Saturday, 18 July 2015
26 September 2020
انرژی تراوشی

«تولید الکتریسیته با آب‌های شور و شیرین»

2010 June 03

کاوه / واحد ترجمه / رادیو کوچه

در نوامبر 2009 شاهزاده  مت ماریت Mette Marit دکمه‌ای را فشار داد که اولین نیرو‌گاه تراوشی جهان را در Tofteنروژ به کار انداخت. این نیروگاه به آسانی آب‌های شیرین را از رودخانه با آب‌های شور دریا می‌آمیزد و الکتریسیته تولید می‌کند. این سوختی مصرف نمی‌کند، زباله‌ای را به‌وجود نمی‌آید، ماهیان را نمی‌کشد و یا چیزی را رادیواکتیویته نمی‌کند.

فایل صوتی را از اینجا بشنوید

 

فایل را از این جا دانلود کنید

برای حامی اصلی شرکت Statkraft که بزرگ‌ترین شرکت انرژی‌های تجدید‌پذیر در اروپا هم هست نسل انرژی تراوشی کلید اصلی برای آینده‌ای سبز‌تر است. این شرکت کلن 100 میلیون کرون نروژ (حدود 17 میلیون دلار) در تحقیقات هم‌راه با دولت نروژ و اتحادیه اروپا سرمایه‌گذاری کرده و نیمی از سرمایه کار را برای پیش‌برد سرمایه‌گذاری پرداخت کرده است.

سور گوتاس‌، مسوول این اختراع می‌گوید: «ما اعتقاد داریم که انرژی تراوشی آینده بزرگی دارد. در 20 سال انرژی تراوشی می‌تواند به اندازه دیگر انرژی‌های تجدید‌پذیر اهمیت داشته باشد.» گوتاس اعتقاد دارد که اگر دستگاه‌ها در سرتاسر جهان نصب شوند، این کار توان تولید حداکثر تا 1،700 ترا وات ساعت انرژی را دارد. برای درک این مقدار، کافیست بدانیم که کل اروپا فقط دو برابر این مقدار را مصرف می‌کند. بنابراین اگر این طرح بتواند این مقدار را برآورده کند و بتواند با موفقیت از انرژی تراوشی استفاده کند، می‌تواند کاهش بسیار زیادی در انتشار کربن داشته باشد.

این چه‌طور کار می‌کند؟

این طرح فوق‌العاده انرژی در 60 کیلومتری جنوب اسلو بر روی رودخانه Tofte قرار دارد و آب شیرین رودخانه و آب شور دریا را می‌گیرد. این دو منبع آبی در مجرا‌های فشاری قرار می‌گیرند ولی با استفاده از غشا نیمه نفوذ‌پذیری که از ترموپلاستیک متشکل از سلولز و اسیداستیک از هم جدا می‌شود.

سپس طبیعت پای خود را به میان می‌آورد. اصول فیزیک هیدولیکی این‌ است که می‌خواهد بین شوری هر دو طرف غشا توازن ایجاد کند. نکته این‌جاست که غشا‌ی آب شور را در همان جای خودش نگه دارد و آن منافذ ریز هم تنها به آب شیرین اجازه می‌دهند که عبور کند. بنابراین آب‌های شیرین بیشتری به سمت آب‌های شور می‌روند و می‌خواهند که از غلظت نمک بکاهند و این عمل باعث بالا رفتن فشار می‌شود. این فشار تولید شده می‌تواند در مراحل بعد توربین و ژنراتور را بچرخاند.

بنابه گفته استین اریک اسکیلهاگن، رییس بخش انرژی تراوشی در شرکت Statkraft، این کار از آن‌چه گفته شده آسان‌تر است. به خاطر همین است که کسی آن را تا کنون امتحان نکرده است.

کانال‌های فشاری (بیش از 60 تای آن‌ها)تنها تانکر‌های ساده‌ای نیستند. آن‌ها غشا‌های لوله‌ای افقی هستند که 20 سانتی‌متر قطر و یک و نیم متر درازا دارند که روی هم رفته 2000 متر مکعب فضا را اشغال کرده‌اند و این برابر هشت زمین تنیس است. در اطراف هر یک از لوله‌های غشا  یک لوله‌ای 20 میلی متری قرار دارد که آب شیرین از رودخانه Tofte را وارد سیستم می‌کند. بقیه مجراهای فشاری در خارج از غشا  پر از آب دریا هستند. این به آب شیرین اجازه می‌دهد تا در غشا به سمت آب دریا حرکت کند و فشار را بالا ببرند.

آب به آرامی حرکت می‌کند

روند تراوشی (مثل انتشار، فقط باتوجه به این‌که مولکول‌های آب و حرکت‌های موجود از غشا نیمه نفوذی رد می‌شوند تفاوت دارند.) فشار تولید می‌کند و توربین‌ها را برای تولید الکتریسیته به گردش در می‌آورد. برای تحقق هدف این دستگاه‌ها، تراوشات به سرعت صورت می‌پذیرند، به طوری‌که از فشار هم برای کند کردن و کاهش سرعت همه چیز استفاده می‌کنند. با فشار وارد آوردن برروی آب دریا، آن‌ها باعث می‌شوند که مولکول‌های آب به سختی بتوانند به این سمت غشا حرکت کنند و باعث نگه داشت اختلاف فشار می‌شوند.

خیلی خوب است اگر واقعیت پیدا کند

محققان شرکت Statkraft می‌گویند که احتمالی برای فن‌آوری تراوشی وجود دارد که تنها برای تولید انرژی به کار نرود. بلکه به کمک نمک زدایی و طرح‌های گندزدایی آب هم می‌آید. نمک زدایی آب باعث تولید آب‌های بسیار شور می‌شود و این دو برابر توان تراوشی آب‌های معمولی دریاها است و به همین منوال نیز می‌تواند فشار تراوشی و تولید ژنراتور‌ها را نیز بالا ببرد. به جای استفاده از آب شیرین رودخانه‌ها، آب تصفیه شده از کارخانجات و دستگاه‌های آب شهری می‌تواند در سمت بدون نمک غشا به کار رود. بنابراین، قرار دادن ایستگاه‌های انرژی تراوشی بین دستگاه‌های گندزدا و تاسیسات نمک زدایی نه تنها می‌تواند برق تولید کند بلکه می‌تواند فشار بر روی دیگر روند‌ها را نیز بکاهد. اگر این عملی شود، آب نمک نیز در این روند رقیق شود و می‌تواند با اطمینان به دریا برگردد. این راه حل است.

غشا ترموپلاستیک متشکل از سلولز و اسیداستیک عنصر اصلی غشا‌ی  به کار رفته در لوله‌ها است. این غشا به طور خاص برای استفاده در دستگاه‌های تولید انرژی تراوشی به کار می‌رود.

فن‌آوری اصلی که اسکیل هاگن و تیمش را به چالش کشیده بود و هم‌چنان هم در حال به چالش کشیدن است، ساخت اجزای درست برای غشا است. چیزی که به حجم مطلوب آب اجازه می‌دهد که از آن عبور کند و نیاز به حداقل پاک‌سازی را دارد و تنها از نیرویی برای پایدار ماندن استفاده می‌کند. غشاهای این دستگاه بازدهی کم‌تر از 1 وات در هر متر مربع را دارند. هدف بر این است که این مقدار به 5 وات برسد.

فشار دیگری که بر روی آن مجرا می‌آید به آسانی با اضافه کردن فشار بر روی راه مستقیم قابل رفع شدن است. اختلاف شوری بین آب رودخانه و آب دریا به قدری زیاد است که آب شیرین از غشا‌ی نیمه نافذ با سرعت زیادی عبور می‌کند که تولید فشار‌های مختلف را به تعویق می‌اندازد.

اسکیل هاگن می‌گوید: «ما فقط نمی‌خواهیم که آب ریزش کند. ما به فشار آب زیاد نیز نیاز داریم. بنابر‌این ما آب شور را نیز تحت فشار می‌گذاریم. این باعث کند کردن حرکت آب از غشا  می‌شود ولی هم‌چنان به مقدار مورد نیازی از آن در سمت آب شور اجازه می‌دهد تا فشاری را برابر فشار آبشار 120 متری ایجاد کند که مقداری است که برای چرخاندن توربین کافی است.

برای بالا بردن فشار آب شور و کند کردن فشار گذری از غشا، مهندسان از ترفندی جالبی استفاده کردند – تنها مقداری کمی از آب شور برای چرخاندن توربین استفاده می‌شود. حدود دو سوم از آن  به سمت مبدل فشار منحرف می‌شود که آب وارد شونده را تغذیه می‌کند و میزان فشار را کاهش می‌دهد که باعث بالارفتن تاثیر آن می‌شود.

توان‌هایی که ذخیره می‌شوند

به هر حال، چالش‌هایی وجود دارد که باید با آن‌ها رو به رو شد. دستگاه موجود در Tofte تنها به قصد تحقیقاتی راه اندازی شده. اسکیل هاگن می‌گوید‌: «این تنها یک نمونه بود. از این به بعد این می‌تواند تا 4 کیلووات تولد کند ولی امروز فقط به اندازه برق مورد نیاز یک قهوه ساز برق تولید می‌کند.» حقیقتن پس از افتتاح رسمی پروژه این دستگاه تنها می‌تواند یک کتری را روشن کند تا برای شاه‌زاده‌ای که آن را افتتاح کرده یک فنجان چای آماده کند.

شرکت Statkraft در نظر دارد یک دستگاهی را با توان تولید 2 مگا وات برای سال 2012 آماده کند و در سال 2015 به مرحله صنعتی برساند. ولی با تمام این فن‌آوری‌های جدید، آینده را نمی‌توان پیش‌بینی کرد.

اسکیل هاگن با لبخندی می‌گوید: «من تا پیش از این ایستگاه انرژی تراوشی نساخته بودم.» با این حال، این فن‌آوری مزیت مهمی نسبت به دیگر سیستم‌های انرژی‌های تجدید‌پذیر وابسته به دریا دارد. امکانات اصلی بر روی زمین خشک قرار می‌گیرند. این پروسه کاملن تحت کنترل است و برعکس انرژی امواج و یا انرژی جزر و مد تحت تاثیر تغییرات آب و هوایی قرار نمی‌گیرد. به‌علاوه، احتمال تاثیر منفی انرژی تراوشی بر روی محیط زیست وجود ندارد. در حقیقت حتا می‌تواند تاثیر فعالیت‌های دیگر صنایع را بر روی سواحل را نیز کاهش دهد.

در شروع کار، اصلی‌ترین ماده جانبی تولید شده، آب شور است که مشابه آب تولید شده از مخلوط شدن آب رودخانه با آب دریا است. تاثیر این کار بر روی محیط آبی Tofte در دست مطالعه است و از هر جایی می‌تواند به نقطه‌ای در اقیانوس که میزان شوری آب دقیقن به همان مقدار است منتقل شود.

اسکیل هاگن می‌گوید که این طرح پروژه‌ای پیشتازانه است که با تحقیقات کیفیت بالا و فداکاری‌ها به جهان اجازه می‌دهد که از آب‌های اقیانوس‌ها برای تولید انرژی‌های سبز استفاده کند. وی می‌گوید: «من همیشه مجذوب طبیعت بوده‌ام. و نیروی تراوشی بیشتر در رابطه با شیمی صنعتی است تا فن‌آوری‌های سنتی تولید برق. به همین خاطر این حق من نیز هست.»

و اگر طرح Tofte با موفقیت پیش برود، می‌تواند استفاده‌های بیشتری نیز داشته باشد.

منبع: مجله‌ی دیسکاوری

«نوشته فوق می تواند نظر نویسنده باشد و الزامن نظر رادیو کوچه نیست»

|

TAGS: , , , , , ,