آموختن علم و دانش بیشتر

منابع آینده زمین

تاریخ:پنجشنبه 6 مهر 1391-14:25

روش‌هایی عجیب برای تولید انرژی مورد نیاز آیندگان در راه است.

منابع ‌آینده انرژی

جام جم آنلاین: تلاش برای دستیابی به منابع جدید تولید انرژی به یك حركت جهانی تبدیل شده است. در این میان ایده‌های عجیب زیادی نیز مطرح می‌شوند كه شاید هیچ‌گاه به واقعیت نپیوندند، اما اگر هر یك از آنها درست از آب در آیند به جرأت می‌توان گفت امنیت تولید انرژی تا حد چشمگیری بهبود پیدا می‌كند.
منابع آینده انرژی
اگر سری به آزمایشگاه‌های پیشرفته سراسر جهان بزنیم شمار زیادی از دانشمندان را می‌بینیم كه روی این مقوله كار می‌كنند. تلاش آنها از ارزش و اهمیت بالایی برخوردار است و استقبال خوبی در محافل علمی سراسر جهان از آنها می‌شود. با این حال تاكنون اتفاق چندان خبرسازی روی نداده است. آنچه در این میان از اهمیت خاصی برخوردار است لزوم ارائه ابتكار عمل‌ها و خلاقیت‌هایی است كه بازی پر فراز و نشیب تولید انرژی به روش‌های نو را به سرانجامی مناسب برسانند. برخی از این ایده‌ها در نوع خود بسیار خیالپردازانه و دور از دسترس به نظر می‌رسند.

ماهواره‌هایی كه پرتوهای خورشیدی را به سمت زمین منعكس می‌كنند یا توربین‌های بادی معلق در آسمان كه در ارتفاع زیادی از سطح زمین پرواز می‌كنند، به گردش در می‌آیند و الكتریسیته تولید می‌كنند از جمله این ایده‌های رویایی به شمار می‌آیند.

تولید برق از همجوشی هسته‌ای

فیزیكدانان و مهندسان دهه‌هاست روی ایده مهمی همچون تولید انرژی از همجوشی هسته‌ای كار می‌كنند. این همان فرآیندی است كه در قلب خورشید روی می‌دهد و به آزادسازی مقادیر عظیمی از انرژی منجر می‌شود، اما مشكل بزرگی وجود دارد كه موجب شده تاكنون این ایده در مقیاس كلان و به عنوان شیوه‌ای مؤثر برای تولید انرژی به كار گرفته نشود.

این تكنیك باید به گونه‌ای اجرا شود كه واكنش‌های انجام شده بیش از میزان انرژی كه برای ایجادشان صرف می‌شود، انرژی تولید كنند یا به عبارتی، از بعد انرژیكی توجیه منطقی داشته باشند.

دانشمندان تأسیسات ملی احتراق در لیورمور كالیفرنیا با ایده جدیدی برای استفاده از این روش خارق‌العاده تولید انرژی به میدان آمده‌اند. آنها قصد دارند از همجوشی هسته‌‌‌ای برای انجام عمل شكافت اتمی استفاده كنند. در این رهگذر انرژی هنگفتی آزاد می‌شود كه با استفاده از آن می‌توان رآكتورهای هسته‌ای رایج را راه‌اندازی كرد. ادوارد موسز، مدیر این پروژه می‌گوید می‌توان خوشبین بود كه تا 20 سال آینده نخستین تاسیسات آزمایشی تولید برق مبتنی بر این روش راه‌اندازی شود.

در این طرح كه خیلی‌ها آن را فراتر از زمان خود ارزیابی‌ می‌كنند، پالس‌های لیزری باعث آغاز واكنش‌های همجوشی ضعیفی در مركز محفظه احتراق هسته‌ای می‌گردد و علاوه بر تولید انرژی مختصری در مقایسه با انرژی نهایی تولید شده در رآكتور، موجی از نوترون‌های آزاد را منتشر می‌سازد. تشعشع نوترونی باعث آغاز فرآیند شكافت هسته‌ای در پوششی از اورانیوم یا هر سوخت هسته‌ای دیگری خواهد شد كه چون تیوپی، محفظه اصلی را در بر گرفته است. انرژی حاصل از شكافت هسته‌ای در این طرح حدودا 4 برابر انرژی حاصل از همجوشی هسته‌ای خواهد بود.

تولید بنزین از خورشید

خورشید، بزرگ‌ترین منبع تولید انرژی است كه ما در نزدیكی خود می‌شناسیم. یك ساعت انرژی تولید شده در خورشید، فراتر از نیاز تمام جمعیت زمین در مدت یك سال است. حالا اگر دانشمندان بتوانند راهی پیدا كنند كه تنها مقادیر اندكی از این میزان انرژی را به سوخت مایع تبدیل كنند وابستگی‌مان به سوخت‌های فسیلی از بین رفته و به دنبال آن توسعه سیستم حمل و نقل با سرعت بیشتری دنبال می‌شود. در عین حال مشكلات زیست‌محیطی ناشی از استفاده از سوخت‌های فسیلی نیز از میان خواهد رفت. اما چگونه؟

ناتران لویس، مدیر مركز فتوسنتز مصنوعی انستیتو فناوری كالیفرنیا می‌گوید: احتمالا سوخت‌های شیمیایی كلید اصلی این تغییر خواهند بود به شرط آن كه بتوان آنها را مستقیم و با قیمتی ارزان از انرژی خورشیدی تولید كرد. در آزمایشگاه‌های ملی ساندیا در آمریكا اقدامات جالب توجهی صورت گرفته است.

نكته: اگر دانشمندان بتوانند راهی پیدا كنند كه تنها مقادیر اندكی از انرژی خورشیدی را به سوخت مایع تبدیل كنند وابستگی‌مان به سوخت‌های فسیلی از بین رفته و مشكلات زیست‌محیطی ناشی از استفاده از سوخت‌های فسیلی نیز از میان برداشته خواهد شد

محققان این مركز بشقابی به عرض 6 متر را كه پوشیده از آینه است، در قلب نیومكزیكو كار گذاشته‌اند. این بشقاب بزرگ پرتوهای خورشیدی را روی سیلندری نیم متری متمركز می‌كند كه شباهت زیادی به یك بشكه كوچك دارد. آینه‌هایی كه در این بشقاب قرار دارند، نور خورشید را روی یك سری حلقه‌های متقارن متحدالمركز ـ كه هر دقیقه یك بار می‌چرخند ـ منعكس می‌كنند. در این حلقه‌ها دندانه‌هایی از جنس اكسید آهن (زنگ آهن) یا اكسید سریم (cerium) وجود دارد كه تا 1500 درجه سلیسیوس داغ می‌شوند. این گرمای قابل توجه، اكسیژن را از زنگ آهن خارج می‌كند و باعث تركیب آن با بخار آب و هوای ورودی می‌شود. همزمان كه این دندانه‌ها ضمن چرخش و ورود به بخش تاریك سیلندر بتدریج خنك می‌شوند عملیات اكسیداسیون آغاز می‌شود و اكسیژن مجدد به بافت آهنی باز می‌گردد كه در نتیجه آن مقادیری منوكسیدكربن یا هیدروژن داغ و غنی از انرژی برجای می‌ماند.

تركیب یاد شده با عنوان گاز تركیبی شناخته می‌شود كه اساس مولكولی تولید سوخت‌های فسیلی، مواد شیمیایی و حتی پلاستیك‌ها نیز به شمار می‌آید. این فرآیند در زمان تولید مقادیر زیادی دی‌اكسیدكربن از اتمسفر زمین جذب می‌نماید و سوخت تولیدی در زمان سوختن، همان مقدار را آزاد می‌كند.

برخی دانشمندان این روش تولید سوخت از نور خورشید را به زدن چهار هدف با یك تیر تشبیه می‌كنند؛ منبع سوخت پاك، امنیت بیشتر در تولید انرژی، كاهش دی اكسید كربن تولیدی و تغییرات جوی به مراتب كمتر. این ایده جدید تولید سوخت مصنوعی مورد توجه دانشمندان زیادی در سراسر جهان قرار گرفته است.

محققان انستیتو فناوری فدرال سوئیس در زوریخ و دانشگاه مینه‌سوتا از جمله گروه‌های تحت تاثیر قرار گرفته هستند كه هم اكنون روی طراحی و ساخت ماشین‌آلاتی كه با استفاده از نور خورشید سوخت و بنزین تولید می‌كنند، كار می‌كنند.

سلول‌های خورشیدی كوانتومی

امروزه سلول‌های خورشیدی كه در مقیاس تجاری تولید می‌شوند. در بهترین حالت ممكن تنها 10 تا 15 درصد از انرژی خورشیدی دریافت شده را به جریان الكتریكی تبدیل می‌كنند. به همین دلیل است كه این سلول‌ها معمولا قیمت گزافی دارند و برقی كه به این ترتیب نیز تولید می‌شود قیمت تمام شده بالایی خواهد داشت. یكی از مهم‌ترین دلایل پایین بودن بازده كاری چنین سلول‌هایی این است كه تك لایه سیلیكون جذب‌كننده نور نهایتا بازده 31 درصدی دارند.

البته این رقم از بعد نظری مطرح می‌شود و زمانی كه نوبت به انجام آزمایش‌های عملی می‌رسد، می‌بینیم بازده مورد نظر نهایتا 26 درصد است.

بتازگی تحقیقاتی در زمینه كریستال‌های نیمه هادی یا همان نقاط كوانتومی انجام شده كه با استفاده از نتایج آنها می‌توان بازده كاری این سلول‌ها را از بعد نظری به 61درصد نیز رساند كه این به معنای هموار شدن راه برای تولید برق بیشتر و ارزان‌قیمت‌تر از طریق سلول‌های خورشیدی است. در سلول‌های خورشیدی فعلی، فوتون‌های نوری كه به سلول‌های خورشیدی می‌رسند با تحریك الكترون‌ ناپایدار و افزایش انرژی درونی آنها زمینه كند شدن و فرار الكترون‌ها را فراهم می‌كنند.

الكترون‌های آزاد هم تحت‌تاثیر اختلاف ولتاژ در یك رشته سیم جریان پیدا كرده و راهی دستگاه مصرف‌كننده برقی می‌شوند، اما نكته اینجاست كه برخی الكترون‌ها بیش از آنچه برای رهایی از جاذبه اتمی انرژی لازم است، گرما از فوتون‌های خورشیدی دریافت می‌كنند. این الكترون‌های داغ،‌ انرژی مازاد خود را به محض رهایی از چنگال هسته اتم به صورت گرما آزاد می‌كنند.

حالا ایده جدیدی مطرح ‌شده است كه اگر انرژی مازاد الكترون‌های داغ را بتوان به نوعی پیش از آن كه سرد شوند مورد استفاده قرار داد، بازده كاری صفحات خورشیدی دوبرابر خواهد شد. یك راه‌حل منطقی برای استفاده از این انرژی مازاد، كاهش سرعت سرد شدن الكترون‌هاست. به این ترتیب زمان كافی برای این‌كه انرژی گرمایی آنها را به دام بیندازیم، در اختیار خواهیم داشت. محققان این ایده را كاربردی و منطقی می‌دانند و معتقدند سال‌های آینده و با تكیه بر چنین ایده‌ای می‌توان به افزایش تولید برق خورشیدی آن هم با قیمت تمام شده پایین‌تر امیدوار بود.


نوع مطلب : انرژی ها(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید() 
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.


شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic