امروزه بدون وجود برق اکثر کارها در زندگی انسان‌ها با اختلال روبرو می‌شود و به پایان خواهد رسید. کاربردهای این انرژی به حدی اجتناب ناپذیر می‌باشد که مردم تقریبا درباره روشهای تولید برق تامل نمی‌کنند. بهترین روشهای تولید برق از انرژی زمین گرمایی، انرژی بیومس، توربین‌های بادی، انرژی جزر و مد، صفحات خورشیدی و غیره است. همچنین توربین نقش کلیدی را در تبدیل انواع مختلف انرژی به انرژی الکتریکی بر عهده دارد. برخی از روشهای تولید برق عبارت است از:
۱- تولید برق زغال سنگ
از روشهای تولید برق که کاربرد زیادی دارد، استفاده از سوخت‌های فسیلی مانند زغال سنگ می‌باشد. در اولین مرحله باید توده‌های زغال سنگ را صاف و هموار کرد تا قطعات زغال را ساخت و در کوره، که به دیگ بخار متصل هست، قرار داد. پس از تحمل گرما و اشتعال، در نتیجه آب به جوش می‌آید و از برآیند بخار جهت چرخاندن توربین‌ها و تولید برق استفاده می‌کنند. روش جایگزین برای این کار استفاده از سوخت محلول آبی زغال سنگ هست. این روش همچنین به تولید نیرو کمک زیادی می‌کند. تقریبا چهل درصد از کل برق تولیدی سیاره زمین از زغال سنگ گرم به دست می‌آید.
۲-تولید برق از دریا
این روش شامل استفاده از انرژی دریایی، جریان‌های دریایی، امواج دریا، اختلاف دمایی اقیانوس‌ها و فرسایش ساحلی می‌شود. برای تولید برق از این روش، از دستگاه‌هایی مانند توربین‌های بادی، توربین‌های آبی، تجهیزاتی برای جذب امواج دریا و تجهیزاتی برای استخراج انرژی از تفاوت دمای آب‌های سطحی و عمقی استفاده می‌شود.
این روش به دلیل اینکه می‌تواند در مناطق ساحلی استفاده شود و همچنین برای تامین انرژی پایدار بهره بسیار زیادی دارد، جزو روشهای محبوب تولید انرژی الکتریکی از منابع طبیعی است.
مزایای تولید برق از دریا شامل پایداری و قابلیت تجدیدپذیری منابع انرژی دریایی، قابلیت تولید ۲۴ ساعته، عدم تولید گازهای گلخانه‌ای و آلاینده‌های هوا، و افزایش تولید در نواحی ساحلی است. همچنین، نصب سیستم‌های تولید برق دریایی در فضای باز، نیاز به زمین کمتری دارد و باعث کاهش اشغال فضای زمین می‌شود.
در مقابل، معایب این روش شامل هزینه بالای نصب، تعمیر و نگهداری سیستم‌های تولید برق دریایی، تأثیرات زیست‌محیطی ناشی از ساخت و نصب این سیستم‌ها بر روی جانداران دریایی و همچنین تأثیراتی که نصب سازه‌های دریایی می‌تواند بر روی چشم انداز و فعالیت‌های گردشگری در نواحی ساحلی داشته باشد، است.
همچنین، به دلیل شرایط ناپایدار دریا، سیستم‌های تولید برق دریایی در مواجه با چالش‌هایی همچون عوامل جوی و دریا زدگی قرار دارند.
۳-تولید برق از آب
انرژی هیدر والکتریکی یا آبی از دو طریق سدها و رودخانه‌ها تامین می‌شود. سدهایی که روی جریان رودخانه بسته می‌شود، در تولید برق به کار می‌آید.
انرژی مکانیکی حاصل از حرکت آب باعث چرخش توربین می‌شود. آبی که در پشت سدها معمولا از ارتفاع زیاد سرازیر می‌شود برای چرخش توربین است و با چرخش آن برق تولید می‌شود.
۴-تولید برق از صفحات خورشیدی
فوتون‌هایی که از خورشید طی یک ساعت به زمین می‌رسد می‌تواند برق یک سال همه ساکنان زمین را تامین کند. مهم این است که بشر بداند چگونه از این انرژی عظیم استفاده کند.
در حال حاضر برای استفاده از انرژی نورانی خورشید از صفحات خورشیدی استفاده می‌شود که نور خورشید را به طور مستقیم به برق تبدیل می‌کند. یک صفحه خورشیدی به تنهایی انرژی الکتریکی محدودی تولید می‌کند و به همین دلیل در تاسیسات از چندین صفحه خورشیدی استفاده می‌شود.
از این صفحات برای تولید برق ساختمان‌ها، حمل و نقل عمومی، فضاپیماها و غیره استفاده می‌شود.
۵-تولید برق از شکاف‌های هسته‌ای
با شکستن یک هسته اتمی در راکتورهای هسته‌ای، واکنشی به نام شکافت هسته‌ای رخ می‌دهد. در تولید انرژی هسته‌ای از اورانیوم استفاده می‌شود. در نتیجه فرآیندها و واکنش‌هایی که در راکتور انجام می‌شود، گرمای فراوانی تولید می‌کند.
این گرما توسط سردکننده‌ها جذب و با عبور از دیواره‌های لوله‌ای، آب موجود در منابع طبیعی مجاور را می‌جوشاند. بخار حاصل موجب چرخش توربین و تولید برق می‌شود.
۶-تولید برق از جزر و مد
یکی از منابع انرژی با ارزش و پایان ناپذیر، انرژی حاصل از جزر و مد دریا یا نیروی کشندی است. در این روش توربین‌ها در مکانی که امواج با ساحل برخورد می‌کند قرار می‌گیرند.
حرکت سریع امواج و برخورد آنها با ساحل که شدت بسیاری دارد، موجب چرخش توربین‌ها و در نتیجه تولید برق می‌شود. استفاده از نیروی کشندی به سرعت پیشرفت کرده است.
۷-تولید برق از باد
تولید برق از باد یکی از مهم ترین روشهای تولید برق از منابع طبیعی است. در این روش، توربین‌های بادی با استفاده از باد، حرکت می‌کنند و انرژی حرکتی باد به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.
تولید برق از باد به دلیل اینکه منابع باد به صورت مداوم و در سراسر دنیا وجود دارند و همچنین انرژی حاصله از باد قابلیت ذخیره سازی دارد، جزو روشهای پایدار و پر طرفدار تولید برق محسوب می‌شود. برای این که این روش موفق باشد، مکان‌های مناسب جهت نصب توربین‌های بادی باید با دقت انتخاب شود و همچنین از تکنولوژی‌های مناسب برای تولید برق و انتقال آن به شبکه‌های برق استفاده شود.
تولید برق از باد شامل مزایایی است، مانند : عدم تولید آلاینده‌های هوا، پایداری منبع انرژی، هزینه تولید کمتر نسبت به منابع انرژی فسیلی، قابلیت نصب در مناطق دورافتاده و مناطقی با اقلیم متفاوت و تحمل پذیری بالا در برابر شرایط نامساعد هواشناسی.
اما در مقابل، معایب این روش شامل تابش نامناسب باد در برخی مناطق، نیاز به ساختارهای بلند و ظریف جهت نصب توربین‌های بادی، تأثیرات ناشی از نویز توربین‌های بادی بر روی محیط زیست و جانوران، نیاز به تجهیزات پشتیبان باتری و نیاز به سرمایه‌گذاری اولیه بالا است.
۸-تولید برق از پر مرغ
محققان سوئیسی و سنگاپوری موفق به ابداع روشی برای تولید انرژی پاک از پر مرغ شده‌اند. در این روش، پروتئین کراتین موجود در پر مرغ به الیاف ریزی تبدیل می‌شود که برای تأمین انرژی سلول‌های سوختی به کار می‌رود.
این ابتکار می‌تواند راه حلی برای مصرف ۴۰ میلیون تن پر مرغی باشد که سالانه در دنیا سوزانده می‌شود و منجر به آلودگی هوا می‌گردد.
روفسور رافائل مززنگا از دانشگاه ETH زوریخ سوئیس می‌گوید: با این فناوری نه تنها از انتشار گازهای سمی جلوگیری می‌کنیم بلکه از پر مرغ برای تولید هیدروژن پاک به عنوان سوخت استفاده خواهد شد.
محققان امیدوارند با جلب سرمایه‌گذاری‌های لازم، بتوانند این فناوری را توسعه داده و در مقیاس‌های بزرگ‌تر برای تأمین انرژی پاک مورد استفاده قرار دهند.
۹-تولید برق از توده‌های زیستی یا بیومس
یکی از انواع روش های تولید برق تولید برق به روش بیومس یا از راه توده‌های زیستی است. تراشه‌ها و شیره گیاهان، سرگین حشرات، بخش‌هایی از گیاهان، توده حیوانات پوسیده، زباله‌های ارگانیک و دیگر مواد نمونه‌هایی از توره۰های زیستی هستند. این مواد را می‌توان به جهت تولید گرما و در پی آن تولید برق سوزاند. همچنین می‌توان از آن ها گاز زیستی تولید کرد. گاز زیستی به راجتی می‌سوزد و می‌توان برق تولید کرد. توده‌های زیستی از منابع تجدیدپذیر هستند.
۱۰- تولید برق از هیدروژن
در این روش هیدروژن به عنوان یک سوخت استفاده می‌شود که ابتدا باید از دیگر منابع انرژی تأمین شود، این روش به عنوان یک روش پاک که تنها آب از خود بیرون می‌دهد و با بازدهی بالا، برای اتومبیل‌های برقی گزینه‌ی مناسبی است، برای مثال با ۳ کیلوگرم هیدروژن می‌شود تا مسافت ۴۰۰ کیلومتر رانندگی کرد.
مهمترین مشکل این روش، توزیع و ذخیره‌ی آسان آن است، با این حال پیش بینی می‌شود تا ۴۵ سال دیگر نیمی از اتومبیل‌ها با این سوخت کار کنند، روشهای متعددی برای تهیه‌ی هیدروژن وجود دارد که از جمله آنها می‌توان تکنیک‌های شیمیایی، هسته‌ای، خورشیدی و بادی نام برد اما در حال حاضر ارزان ترین راه تهیه‌ی آن، استفاده از واکنش‌های شیمیایی روی گاز طبیعی است.
و یک روش جدید دیگر برای تولید برق
بر اساس پژوهشی که روز ۱۲ ژانویه سال جاری میلادی در نشریه مجموعه مقالات ای‌سی‌ام منتشر شد، محققانی از دانشگاه نورت‌وسترن در ایالات متحده گفتند که این دستگاه که به اندازه یک کتاب است، می‌تواند انرژی لازم برای حسگرهای مورداستفاده در کشاورزی و دستگاه‌های کنترل از راه دور در اینترنت اشیا (IoT) را تأمین کند.
این فناوری با تولید برق از باکتری‌های موجود در خاک کار می‌کند و به عنوان جایگزینی پایدار و قابل تجدیدپذیری برای باتری‌های سمی و آتش‌زا ارائه می‌کند.
جورج ولز، دانشیار مهندسی عمران و محیط زیست در دانشگاه نورت‌وسترن، اظهار داشت: «این میکروب‌ها در همه جا وجود دارند. آنها در خاک زندگی می‌کنند و ما می‌توانیم از سیستم‌های مهندسی ساده برای بهره‌برداری از انرژی آنها استفاده کنیم.
پیل سوختی میکروبی مبتنی بر خاک (ام‌اف‌سی) بر اساس یک فناوری ۱۱۳ ساله است که برای اولین بار توسط مایکل کرسه‌پاتر، گیاه‌شناس بریتانیایی، ساخته شد و او نخستین شخصی بود که با موفقیت از میکروارگانیسم‌ها برق تولید کرد.
ارائه نخستین کاربردهای تجاری آن تا قرن بیست‌ویکم طول کشید و آبجوسازی فاسترز از یک نمونه اولیه برای تبدیل مخمر موجود در پساب آبجوسازی به برق استفاده کرد.
پیل سوختی اخیر در شرایط مرطوب و خشک آزمایش شد تا توان حسگرهایی را که رطوبت خاک را اندازه‌گیری می‌کنند و لمس را تشخیص می‌دهند، تامین کند و تا میزان ۱۲۰ درصد از توان فناوری‌های مشابه بیشتر دوام آورد.
خدابخش حکیمی-خبرنگار تحریریه جوان قدس
نظر شما