تولید انرژی تجدیدپذیر از اقیانوس ها
پردیس فناوری کیش طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت گروه علوم ومهندسی محیط زیست
با در نظر گرفتن حجم آب موجود در اقیانوس‌های کره زمین، جای تعجب نیست که محققان سراسر جهان در چالش استخراج انرژی‌های تجدیدپذیر از دریا در حال تلاش هستند.
در حال حاضر تیم مستقر در استرالیا راه‌حلی را ارائه داده است که از نیروی فشار اسمزی برای انجام این ترفند استفاده می‌کند. در واقع از فشار وارد شده به غشاء برای تولید انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده می‌شود.
اسمز به عبور آب از طریق غشاء گفته می‌شود. آب دریا شامل نمک و یون‌های بسیاری است.
اگر آب دریا توسط غشایی از آب شیرین جدا شود دو طرف غشاء به‌دنبال تعادل از نظر یون و نمک‌ها هستند.
بنابرین برای رسیدن به تعادل به غشاء فشار وارد می‌کنند که می‌توان این فشار را به انرژی تبدیل کرد.
این موضوع ساده به نظر می‌رسد، اما جزئیات انجام این کار با پیچیدگی همراه است.
تیم استرالیایی -مستقر در انستیتوی مواد مرزی در دانشگاه Deaking- توضیح می‌دهد: “غشاء اسمزی باید خواص مکانیکی بالا را با بار زیاد سطح، چگالی نانولوله، مقیاس‌پذیری تولید و مقاومت در برابر محیط زیست ترکیب کند.”
محققان حداقل از دهه 1970 با ایجاد فشار اسمزی برای تولید برق دست به گریبان بوده‌اند اما بخش عمده‌ای از کار آن‌ها در آزمایشگاه انجام شده است.
پتانسیل کاربردهای تجاری در سال‌های اخیر در حال پیشرفت است که بخشی از این پیشرفت‌ها در روش‌های ساخت است که محققان را قادر به جمع‌آوری مواد جدید در مقیاس نانو می‌کند.
پروژه در حال انجام توسط تیم استرالیایی مثال خوبی در مورد سرعت بخشیدن به تولید انرژی اسمزی (قدرت اسمزی یا انرژی آبی) است. این تیم از فعالیت اسمزی در بدن انسان الهام گرفته‌اند.
به‌طور خاص، محققان به تضاد شدید بین استخوان و بافت نرم، همراه با تضاد آن‌ها در توانایی حمل یون‌ها توجه کرده‌اند.
استخوان بسیار قوی است، بنابراین یک ماده جدید مبتنی بر ساختار استخوان می‌تواند یک غشاء قوی ایجاد کند.
با این حال استخوان در انتقال یون بسیار ضعیف است. بافت‌های نرم مانند غضروف و غشاء کلیه در انتقال یون‌ها بسیار مناسب هستند، اما ساختار آن‌ها باعث ایجاد غشاء بسیار ضعیف می‌شود.
راه‌حل ایجاد غشاء کامپوزیت با استفاده از لایه‌هایی در مقیاس نانو از هر ماده است. تیم تحقیقاتی از فیبر آرامید به‌جای بافت نرم و پلاکت‌های نیترید بور به‌جای استخوان استفاده کرد.
از نظر موفقیت تجاری غشاء جدید دارای اهمیت است، زیرا نسبتاً ارزان است.
پلاکت‌های نیترید بور ماده‌ای پودری را تشکیل می‌دهند که به‌طور گسترده برای کنترل گرما در لوازم الکترونیکی مصرفی، باتری‌ها و بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده می‌شوند.
استفاده از الیاف آرامید بازیافت شده در غشاء جدید نیز به کنترل هزینه‌ها کمک خواهد کرد.
یکی از یافته‌های مهم این است که غشاء جدید حتی اگر در معرض افت فشار مکرر و شیب شوری قرار داشته باشد، سختی و استحکام کششی زیادی از خود نشان می‌دهد.
همچنین این غشاء نویدهایی را در زمینه چگالی نیرو و دامنه دما نشان می‌دهد.
چگالی توان تولید شده در مناطق بزرگ از 0.6 وات بر مترمربع فراتر رفته و تا 20 چرخه (200 ساعت) حفظ شده است که نشان‌دهنده استحکام استثنایی غشاء است.
علاوه بر این، غشاء عملکرد بالایی را در برداشت انرژی اسمزی در دامنه وسیعی از دمای 0 الی 95 درجه سانتی‌گراد و pH در رنج 2.8 الی 10.8 که برای حفظ تولید فشار اسمزی ضروری است، نشان داده‌اند.
نکته مهم این است که سیستم‌های اسمزی طیف وسیعی از گزینه‌های برداشت انرژی از اقیانوس را برعکس حفر چاه‌های نفت و گاز طبیعی در بستر اقیانوس گسترش می‌دهند.
توربین‌های بادی فراساحلی در حال حاضر کاملاً در بازار انرژی‌های تجدیدپذیر مستقر شده‌اند و توربین‌های بادی شناور به‌سرعت در حال ظهور هستند.
انرژی موج و دستگاه‌های انرژی جزر و مد نیز در حال بازی هستند و وزارت انرژی امریکا در ردیابی سایر اشکال نوظهور انرژی اقیانوس در تلاش است.