منابع تازه انرژی در راه است

در سال های اخیر همواره این سوال مطرح بوده است که کشورهای بزرگ صنعتی و توسعه یافته با دارا بودن ابزارهای قوی در سطح جهان چگونه اجازه می دهند که قیمت نفت به عنوان شاهرگ حیاتی آنها با چنین رشدی افزایش یابد. قبلاً از نفت بشکه یی صددلار، بیشتر به عنوان یک رویا صحبت می شد ولی قیمت از این عدد رویایی نیز فراتر رفت. در جواب این سوال اقتصاددانان، سیاستمداران، متخصصان انرژی و دیگر کارشناسان مرتبط با این موضوع نظرات خاص خود را دارند ولی در این بین گروهی نیز وجود دارند که معتقدند یکی از دلایل کشورهای صنعتی برای این موضوع، فراهم آوردن شرایطی برای بروز خلاقیت ها و ایده های جدید در زمینه انرژی و صرفه پذیر شدن تحقیقات جدید در زمینه انرژی های نو است و اساساً آنها خود را برای آن «روز مبادا» آماده می کنند تا بتوانند در شرایط بسیار بد نیز به حیات خود ادامه دهند و پیشاپیش تهدیدها را به فرصت بدل می کنند تا درمانده نشوند. تولید برق به روش اسمزی یکی از ایده های جدید است که با کمک کشورهای اروپایی به تدریج در حال محقق شدن است. در این روش تلاش می شود از گرادیان غلظتی موجود بین آب های شور و شیرین، برق تولید کرد. ما نیز در کشور خود با داشتن مناطقی از قبیل دریاچه ارومیه و دریاچه نمک قم با غلظت بالای نمک (که آب های شیرین به آن می ریزد) و نیز دریای خزر و خلیج فارس که رودهای آب شیرین وارد آنها می شود، دارای پتانسیل خوبی برای بهره گرفتن از مزایای این روش مبتکرانه هستیم و به نظر می رسد که بتوان پژوهش هایی در این باره در کشورمان انجام داد و شوری آبها را که در نظر عامه یک موضوع دردسرساز و اصطلاحاً «تهدید» به شمار می رود، با بهره گیری از فناوری جدید به یک موضوع مفید و «فرصت» تبدیل کنیم.
شرکت نروژی استات کرافت اعلام کرده است در نظر دارد اولین نیروگاه اسمزی را بسازد. در مورد این نیروگاه، باید یادآوری کرد زمانی که آب یک رودخانه به اقیانوس و آب های آزاد می پیوندد، باعث اختلاط این آب با آب دریا می شود که این کار مقدار زیادی انرژی آزاد می کند. با این وجود اگر بتوان هنگام اختلاط آب شور و شیرین، فشار اعمال شده توسط آب شور را مهار کرد، می توان این انرژی را در اختیار گرفت. این فرآیند به نام Pressure - retarded osmosis (PRO) نامیده می شود و قرار است اولین نمونه این نیروگاه اسمزی که از منابع تجدیدپذیر سود می جوید، توسط شرکت استات کرافت در نروژ راه اندازی شود. بر پایه فرآیند طبیعی اسمز، آب شیرین وارد گرادیان غلظت نمک می شود. در این نیروگاه اسمزی، آب شور و آب شیرین توسط یک غشا نیمه تراوا از یکدیگر جدا شده اند. آب شیرین با عبور از غشا به درون آب شور وارد می شود و ضمن رقیق کردن آب دریا، فشار آن را بالاتر می برد. این فرآیند اسمزی باعث افزایش جریان حجمی این آب پرفشار می شود که انرژی اصلی انتقال یافته به نیروگاه به شمار می رود. باید توجه داشت اگر حجم بخش آب شور ثابت باشد، به صورت تئوریک می توان به حداکثر فشار ۲۶ بار (bar) نیز دست یافت. اولین بار در سال ۱۹۷۳ «سیدنی لوئب» کشف کرد که با فرآیند «PRO» می توان از طریق یک توربین یا وسایل مشابه برق تولید کرد. نیروگاه اسمزی (PRO) شبیه تاسیسات آب شیرین کن است، ولی کارکردش عکس آن است و به جای مصرف برق، برق تولید می کند. پتانسیل جهانی تولید برق به این روش حدود ۱۶۰۰TWH ارزیابی شده است که از این مقدار ۲۰۰ تراوات ساعت در اروپا و ۱۲ تراوات ساعت آن فقط به نروژ اختصاص دارد که این به معنی ۱۰ درصد تولید برق در این کشور است. پس از کشف «لوئب» طی دهه های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ پیشرفت خاصی در این زمینه رخ نداد که این نیز ناشی از ناکارآمدی غشاها بود. با این وجود در اواخر دهه ۱۹۸۰ و دهه ۱۹۹۰ نقطه عطفی در زمینه غشاهای اسمز معکوس (RO) به وقوع پیوست و تکنولوژی غشایی توانست در موارد زیادی برای کاربردهای صنعتی به کار گرفته شود. اکنون و پس از ده سال امور تحقیق و توسعه و ساخت اولین پایلوت جهان برای فرآیند PRO (که از سال ۲۰۰۳ شروع به کار کرده است)، شرکت استات کرافت قانع شده است که این فناوری در مرحله ساخت نمونه اصلی است از این رو انگیزه ها و سرمایه گذاری های خود برای بسط بیشتر این فناوری را افزایش داده است. تمامی این موضوعات پس از اجرایی شدن پروژه Salinity Power (۲۰۰۴ ـ ۱۹۹۹) به وقوع پیوست. کمیسیون اروپا تامین مالی این پروژه را بر عهده داشت و نتیجه آن طراحی و تولید غشای نیمه تراوا همخوان با فرآیند PRO بود. هرچند از نتایج این پروژه در صنعت تصفیه آب نیز استفاده می شود ولی شرکت استات کرافت تلاش های خود را برای توسعه غشاها متمرکز کرد و در نهایت توانست میزان برق تولیدی از این روش را از رقم w/m۲ ۰/۱به رقم w/m۲ ۳ برساند. براساس اظهارات مسوولان شرکت، این فرآیند اسمزی نیازمند غشایی با عبوردهی زیاد آب و نگهداری زیاد نمک است و برای راهبری تجاری باید به غشایی با کارآیی w/m۲ ۵ دست یافت.
● تحقق رویاها
این نیروگاه نمونه، در یک کارخانه چوب و کاغذ به نام Soedra cell Toft در ناحیه Hurum شهر Buskerum کشور نروژ راه اندازی خواهد شد. امکان تامین آب شور و شیرین در این محل مناسب ارزیابی شده است، به علاوه امکان دسترسی به زیرساخت های مورد نیاز نیز وجود دارد. انتظار می رود ساخت این نیروگاه تا اواخر سال ۲۰۰۸ به اتمام برسد و بین ۴-۲ کیلو وات برق تولید کند. به علاوه امید می رود این نیروگاه نمونه، زیرساخت لازم برای توسعه های بعدی این فناوری را فراهم سازد و بتواند چالش های پیش رو را به شرکت استات کرافت نشان دهد.
سرمایه لازم برای این کار تحقیقاتی بیش از ۱۰۰ میلیون کرون نروژ (۱۸ میلیون دلار امریکا) برآورد شده است. این تحقیق از حمایت شورای تحقیقات نروژ نیز برخوردار است.
برای نیروگاه PRO چندین طرح درنظر گرفته شده است. نحوه عمل بدین صورت خواهد بود که آب شیرین از یک رودخانه نزدیک نیروگاه برداشته شده و پس از فیلتراسیون وارد نیروگاه می شود تا در ادامه به قسمت غشاهای «الیاف توخالی یا آرایش مارپیچی» هدایت شود. آب دریا با حجم دو برابر آب شیرین، از طریق لوله های زیرزمینی وارد نیروگاه می شود.
در بخش غشا نیز بین ۹۰-۸۰ درصد آب شیرین با عبور از غشا وارد ناحیه تحت فشار آب شور می شود. در ادامه، این آب شور رقیق شده، به دو بخش تقسیم می شود، یعنی یک سوم آن وارد توربین می شود تا برق تولید کند و دوسوم دیگر آن به ناحیه تحت فشار بازگردانده می شود تا خوراک آب شور ورودی را پرفشار نگه دارد. نیروگاه در حالت بهینه دارای فشار عملیاتی بین ۱۵-۱۱ بار است. آب رقیق شده نیز پس از استفاده، به رودخانه پمپ می شود تا دبی رودخانه حفظ شود.
گاهی اوقات، آب به بعضی عملیات های پیش تصفیه نیاز دارد، هرچند تجربیات به دست آمده در تصفیه خانه های آب نروژ بیانگر آن است که با فیلتراسیون مکانیکی تا حد ۵۰ میکرون به همراه سیکل های استاندارد تعمیر و نگهداری، می توان کارایی غشاها را بین ۱۰-۷ سال حفظ کرد. البته برای نیروگاه اسمزی نیز زمان عمر مشابهی در نظر گرفته شده است.
● اهمیت حفظ محیط زیست
در زمینه تاثیرات زیست محیطی مربوط به ساخت و بهره برداری از یک نیروگاه اسمزی تحقیق مفصلی انجام شده است. حتی زمانی که این موضوعات با استانداردهای مربوط به انرژی تجدیدپذیر مقایسه شدند، برق اسمزی اثرات کمی داشت. نباید فراموش کرد که اختلاط آب شور و شیرین یک فرآیند طبیعی است که در دهانه رودها به دریا اتفاق می افتد و چون در این دهانه ها شهرهایی قرار گرفته اند، بنابراین می توان از این برق در مناطق نیازمند برق، بهره گرفت. حتی می توان این نیروگاه ها را به صورت زیرزمینی ساخت تا محیط زیست محلی نیز کمتر دستخوش تغییر شود و مدیریت آن نیز بدون ایجاد تغییر در مناطق باصفای کنار رودخانه یا دهانه رود یا دریا صورت می پذیرد. به علاوه طبق اظهارات مسوولان استات کرافت، انتظار می رود که نیروگاه اسمزی نیازمند فضای کمتری (به ازای هر واحد انرژی) نسبت به دیگر منابع تجدیدپذیر انرژی باشد. بارد میکلسن رئیس هیات مدیره شرکت استات کرافت اشاره می کند؛ «ما در تولید انرژی خالص و پاک کاملاً متعهد هستیم و برق اسمزی یک فناوری بسیار مناسب است. این برق پاک و بدون انتشار آلودگی است و در سالیان آینده یکی از رقیبان تولید برق خواهد بود.» برآوردهای قیمتی انجام شده توسط این شرکت نشان می دهد که با قیمت های کنونی انرژی، برق اسمزی می تواند با دیگر منابع رقابت کند.

ترجمه؛ عبدالله مصطفایی
RenwableEnergyWorld.com

منبع : روزنامه اعتماد