اواخر سال 2014، بیش از 800 دانشمند گزارش دادند تغییرات آب و هوایی سرعت گرفته و روی محیط زیست و انسان اثرات مخربی خواهد داشت، طوری که اگر فکری به حال این وضعیت نشود تا انتهای قرن بیست و یکم گرم شدن زمین غیرقابل بازگشت خواهد شد، اما به نظر می‌رسد هنوز هم امیدی هست. در حقیقت، دانشمندان معتقدند سرمایه‌گذاری روی تولید انرژی پاک با فناوری‌های مناسب می‌تواند سرعت قطار گرمایش جهانی را کاهش دهد. در این مقاله به برخی از این فناوری‌ها اشاره شده است.
مزارع خورشیدی در دریا
بتازگی برای تولید انرژی از طریق خورشید در مکان های ماجراجویانه تر، اقدامات موثری صورت گرفته تا به این ترتیب از انرژی پاک اشعه خورشید بهره مند شویم. اکنون بسیاری از سرمایه گذاران دنیا به فناوری های پاک بویژه فتوولتائیک خورشیدی روی آورده و روی تولید انرژی خورشیدی سرمایه گذاری می کنند. نصب قاب های خورشیدی از سقف خانه ها شروع شد و به مزارع خورشیدی رسید. سال 2014، بریتانیا ردیفی از اولین سلول های خورشیدی شناور روی یک مخزن آب کاشت که در مزرعه برکشایر واقع بود.
این قاب های خورشیدی 200 کیلوواتی، توانسته بود از هزینه های انرژی مورد نیاز نگهداری این مزرعه و انتشار کربن بکاهد. این سیستم شناور از این نظر که منتقدان نمی توانند به دلیل از بین بردن مکان های باارزش خشکی به آن خرده بگیرند، جالب توجه است. اخیرا شرکتی ژاپنی اعلام کرده قصد دارد بزرگ ترین نیروگاه خورشیدی را با نصب 11 هزار قاب خورشیدی و توان 9/2 مگاواتی ـ مناسب برای سرویس دهی تقریبا هزار خانه ـ بسازد.
کربن با ارزش
آیا می توان شکل های مختلفی از تولید انرژی را به کاربرد، طوری که دی اکسیدکربن زاید هرگز به اتمسفر نرسد؟ سیستم جذب و ذخیره سازی کربن جهان به نام سی. سی. اس با این هدف ساخته شده است. این سیستم دی اکسیدکربنی را که هنگام تولید انرژی از سوخت های فسیلی منتشر می شود، جذب می کند و مانع انتشار آن به اتمسفر می شود. سیستم سی. سی. اس حاوی چند فناوری متصل به یکدیگر است. ابتدا دی اکسید کربن از منبع تولید جمع آوری و به وسیله لوله کشی منتقل و در مکانی امن ذخیره می شود. به این ترتیب بخش اعظمی از کربن تولیدشده جذب می شود.
اخیرا در سیلیکون ولی آمریکا دستگاهی ساخته شده است که دی اکسید کربن موجود در اتمسفر را استخراج می کند. در این دستگاه پروانه هایی ـ به نام منقبض کننده ـ درون یک برج مستطیلی کارگذاشته شده است. هر منقبض کننده، 640 مکعب جذب کننده به نام امین ـAmine ، ماده ای فلزی است که از آمونیاک گرفته می شود ـ دارد که دی اکسید کربن موجود در هوای پیرامون خود را جذب می کند. مانع اصلی در تولید این دستگاه، هزینه گران آن است.
اَبَرباتری ها
انرژی های تولید شده از منابع غیرفسیلی و قابل احیا به صورت تناوبی وجود دارند. مثلا یک توربین بادی وقتی باد می وزد می تواند برق تولید کند و یک قاب خورشیدی با نور خورشید فعال می شود. این تناوب نشان می دهد که ذخیره انرژی از اهمیت ویژه ای برخوردارست.
دانشمندان در حال تولید باتری هایی بهتر با ظرفیت و تراکم برق بیشتر هستند. شرکتی بریتانیایی در حال ساخت نوعی تلمبه ذخیره ای با استفاده از انرژی حرارتی است. این سیستم موتور و یک تلمبه حرارتی را به کار می اندازد. در اصل انرژی الکتریکی به صورت اختلاف دما بین تخته سنگ های سرد و داغ ذخیره می شود و وقتی باتری نیاز به شارژ داشته باشد انرژی اضافی، گاز آرگون را فشرده می کند و به دمای 500 درجه سانتی گراد می رساند. سپس آرگون داغ، حرارت تخته سنگ ها را بالا می برد و انرژی را به صورت موقت ذخیره می کند. گاز از میان تخته سنگ ها با فشار یک اتمسفر و دمای منفی160 درجه سانتی گراد خارج می شود.
برای آزادکردن انرژی ذخیره شده در تخته سنگ ها باید فرآیند معکوس و گاز آرگون در جهت مخالف منتشر شود. این کار موجب حرارت یافتن گاز می شود و می تواند با استفاده از موتوری مکانیکی، الکتریسیته تولید کند. این سیستم اکنون ظرفیت تولید برق از 5/1 تا 50 مگاوات دارد و دانشمندان امیدوارند آن را به صد مگاوات برسانند.
سفید کردن ابر
یکی دیگر از فعالیت های مهندسی ژئو، مدیریت تابش خورشید است. دانشمندان برخلاف پیشنهادهای عجیب و غریب مانند نصب آینه در فضا، روش سفید کردن ابرهای بالای سطح دریاها را گزینه ای مناسب می دانند.
محققان از دو روش اصلاح بازتاب پذیری ابرها صحبت می کنند: اولی تخلیه ابرهای سیروس از بلورهای یخ و سفید کردن ابرهای بالای سطح دریاهاست. نازک کردن یا تخلیه ابرهای سیروس باعث می شود تابش مادون قرمز به فضا برگردد و اثر خنک کننده ای روی زمین داشته باشد.
همچنین بازتابی تر کردن ابرهای کم ارتفاع موجب تولید پدیده اثر تامی می شود. نام تامی از هواشناسی ایرلندی به نام شاون تامی گرفته شده است. این پدیده به این که قطرات کوچک تر آب می تواند به بخارهای سفید کننده ابر در اتمسفر تبدیل شود، اشاره دارد و نتیجه کار بازتاب بیشتر نور خورشید است. به وسیله فناوری بارورسازی ابرها می توان به قطرات کوچک تر آب دست یافت.
مزارع بادی در آسمان
رشد استفاده از انرژی بادی نیز در حال خیز برداشتن است. تاکنون نصب توربین های بادی کنار ساحل رایج بود و البته نیروگاه های بادی دور از ساحل نیز فعال است. حال که زمین و دریا با انواع نیروگاه ها تسخیر شده اند، دانشمندان و مهندسان ایالات متحده به فکر مهار آسمان افتاده اند. مرکز تولید انرژی آلتروس در حال ساخت ابزاری است که انرژی بادی صدها متر بالاتر از سطح زمین را مهار کند. این ابزار نوعی توربین شناور در هواست و چنانچه به مرحله اجرا درآید، نام اولین توربین بادی شناور در هوای جهان را به خود می گیرد. این ابزار ترکیبی از یک میله افقی با سه پره ـ درست مانند توربین های معمول ـ درون بدنه ای بادشدنی است. این بدنه وقتی از گاز هلیوم پر می شود، به هوا رفته و با افسارهای محکم به طول 600 متر به زمین متصل می ماند. تراکم نیروی باد در ارتفاع 600 متری سه برابر ارتفاع 120 متری است. همچنین دراین ابزار سیستم کنترل مستقلی تعبیه شده است که جهت و حداکثر ارتفاع توربین را تنظیم می کند. سپس انرژی تولید شده به ایستگاه زمینی منتقل می شود. یک ردیف از ده توربین شناور در هوا می تواند ظرفیتی معادل توربین های واقع درساحل را داشته باشد و چشم انداز ساحل را از بین نبرد. شرکت گوگل نیز در حال ساخت بادبادک انرژی است. این بادبادک نوعی ایرفویل ـ هوابر است که با افساری به زمین محکم متصل شده و در آسمان دایره وار حرکت می کند. بادی که از بادبادک می گذرد، چهار توربین تعبیه شده روی آن را به حرکت درمی آورد و الکتریسته تولید می شود.
شرکتی در هلند نیز با کمک هواپیماهای بدون سرنشین، با افساری بلند به زمین محکم بسته شده و با استفاده از انرژی باد، الکتریسیته تولید می کند.
باروری اقیانوس
مهندسی ژئو روش های متفاوتی همچون حذف دی اکسید کربن از اتمسفر یا به کارگیری رادیواکتیو خورشیدی را پیشنهاد می دهد. تاکید روی کاهش انتشار گازهای گلخانه ای موجب بحث های بسیاری شده است.
سال 1988 جان مارتین اقیانوس شناس گفت: به من نصف یک تانکر آهن بدهید، من هم یک عصر یخبندان دیگر به شما تحویل می دهم. او می گفت بخش عظیمی از آهن جذب اقیانوس شده و همچون بارورکننده عمل می کند و موجب رشد و افزایش پلانکتون ها می شود.
این پلانکتون ها هنگام فتوسنتز، دی اکسید کربن مصرف می کنند که آن را از اتمسفر می گیرد. دی اکسیدکربن گاز گلخانه ای است که ازدیادش موجب تسریع گرم شدن جهان می شود. بنابراین با ازدیاد آهن در اقیانوس و در واقع افزایش جمعیت پلانکتون ها، دی اکسیدکربن در جو کاهش می یابد و از شدت گرم شدن کره زمین کاسته می شود.
مهار باران
تاکنون خشکسالی مناطق وسیعی از زمین را تحت تاثیر قرار داده است. با افزایش جمعیت، جنگ برسر آب نیز دور از ذهن نیست. اکنون تنها فناوری ای که می تواند از شدت خشکسالی بکاهد، بارورسازی ابرهاست. ابتکار استفاده از ذرات یدید نقره برای تشکیل قطرات باران به مدت ها قبل بازمی گردد. یدید نقره در کنار مواد دیگر مانند نمک یا پروپان (پارافین گازی) می تواند باران تولید کند. بارورسازی ابرها به وسیله هواپیما با هزینه ای کم موجب نمک زدایی می شود. همچنین نیاز به سیستم آبیاری گران قیمت، زمین کشاورزی را از بین می برد.
شبکه هوشمند
شبکه برق رسانی، شبکه ای از کابل، ترانسفورماتور و ایستگاه های فرعی است که الکتریسیته را از نیروگاه به خانه می آورد. با وارد کردن هوش مصنوعی، شبکه هوشمند و مصرف انرژی، بهینه می شود. شبکه هوشمند درخواست انرژی را متعادل می کند.
درآینده انواع متفاوتی از منابع انرژی قابل احیا و سیستم ذخیره انرژی خواهیم داشت؛ مثلا خودروهای الکتریکی می توانند به کاهش انتشار کربن کمک کنند.
هر زمان که این خودروها شارژ می شود، بار زیادی به شبکه وارد می کنند، اما شبکه هوشمند این فشار اضافی را متعادل می کند؛ یعنی وقتی سیم خودرو به پریز زده می شود، عملیات شارژ از نیمه های شب شروع می شود و فشار موجود بر شبکه را متعادل می کند.
کشاورزی عمودی
بنابر اعلام سازمان بهداشت جهانی در حال حاضر نیمی از ساکنان دنیا در شهرها زندگی می کنند که تا سال 2050 به 80 درصد می رسد. از طرفی تا آن موقع، سه میلیارد نفر به جمعیت جهان اضافه می شود. برای تغذیه این افراد به فضای اضافی بیشتری روی کره زمین نیاز است. بنابراین دانشمندان دانشگاه کلمبیا سیستم کشاورزی عمودی را پیشنهاد داده اند. با این روش می توان تولید محصول را تا 10 برابر افزایش داد. کشاورزی عمودی به پرورش محصولات در ساختمانی چند طبقه اشاره دارد. می توان این ساختمان ها را گردان ساخت تا با چرخش، تمام گیاهان از نور کافی خورشید بهره مند شوند. البته از این ساختمان ها هم می توان استفاده اداری یا مسکونی کرد
منبع: جام جم