنند و هر روز بیست برابر دانه‌های سویا، زیست توده تولید می‌كنند.
استخراج نفت از آنها كار پیچیده‌ای نیست و می‌توانند در آب دریا، آب‌های شور و زمین‌های غیرقابل كشت رشد كنند و به این شكل جا را برای كاشت محصولات كشاورزی دیگر تنگ نمی‌كنند.
همین ویژگی‌های جذاب بود كه شركتی اسپانیایی را برآن داشت تا در كنار یك كارخانه سیمان قرار گرفته در منطقه‌ای ساحلی، مزرعه پرورش جلبك خود را تاسیس و به این شكل نفت آبی رنگ تولید كند. در واقع سیانوباكتر (باكتری آبی) موجود در جلبك‌ها، دی‌اكسیدكربن تولیدی توسط كارخانه سیمان را جذب و به نفت تبدیل میكند.
نفت آبی رنگ
برای تولید یك بشكه نفت به این شیوه، حدود دو تن از دی‌اكسیدكربن تولید شده توسط كارخانه سیمان به وسیله جلبك‌های این مركز جذب می‌شود البته فرآیند تولید نفت از جلبك نیز مقداری دی‌اكسیدكربن تولید میكند زیرا هم زدن جلبك‌ها برای رشد بهتر، افزودن كود به آنها و نیز فرآیند استخراج نفت از آن نیازمند صرف انرژی و در نتیجه تولید دی‌اكسیدكربن است.
این مجموعه عملیات حدود 700 كیلوگرم دی‌اكسیدكربن تولید میكند. سوختن این نوع سوخت زیستی در موتور خودروها نیز حدود 450 كیلوگرم دی‌اكسیدكربن وارد جو میكند.
حدود 900 كیلوگرم دی‌اكسیدكربن نیز در پسماند جلبكی باقی می‌ماند كه می‌توان آن را با بتون تركیب و به این شكل در زمین دفن كرد.
این شركت قرار است به ازای هر هكتار جلبك، 2.5 بشكه نفت در روز تولید كند. به این ترتیب می‌توان كل نفت مورد نیاز ساكنان زمین را تنها با استفاده از یك چهارم صحرای لیبی تولید كرد.
با این كه 35 میلیون هكتار زمین، گستره‌ای وسیع است، اماشاید تولید 90 میلیون بشكه در روز بتواند توجیهی اقتصادی برای آن باشد. این مقدار از زمین حدود یك درصد از مجموع چراگاه‌های زمین را تشكیل می‌دهد.
اما آیا تولید سوخت زیستی از جلبك مقرون به صرفه است؟ به نظر می‌رسد هزینه اولیه راه‌اندازی چنین كارخانه‌ای بسیار بالا باشد و درنهایت تولید هر لیتر از این نوع سوخت حدود 20 هزار تومان هزینه داشته باشد البته در حال حاضر این شركت اسپانیایی با فروش پسماندهای جلبك خود به كارخانجات تولید اسیدهای چرب امگا 3، درآمد خوبی كسب میكند.
اما معلوم نیست با اشباع بازار از چنین محصولاتی، چقدر بتوان روی این درآمد حساب كرد. یكی از روش‌هایی كه بتازگی برای كاهش هزینه پرورش جلبك پیشنهاد شده، گذاشتن آنها در كیسه‌های پلاستیكی 25 متری و قرار دادن این كیسه‌ها در آب‌های اقیانوسی است.
به این شكل جلبك می‌تواند آب و نور مورد نیاز خود را دریافت كند و افزون بر این امواج نیز وظیفه هم زدن آنها را به انجام می‌رساند اما محدودیت‌های تولید سوخت زیستی از جلبك به همین جا ختم نمی‌شود. جلبك‌ها برای رشد به مقادیر زیادی از مواد مغذی بویژه نیتروژن و فسفر نیاز دارند، اما تامین این حجم از این گونه از مواد كار بسیار دشواری است.
محاسبات نشان می‌دهد برای تولید یك دهم از سوخت مصرفی در ایالات متحده با استفاده از جلبك‌ها باید مجموع نیتروژن و فسفر تولیدی این كشور را مصرف كرد.
با كنار هم قرار دادن این مزایا و معایب، شاید تولید سوخت زیستی با استفاده از جلبك در حال حاضر به عنوان بهترین گزینه جایگزین سوخت‌های فسیلی مطرح نشود.
زیست‌توده‌ها به نجات زمین می‌آیند
در حال حاضر ارزان‌ترین و سهل‌الوصول‌ترین ماده اولیه برای تولید سوخت زیستی عبارت است از زیست توده‌هایی نظیر ساقه‌های برجای مانده از برداشت محصول، برخی گیاهان خودرو یا درختان خشكیده. تولید اتانول از زیست توده‌ها پدیده جدیدی نیست.
اما اصلی‌ترین چالش پیش‌روی تولید اتانول از زیست توده‌ها این است كه شكستن پیوندهای شیمیایی این مواد و تبدیل آن به اتانول بسیار انرژی بر و دشوار است.
خوشبختانه بتازگی یك شركت فعال در این حوزه توانسته نوعی فرآیند طراحی كند كه در آن زیست‌توده تحت تاثیر حرارت، فشار و كاتالیزور به هیدوركربنی مشابه هیدوركربن موجود در بنزین، گازوئیل یا سوخت هواپیما تبدیل می‌شود.
این بدان معناست كه سوخت زیستی به دست آمده از این روش را می‌توان با این سوخت‌های فسیلی تركیب و به این وسیله چگالی كربن موجود در آنها را كاهش داد. همچنین در این فرآیند نوعی ماده ذغال مانند حاصل می‌شود كه می‌تواند به حاصلخیزتر كردن زمین‌های كشاورزی كمك كند.
یكی دیگر از جذابیت‌های این روش، تمركز زدایی در آن است. این بدان معناست كه مجموعه‌ای از واحدهای كوچك را می‌توان در فواصل دور از هم قرار داد و بدین ترتیب نیاز به حمل زیست توده به یك واحد مركزی از میان خواهد رفت.
هر یك از این واحدها قادرند در سال بین 40 تا 200 میلیون لیتر بنزین را با استفاده از زیست توده‌هایی كه تا شعاع 50 كیلومتری آنها واقع است، تولید كنند. بدین شكل نیمی از دی‌اكسیدكربن جذب ماده ذغال مانند تولیدی شده و نیمی دیگر از آن توسط خودروها به جو زمین باز خواهد گشت.
این شركت در نظر دارد تا 20 سال آینده حدود2000 واحد از این واحدهای مستقل را تولید كند تا به این وسیله 10 درصد از سوخت مایع مورد نیاز دنیا را تولید نماید.
در صورت اجرای كامل این طرح تا سال 2050 می‌توان گسیل دی‌اكسیدكربن را تا 85 درصد كاهش داد.
تولید برق از گرمای تلف شده
دانشمندان استرالیایی موفق شدند با ابداع یک فناوری جدید از گرمای تلف شده کارخانه های برق و لوله اگزوز خودروها برق تولید کنند.
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
محققان دانشگاه «موناش» یک «ترموسل یونی» مبتنی بر مایع تولید کرده اند که خروجی قدرت آن بالا است و هیچ انتشار کربنی ندارد.
ترموسل ها با به خدمت گرفتن انرژی گرمایی که به واسطه تفاوت دمای بین دو سطح تولید شده کار می کند و این انرژی را به وسیله یک الکترولیت به انرژی برق تبدیل می کند.
براساس اظهارات دانشمندان دانشگاه «موناش»، این ترموسل های جدید را می توان برای تولید برق از بخار کم درجه در نیروگاه برق در دمای حدود 130 سانتیگراد به کار گرفت.
«داگ مک فارالین» از محققان این پروژه گفت: طی این تحقیقات ما به این نتیجه رسیده ایم که این ترموسل ها به رغم سیستم های آبی که در دماهای بالای 100 درجه سانتیگراد کار نمی کند، می توانند در دمای افزایش یافته منابع گرمایی مهم نیز کارآمد باشد.
این پروژه ارائه کننده فرصت طراحی دستگاه های ارزان و انعطاف پذیر است که می تواند برای برداشت گرمای تلف شده در دامنه برد 100 تا 200 سانتیگراد مناسب باشد.
«تئودور آبراهام» دانشجوی دکترای دانشگاه موناش به عنوان یکی دیگر از محققان این پروژه اظهار کرد: تروموسل یک روش جذاب برای کاهش اتکا به سوخت های فسیلی است، چرا که آنها از گرمایی استفاده می کنند که در فرآیندهای صنعتی تولید شده است.
مهمترین مزیت ترموسل این است که از انرژی بهره برداری می کند که به طور خاص برای آن تولید نشده و انرژی هدر رفته محسوب می شود.
