تغییرات در حال وقوع در سیستم‌های انرژی در سراسر جهان

شش تحول تازه در حوزه انرژی در سال آینده

استفاده از امکانات استارلینک برای تولید انرژی، باتری‌های مگا و همجوشی هسته‌ای تنها بخش از امکانات در اختیار ما برای تولید انرژی هستند که محققان امیدوارند در آینده نزدیک کمک‌رسان باشند.

کد خبر: ۲۰۳۴۴۶۴

۰۹ بهمن ۱۴۰۳

به گزارش اقتصادآنلاین، روزنامه "پرس" چاپ کرایست سرچ در نیوزیلند با اشاره به این که سیستم‌های انرژی در سرتاسر جهان برای بهبود قابلیت اطمینان، پایداری و مقرون به صرفه بودن در حال تغییر لرزه‌ای هستند ضمن معرفی این تحولات موردی متمرکز بر روی آن موارد در کشور "نیوزیلند" است کشوری که در عرصه نوآوری‌های پیشگامانه و ایده‌های جسورانه، پیشرو محسوب می‌شود.

این روزنامه نیوزیلندی در ادامه به شش پیشرفت قابل توجه در حوزه انرژی که در سال ۲۰۲۵ ارزش توجه خواهند داشت پرداخته است:

۱-انرژی خورشیدی در فضا

آیا می‌توانیم روزی از استارلینک برای تامین برق و انرژی استفاده کنیم؟ دانشمندان امکان ساخت مزارع خورشیدی در فضا را به دلیل ظرفیت بالقوه آن برای جمع آوری انرژی خورشیدی در ۲۴ ساعت شبانه روز و هفت روز هفته بدون وقفه ایجاد شده توسط چرخه روز و شب یا توسط شرایط جوی، مورد بررسی قرار داده‌اند. تابش خورشید در فضا نیز شدیدتر از زمین است، زیرا توسط جو و ابر‌های زمین تضعیف نمی‌شود. این بدان معناست که پنل‌های خورشیدی مبتنی بر فضا می‌توانند انرژی بیش تری در واحد سطح تولید کنند و انرژی بیش تری را با فضای کمتر جمع‌آوری کنند.

با این وجود، علیرغم آن که ما می‌توانیم انرژی خورشیدی را در فضا جمع آوری کنیم مشکلات دشوارتر درباره آن این است که ما این کار را از منظر اقتصادی انجام می‌دهیم در حالی که پرتاب فضایی برای استقرار ماهواره‌ای و ارزیابی چگونگی بازگرداندن کارآمد انرژی خورشیدی به زمین از فضا کاری ارزان قیمت و کم هزینه نخواهد بود. برای حل این چالش، شرکت نیوزلندی EMROD بر روی یک فناوری کار می‌کند که قادر است این مشکل را حل کند. در حال حاضر، فناوری آن شرکت می‌تواند برق را به صورت بی سیم در فواصل کوتاه ارسال کند تا برق برای مزارع مناطق حاشیه‌ای تامین شده یا برق را از مزارع بادی فراساحلی به زمین بازگرداند. این ابتکارعمل ارزش رصد را دارد، زیرا فناوری نیوزیلند در این عرصه ممکن است باعث برنده شدن آن کشور در عرصه انرژی تامین شده از فضا شود.

۲-مگا باتری یا باتری‌های بزرگ

باتری‌های بزرگ کماکان ارزان‌تر می‌شوند و طول عمر بیش‌تر و تراکم ذخیره انرژی بهتری پیدا می‌کنند. باتری‌ها گران‌ترین جزء در خودرو‌های برقی هستند و ۲۰ درصد از کل هزینه‌های آن خودرو را به خود اختصاص می‌دهند.

از آنجایی که باتری‌ها در سال ۲۰۲۵ و پس از آن بهبود می‌یابند، باید شاهد ارزان‌تر شدن خودرو‌های برقی باشیم. هم چنین، سایر اشکال حمل‌ونقل پایدار مانند اتوبوس‌های برقی، کامیون‌ها و حتی هواپیما‌های کوچک برقی مانند هواپیمایی که ایر نیوزلند در سال‌های ۲۰۲۵ و ۲۰۲۶ به نمایش خواهد گذاشت در ادامه این مسیر عرضه خواهند شد.
برخی از تامین‌کنندگان انرژی نیز در حال برنامه‌ریزی باتری‌های بزرگ هستند که می‌توانند انرژی تجدیدپذیر مازاد (مانند خورشیدی و باد) را برای استفاده در مدت زمانی بعد، از جمله در زمانی که هوا سرد، تاریک و ساکن می‌شود ذخیره کنند. این باتری‌های بزرگ یا مگاباتری‌های عمدتا در حال ساخت با ذخیره انرژی در زمانی که انرژی تجدیدپذیر مازاد است و زمانی که تقاضای برق بیش‌تر باشد، آن را آزاد می‌کنند.

۳-همجوشی هسته‌ای

دو نوع انرژی هسته‌ای وجود دارند: یکی مبتنی بر شکافت هسته‌ای که انرژی حاصل از تقسیم یک اتم سنگین مانند اورانیوم به اتم‌های کوچکتر را مهار می‌کند و به راکتور‌های هسته‌ای نیرو می‌دهد. دیگری همجوشی هسته‌ای است. همجوشی هسته‌ای با ترکیب دو اتم سبک (مانند هیدروژن) برای تشکیل یک اتم سنگین‌تر (مانند هلیوم) عمل کرده و مقدار زیادی انرژی آزاد می‌کند که اگر به درستی مهار شود می‌تواند تقریبا در مقیاسی بی حد و حصر انرژی پاک را ارائه دهد.

در نیوزیلند تلاش برای همجوشی هسته‌ای ادامه دارد. هم اکنون، استارت آپ OpenStar Technologies در این کشور در حال آزمایش یک راکتور غیر متعارف با یک آهنربای معلق قدرتمند در هسته آن است. آن استارت آپ در ماه نوامبر گذشته اعلام کرد که پلاسمای فوق گرم را با موفقیت در دمای حدود ۳۰۰۰۰۰ درجه سانتیگراد ایجاد کرده است. این یک گام مهم در مسیر طولانی به سمت تولید انرژی از طریق همجوشی هسته‌ای است.

۴-پمپ‌های حرارتی الکتریکی برای صنعت

"پرس" که بار‌ها به عنوان پرتیراژترین روزنامه نیوزیلند انتخاب شده در ادامه با اشاره به "پمپ حرارتی" به عنوان یکی از تحولات مهم در عرصه انرژی در سال ۲۰۲۵ می‌نویسد:" با توجه به اینکه حدود ۶۶ درصد از خانه‌های نیوزلند پیش‌تر پمپ حرارتی برقی نصب کرده‌اند، ممکن است این فناوری در حوزه انرژی جالب به نظر برسد. پمپ‌های حرارتی در حال حاضر برای کاربرد‌های حرارتی تجاری و صنعتی با دمای متوسط که به حرارت تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد نیاز دارند (همانند دمای لازم برای به جوش آمدن آب)، قابل اجرا هستند. پمپ‌های حرارتی اکنون در حال توسعه هستند و می‌توانند تا حد ایجاد حرارت ۲۰۰ درجه سانتی گرادی نیز ارتقاء پیدا کنند. پمپ‌های حرارتی می‌توانند جایگزین دیگ‌های بزرگ صنعتی مورد استفاده برای خشک کردن پاششی شوند که شرکت‌های لبنی از آن برای تولید شیر خشک استفاده می‌کنند.

خشک کردن پاششی روشی برای تولید پودر خشک از مایع یا با خشک شدن سریع با گاز داغ است. این روش ترجیحی خشک کردن بسیاری از مواد حساس به حرارت مانند مواد غذایی و دارویی است. توزیع یکنواخت اندازه ذرات دلیلی بر خشک شدن پاششی برخی از محصولات صنعتی مانند کاتالیزور‌ها است.

سازمان دولتی "حفاظت و بهره وری انرژی نیوزیلند" اخیراً از مشاغلی که به دنبال استفاده از این پمپ‌های حرارتی پرقدرت هستند، درخواست کمک مالی کرده است. این پمپ‌های حرارتی صنعتی می‌توانند وابستگی نیوزلند به سوخت‌های فسیلی برای تولید گرما به منظور مصارف صنعتی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. شبکه خبری "بلومبرگ" در گزارشی در سال ۲۰۲۳ میلادی پیش بینی کرده بود که بازار جهانی پمپ حرارتی به زودی می‌تواند به ارزش نیم تریلیون دلاری دست یابد بنابراین، این حوزه در سال جاری میلادی تماشایی خواهد بود.

۵-انرژی زمین گرمایی

ژئوترمال یا زمین گرمایی مسلماً تنها فناوری تجدیدپذیر است که نیوزلند هم از نظر در دسترس بودن منابع و هم از نظر تخصص در آن حوزه در سطح جهانی از جایگاه برجسته‌ای برخوردار است. نیوزیلند از سال ۱۹۵۰ میلادی در حال استفاده از انرژی زمین گرمایی است و برخی از نیروگاه‌های زمین گرمایی جهان مانند را در خود جای داده است. تمام این موارد به لطف منابع زمین گرمایی موجود در منطقه آتشفشانی تائوپو امکان پذیر شده است.

دولت نیوزیلند اخیرا اعلام کرده که ۶۰ میلیون دلار برای اکتشافات زمین گرمایی سرمایه‌گذاری می‌کند که شامل حفاری‌های عمیق‌تر در زمین برای تولید انرژی به میزانی بیش از ظرفیت‌های فعلی است.

چاه‌های زمین گرمایی معمولاً تا عمق حداکثر ۳.۵ کیلومتر حفر می‌شوند و از انرژی تولید شده از بخار بسیار داغ و مایعات تولید شده توسط صخره‌های داغ گرم شده توسط ماگما استفاده می‌کنند. دانشمندان بر این باورند که حفاری عمیق تر، تا ۶ کیلومتری زیر سطح زمین، به ما این امکان را می‌دهد که حتی به گرمای بیش‌تر و در نتیجه، انرژی بیش تری برای تولید برق دسترسی پیدا کنیم.

۶-گسترش بار؛ انعطاف پذیری برای مدیریت منبع تغذیه

مسلما در دسترس‌ترین توسعه در حوزه انرژی انعطاف پذیری در میزان مصرف برق است. این شامل بسیاری از فناوری‌های مختلف، بزرگ و کوچک است که با هم کار می‌کنند تا مصرف انرژی ما را به کارآمدترین روش زمان‌بندی کنند.
اگر تقاضای برق در برهه‌هایی از زمان از ظرفیت تولید، انتقال یا توزیع فراتر رود، در معرض خطر عدم توزیع برق در برخی مناطق قرار خواهیم گرفت. بنابراین، شرکت‌های تولید، انتقال و توزیع برق سرمایه‌گذاری‌هایی را در دارایی‌های جدید و ارتقا یافته انجام می‌دهند تا از روشن ماندن چراغ‌ها در زمان اوج مصرف اطمینان حاصل کنند.

اما اگر بتوانیم به طور قابل توجهی زمان پیک مصرف برق را هموار کنیم چه خواهد شد؟

بسیاری از شرکت‌های برق در حال حاضر روی این فرصت کار می‌کنند. برای مثال، شرکت بریتانیایی Octopus Energy فعال در حوزه انرژی تجدیدپذیر در حال حاضر در حال آزمایش "انعطاف پذیری تقاضای مسکونی" از طریق همکاری با شرکت‌های توزیع برق در کانتربری است تا راه‌هایی را بررسی کند که در آن مدیریت هوشمند بار دستگاه‌هایی مانند خودرو برقی، باتری‌های خانگی و گرمایش آب گرم بتوانند نیاز به ارتقاء پیل‌های توزیع سیم‌ها و ترانسفورماتور‌ها را کاهش دهد. با این وجود، انعطاف پذیری صرفا برای مصرف کنندگان مسکونی نیست. برای مثال، کارخانه ذوب آلومینیوم نیوزیلند بزرگترین مصرف کننده برق این کشور واقع شده در تیوای پوینت در در جنوبی‌ترین منطقه نیوزیلند، مصرف خود را نزدیک به ۳۰ درصد کاهش داد تا برق را برای بقیه نیوزیلند آزاد کند. این کاهش مصرف برق به نیوزیلندی‌ها کمک کرد تا زمستانی چالش برانگیز را پشت سر بگذارند جایی که تا پیش از آن هم منابع گاز و هم ذخیره سازی دریاچه‌ای (به دلیل کمبود بارندگی) برای تولید برق کم بود".