عجیب‌ترین منابع انرژی تجدیدپذیر که دانشمندان در حال بررسی آن‌ها هستند

بر اساس آمار و ارقام موجود، حدودا ۲۱ درصد از برق کشور آمریکا از منابع تجدیدپذیر تامین می‌شود.

کد خبر: ۶۳۹۶۱۶

تاریخ: ۱۷ آبان ۱۴۰۲ - ۲۳:۲۲

به گزارش پایگاه خبری صراط به نقل از گجت نیوز، بر اساس آمار و ارقام موجود، حدودا ۲۱ درصد از برق کشور آمریکا از منابع تجدیدپذیر تامین می‌شود. با این وجود با بهره‌گیری گسترده‌تر صنعتی از منابع تجدیدپذیری مثل باد، خورشید و منابع هیدروالکتریک، پیش‌بینی می‌شود که این رقم در آینده نزدیک افزایش چشمگیری داشته باشد.

در عین حال پژوهش‌های فراوانی هم روی سایر منابع تجدیدپذیر در حال انجام است تا در آینده نزدیک با گرایش به آن‌ها میزان وابستگی بشر به سوخت‌های فسیلی با شدت بیشتری کاهش پیدا کند.

یکی از مهم‌ترین منابع تامین انرژی پاک پسماند و زباله‌ها هستند! در سال‌های اخیر انواع و اقسام پسماندها اعم از پسماند قهوه، حرارت یا حتی زباله‌ها و فضولات انسانی مورد توجه کارشناسان قرار گرفته و با هدف تامین انرژی تحت بررسی‌های مختلف واقع شده‌اند.

این تحقیقات در برخی موارد نتیجه‌بخش هم بوده؛ به‌طوری که در حال حاضر نمونه‌هایی اولیه از دستگاه‌های تولیدکننده برق از ضایعات تولید شده و تحت آزمایش هستند. با این وجود هنوز تا استفاده صنعتی از این دستگاه‌ها فاصله زیادی باقی مانده است.

در هر صورت، در ادامه این متن سعی داریم نگاهی داشته باشیم به تعدادی از عجیب‌ترین منابع انرژی تجدیدپذیر که هم‌اکنون تحت بررسی و پژوهش دانشمندان قرار دارند.

جذاب‌ترین منابع انرژی تجدیدپذیر که شاید فکرش را هم نمی‌کردید!

لیستی که در ادامه مطالعه خواهید فرمود، تعدادی از روش‌های خلاقانه تامین انرژی به‌جز سه روش اصلی خورشید، باد و موج آب را مورد بررسی قرار خواهد داد. تحقیقات بیشتر روی این منابع می‌توانند در آینده تا حد زیادی با بحران جهانی انرژی مقابله کنند.

تبدیل مزارع قهوه به سوخت بیولوژیک

اگر فرآیند برداشت قهوه از مزارع را مشاهده کرده باشید، حتما در جریان هستید که پس از برداشت، مزرعه تبدیل به یک ویرانه پر از پسماند می‌شود. به‌تازگی دانشمندان دانشگاه لانکستر موفق به توسعه فرآیندی شده‌اند که در آن می‌توان با استفاده از این پسماندهای قهوه سوخت بیولوژیکی تولید کرد.‌

البته این روش به‌هیچ وجه تازه و بدیع نیست و در حال حاضر چندین شرکت دیگر نیز اقدام به برداشت انرژی صنعتی از پسماندهای مزارع قهوه کرده‌اند.

در عین حال روش پیشنهادی محققین دانشگاه لانکستر با استفاده از کاتالیزورهایی فرآیند روغن‌گیری از دانه‌های قهوه را تسریع کرده و سوخت بیولوژیکی بیشتری را در زمان کوتاه‌تری تولید می‌کند.

بر اساس گزارش‌ها، روش پیشنهادی دانشمندان دانشگاه لانکستر حدودا ده دقیقه زمان می‌برد که در مقایسه با زمان تقریبا دو ساعتی مورد نیاز برای تبدیل دانه قهوه به سوخت بسیار کوتاه‌تر است. علاوه بر این، روش جدید همچنین به مواد شیمیایی بسیار کمتری هم برای تجزیه قهوه نیازمند است.

تیم توسعه‌دهنده این روش تخمین زده که در صورت تبدیل تمامی ضایعات قهوه جهان با این روش، می‌توان در هر سال حدودا 720 هزار تن سوخت بیولوژیکی (biodiesel) تولید کرد.

در عین حال البته چالش‌هایی در زمینه تبدیل دانه‌های قهوه به سوخت پیش روی محققین وجود دارد که توسعه صنعتی آن را با چالش روبرو می‌کنند.

برداشت انرژی از قدم‌های عابرین پیاده

با وجود اینکه هر قدم یک فرد انرژی بسیار اندکی تولید می‌کند، اما اگر تعداد قدم‌های تمام عابرین پیاده که در طول یک روز از محلی خاص عبور می‌کنند را در نظر بگیریم با تولید انرژی قابل توجهی روبرو خوهیم شد!

در همین زمینه یک استارتاپ انگلیسی به نام Pavegen موفق به توسعه فناوری برداشت انرژی جدیدی شده که با استفاده از کاشی‌هایی با طراحی خاص قادر به جذب چند ژول انرژی از هر قدم عابرین پیاده خواهد بود.

به‌تازگی مدیر عامل این شرکت در مصاحبه‌ای با Forbes اعلام کرد که ایده برداشت انرژی از قدم عابرین پیاده نتیجه چندین تلاش نافرجام پیشین برای تولید انرژی پاک از تعاملات شهری بوده است.

به ادعای او، ادوات مورد نیاز برای برداشت انرژی‌های پاک از روش‌های معمول مثل خورشید یا باد به‌سادگی در مناطق شلوغ شهری قابل نصب کردن نیستند. به همین جهت، Pavegen به‌عنوان جایگزینی عملی برای تولید انرژی پاک متولد شد.

این کمپانی تا کنون موفق شده نمونه‌هایی کوچک و محدود از کاشی‌های خود که در ظاهر با کاشی‌های معمولی هیچ تفاوتی ندارند را در شهرهای مختلفی نظیر شیکاگو، ملبورن و لندن نصب کند.

مسئولین این شرکت همچنین در حال حاضر مشغول رایزنی با عربستان سعودی هم هستند تا از این کاشی‌های خود در یکی از ابرپروژه‌های آتی سعودی‌ها نیز استفاده کنند.

البته میزان انرژی تولید شده از این روش چندان زیاد نیست. با این حال می‌توان امیدوار بود که از طریق آن بتوان انرژی برخی از زیرساخت‌های شهری مثل چراغ راهنما یا چراغ‌های سطح شهر را تامین کرد.

به همین جهت پیش بینی می‌شود Pavegen و ایده‌های مشابه آن نقش پررنگی در تامین انرژی پاک در آینده دنیا داشته باشند.

استفاده از فضولات انسانی به‌جای زغال سنگ

در سال‌های گذشته کمپانی‌های فراوانی در صدد توسعه روش‌هایی برای تبدیل فضولات انسانی با محصولات مفید بوده‌اند. با این وجود یکی از هیجان‌انگیزترین تلاش‌ها در این زمینه توسط استارتاپ کنیایی Sanivation انجام شده است.

دفع نامناسب و غیراصولی زباله یکی از بحران‌های بزرگ کشور کنیا به شمار می‌رود. به همین جهت کمپانی Sanivation سعی کرده با طراحی فرآیند مناسبی برای دفع زباله، آن‌ها را به محفظه‌هایی مخصوص هدایت کرده و با تبدیل کردن آن ها به زغال به تامین انرژی از طریق سوزاندن آن‌ها بپردازد.

از این طریق، استارتاپ مورد بحث موفق شده نیاز به چوب یا زغال سنگ را به‌طور قابل توجهی در کنیا کاهش دهد.

در این روش، ابتدا زباله‌ها ضدعفونی شده و از میکروب‌ها و عوامل آلوده‌کننده پاک می‌شوند و سپس با ترکیب شدن با خاک اره به شکل بلوک‌های جامدی درمی‌آیند که در نقش زغال عمل می‌کنند.

این ماده جدید دقیقا مانند زغال می‌سوزد. به همین جهت، بخش بزرگی از مشتریان این کمپانی سایر شرکت‌های تجاری هستند و از این زغال سنگ‌های ساخته شده از زباله برای گرم کردن منزل یا طبخ غذا استفاده می‌کنند.

استفاده از این زغال‌ها ضمن این که باعث دفع اصولی زباله‌ها می‌شود، وابستگی به سوخت‌های گیاهی مثل چوب را نیز کاهش می‌دهد. این مساله زمانی اهمیت می‌یابد که متوجه می‌شویم کشور کنیا از سال ۲۰۰۰ حدود ۱۱ درصد از پوشش گیاهی خود را از دست داده است!

Sanivation در حال حاضر کمپانی بسیار کوچکی است و در هر سال تنها 120 تن زغال تولید می‌کند. با این وجود گزارش‌ها حاکی از گرایش صنایع مختلف به محصولات این شرکت بوده و افزایش چشمگیر تولید محصول توسط این کمپانی را پیش بینی می‌کنند.

سوزاندن اجساد برای گرم کردن استخر

کوره‌های سوزاندن مرده که در بسیاری نقاط جهان برای سوزاندن لاشه انسان‌ها یا حیوانات مورد استفاده قرار می‌گیرند، منابع فوق‌العاده‌ای برای تولید حرارت هستند و اتلاف حرارتی بسیار زیادی هم دارند.

به‌تازگی در تحقیقی بسیار جذاب، شهرداری ردیچ در انگلستان مکانیزم حرارتی جالبی را طراحی کرده که حرارت اضافی این کوره‌ها را به استخرهای اطراف انتقال داده و از این طریق، آب استخر را گرم می‌کند!

این روش البته با اعتراضات فراوانی از سوی برخی شهروندان روبرو شده؛ اما بر اساس آمارهای ارائه شده، میزان مصرف گرم‌کن استخر را تا ۴۰ درصد پایین آورده و باعث کاهش چشمگیر هزینه‌های استخرها شده است.

در این میان اما برخی شهروندان چندان با ایده گرم کردن آب استخر با حرارت ناشی از سوزاندن مرده‌ها ارتباط برقرار نکردند و تعدادی از آن‌ها این کار را توهین به شهروندان خواندند! با این وجود توسعه این سیستم گرمایشی ادامه یافت و در سال ۲۰۱۳ به بهره برداری رسید.

شهر ردیچ در حال حاضر تنها شهری است که از این مکانیزم گرمایشی برای گرم کردن آب استخر استفاده می‌کند. چند سال پیش هم در اقدامی مشابه، مسئولین شهر دورهام در انگلستان در صدد توسعه سیستم حرارتی مشابهی بودند تا از طریق کوره‌های مرده سوزی خانه‌های اطراف را گرم کرده و حتی برق تولید کنند! با این وجود، شهرداری دورهام در نهایت تصمیم گرفت این سیستم را تولید نکند!

با وجود مخالفت‌های فراوانی که با این طرح وجود دارد، نمی‌توان منکر عملکرد بسیار مناسب کوره‌های مرده سوزی در تولید حرارت و انرژی شد.

تولید برق از هوای مرطوب

شاید در نگاه اول، تولید برق از هوا ایده‌ای مسخره به نظر برسد که بیشتر برای فیلم‌های علمی تخیلی مناسب است! با این وجود شاید برایتان جالب باشد که بدانید یک نمونه اولیه از دستگاهی تولید شده که دقیقا همین کار را انجام می‌دهد!

دستگاه مورد بحث از حفره‌های بسیار ریزی ساخته شده که قطرات آب موجود در هوای مرطوب را یونیزه کرده و اختلاف باری را در آن ایجاد می‌کند که منجر به تولید الکتریسیته می‌شود.

این پدیده به‌طور تئوری می‌تواند باعث تولید مقدار بی‌نهایتی بار الکتریکی شود. با این وجود در عمل مشکلات بزرگی سر راه این امر وجود دارد.

نخستین مساله قابل بحث در خصوص این سیستم برداشت انرژی تولید بسیار ناچیز الکتریسیته است؛ به‌طوری که به‌ادعای واشنگتن پست برای تامین انرژی بخش از یک منزل مسکونی به حدود یک میلیارد ژنراتور تولیدکننده برق از رطوبت نیاز است.

البته این ژانراتورها به‌حدی کوچک در نظر گرفته شده‌اند که یک میلیارد عدد از آن‌ها، اندازه‌ای نزدیک به اندازه یک یخچال خواهند داشت!

همچنین نگهداری این انرژی ذخیره شده نیز چالش بزرگ دیگری است که پیش روی مهندسین ایده‌پرداز این طرح قرار دارد.

بر اساس آنچه گفته شد، طرح برداشت انرژی الکتریکی از قطرات آب یکی از خلاقانه‌ترین ابتکاات در زمینه انرژی پاک است که هنوز در نخستین مراحل توسعه قرار دارد؛ اما دارای پتانسیل‌های فراوانی برای پیشرفت در آینده است.

استفاده از باکتری اشریشیا کلی برای تولید سوخت بیولوژیکی

یکی از باورنکردنی‌ترین منابع انرژی تجدیدپذیر در دنیا باکتری اشریشیا کلی یا E. Coli است که نام آن بیشتر با مسمومیت‌های غذایی سنگین مترادف است! البته این باکتری بجز تولید مسمومت غذایی استعداد فوق‌العاده دیگری هم دارد و آن، تبدیل قند به سوخت بیولوژیکی است!

ترکیب تولید شده توسط این باکتری شباهت فراوانی به سوخت‌های دیزلی خام تولید شده در طبیعت دارد. به همین دلیل در یک دهه گذشته این باکتری تحت پژوهش و تحقیقات گسترده‌ای قرار گرفته و متحمل تغییرات ژنتیکی فراوانی شده تا شاید با سرعت بیشتری به تولید سوخت بیولوژیک مخصوصش بپردازد!

البته علیرغم پیشرفت‌های بزرگ صورت گرفته در این زمینه، نرخ تولید سوخت آن هنوز بسیار پایین ارزیابی شده و به هیچ وجه برای عرضه تجاری به بازار مناسب نیست.

از طرف دیگر همچنین باید توجه کرد که در صورتی که دانشمندان و محققین واقعا قصد داشته باشند از باکتری‌های E. Coli به عنوان منابع تولید انرژی استفاده کنند، باید برای برخی مشکلاتی که در اثر استفاده از آن‌ها ایجاد می‌شود هم راه حل پیدا کنند.

به‌عنوان مثال، نیاز این باکتری‌ها به قند برای تولید انرژی باعث می‌شود که بخش‌هایی از مزارع میوه برای تولید انرژی مورد استفاده قرار گیرند و در نتیجه فضای فراهم شده برای کاشت محصول کاهش پیدا خواهد کرد.

در حال حاضر، کمبود زمین‌های کشاورزی در بسیاری نقاط دنیا مشکلی بزرگ است و استفاده از این باکتری‌ها برای تولید سوخت بیولوژیکی می‌تواند به این دسته مشکلات دامن بزند.

بنابراین باکتری‌های اشریشا کلی یکی از روش‌های جذاب اما احتمالا نه چندان منطقی تامین انرژی از منابع تجدیدپذیر خواهد بود.

گرم کردن منازل توسط متروی لندن

حتما بسیاری از شما گرمای طاقت‌فرسای ایستگاه‌های شلوغ مترو را به‌خاطر آورده و بارها هم در آن گرفتار شده‌اید. با این وجود مهندسین انگلیسی مدتی پیش تصمیم گرفتند از این حرارت و جنب و جوش اضافی برای گرم کردن خانه‌های شهر استفاده کنند!

این سیستم در سال ۲۰۲۰ در آیلینگتون لندن اجرایی شد و در آن، گرمای تولید شده در ایستگاه‌های مترو به مدرسه‌ها و خانه‌های اطراف ایستگاه مترو منتقل شد.

این گرما توسط میله‌های چرخانی که برای تهویه مترو استفاده می‌شوند جمع آوری شده و از طریق شبکه‌ای از لوله‌ها به خانه‌ها، مدرسه‌ها و سایر مناطق محله انتقال پیدا می‌کرد.

این سیستم موفق شده در فصل‌های سرد سال، آب گرم و حرارت لازم برای گرمایش حدود ۱۳۵۰ منزل در لندن را تامین کرده و در فصل‌های سرد هم برای پمپاژ هوای سرد به درون ایستگاه مورد استفاده قرار گیرد!

تعبیه موفقیت آمیز این طرح باعث شده که  مقامات شهر لندن به فکر روش‌هایی برای توسعه این سیستم و اجرای آن در سایر مناطق شهر باشند. البته این مساله در حال حاضر تنها در فاز برنامه‌ریزی باقی مانده است!

تامین انرژی یک خودروی استون مارتین سلطنتی توسط پنیر

یکی دیگر از عجیب‌ترین منابع انرژی تجدیدپذیر مورد تجسس بشر هم پنیر است که برداشت انرژی از آن در انگلستان در دست توسعه قرار دارد!

پادشاه چارلز، پادشاه انگلستان، یکی از طرفداران پر و پا قرص انرژی‌ها و فناوری‌های پاک است و در همین راستا در اقدامی نمادین از پسماندهای صنعت تولید پنیر و سایر خوراکی‌های تخمیری برای تامین انرژی استون مارتین کلاسیکش بهره برد.

این خودرو به‌طور خاص بر پایه بیواتانول E85 کار می‌کند که طی فرآیندی دقیق از پسماندهای تولید پنیر ساخته می‌شود. البته این فرآیند اصلا به‌گونه‌ای بهینه نیست که بتواند به‌طور تجاری مورد استفاده قرار گیرد.

با این وجود، سوخت‌های بیولوژیکی تولید شده از این روش حداقل پتانسیل آن را دارند که برای تامین انرژی خودروهای کلاسیک و کلکسیونی مورد استفاده قرار گیرند!

در این زمینه البته استارتاپ‌هایی هم راه‌اندازی شده که خودروهای کلاسیک را به محصولاتی الکتریکی تبدیل می‌کنند. با این وجود در نظر علاقمندان به این دسته خودروها، خارج کردن موتور عتیقه بنزینی آن‌ها هم‌تراز با از بین بردن خود خودروست.

البته خودروهایی که بر پایه سوخت‌های ناشی از پسماند مواد غذایی کار می‌کنند، به هیچ وجه محصولاتی نیستند که در آینده تکنولوژی و صنعت جایی داشته باشند.

در عین حال استفاده از همین سوخت‌ها برای خودروهای کلاسیک و نمایشگاهی می‌تواند تا حد قابل قبولی به کاهش آلودگی هوا کمک کند.