Electrical Power

مهار یکی از بنیادی‌ترین نیروهای جهان با فناوری‌های پیشرفته و هدایت آن در مسیر درست، دانشمندان را به ایده باتری‌های گرانشی سوق داده است.در قلب انقلاب انرژی‌های تجدیدپذیر، معمای بزرگی نهفته است. وقتی که باد می‌وزد یا آفتاب می‌تابد یا موج‌های دریاها و اقیانوس‌ها خروش کافی را دارند، می‌توان انرژی سبز فراوانی تولید کرد. بااین‌حال، هنگام ابری‌بودن هوا یا در ساعات شب و هنگامی که وزش باد به مقدار کافی نباشد، چه می‌توان کرد؟در‌حال‌حاضر، پاسخ ما به این چالش افزایش تولید الکتریسیته و تأمین برق شبکه ازطریق سوزاندن بیشتر سوخت‌های فسیلی است. این راه‌حلی قرن‌بیستمی برای چالشی قرن ‌بیست‌ویکمی است که در تضاد مستقیم با هدف دستیابی به انتشار کربن صفر خالص قرار دارد.برخی کارشناسان می‌گویند داشتن آینده‌ای پاک در گروِ ساختن باتری‌های لیتیوم‌یونی بزرگ‌تر است. برخی دیگر معتقدند هیدروژن سبز امید اصلی جهان برای داشتن آینده‌‌ای بهتر است؛ اما برخی دیگر به‌جای دل بستن به شیمی و دستاوردهای آن، به‌دنبال استفاده از نیروی فیزیکی نامحدودی هستند که همه ما را احاطه کرده است و آن چیزی نیست جز نیروی گرانش.«هر چیزی که بالا می‌رود، باید پایین بیاید.» این قانون تغییرناپذیر نیوتونی اساس کار فناوری جدید ذخیره انرژی است. طراحی باتری‌های گرانشی به‌طور شگفت‌انگیزی ساده است: از انرژی تجدیدپذیر مازاد می‌توان برای جابه‌جایی جرمی سنگین به ارتفاع از‌پیش‌تعیین‌شده استفاده کرد و وقتی دسترسی به انرژی تجدیدپذیر محدود باشد، با رها‌کردن وزنه و حرکت آن به‌سمت پایین دراثر نیروی گرانشی می‌توان یک ژنراتور را به‌کار انداخت.در نیروگاه‌های برق‌آبی از رویکرد مشابهی برای ذخیره انرژی استفاده می‌شود. هنگام تولید مازاد انرژی، آب به ارتفاع Electrical Power...ادامه مطلب

مزارع خورشیدی اکنون به میدان چالش‌های علمی‌، لجستیکی و سیاسی تبدیل شده‌اند؛ درنتیجه استفاده از سطوح بلاستفاده‌ی منابع آبی برای استقرار آن‌ها راه‌حلی امیدوارکننده به‌نظر می‌آید.چندی پیش ارتش ایالات‌ متحده از یک مزرعه‌ی خورشیدی بزرگ شناور در کمپ ماکال بهره‌برداری کرد. این کمپ در پایگاه نظامی فورت برگ در کارولینای شمالی قرار دارد که بزرگ‌ترین پایگاه نظامی ارتش ایالات‌متحده در داخل خاک این کشور به‌شمار می‌رود. بهره‌برداری از این پروژه یک گام مهم به‌سوی فراگیر شدن استفاده از فوتوولتایک‌های شناور است، نوعی از فناوری سبز که تاکنون آن‌طور که باید توجه همگان را جلب نکرده است.دو‌سوم سطح زمین توسط آب پوشیده شده است اما با وجود پتانسیل بالای فتوولتائیک‌های شناور تنها ۲ درصد از تأسیسات خورشیدی در خاک ایالات‌متحده از نوع شناور است. فتوولتائیک‌ها می‌توانند برخی از مشکلات دامنگیر انرژی خورشیدی را برطرف کنند، مشکلاتی مانند استفاده‌ی تمام‌عیار و اختصاصی از زمین، توزیع انرژی و دفع گرما. همچنین این فناوری امیدبخش می‌تواند به پیاده‌سازی مقررات هیدرولوژیک در مورد کانال‌ها، مخازن آب و منابع طبیعی آب در مناطق درمعرض خشکسالی کمک کند.با اینکه انرژی خورشیدی ارزان‌ترین منبع انرژی تجدید‌پذیر محسوب می‌شود؛ اما میزان چگالی انرژی آن نسبت به سوخت‌های فسیلی بسیار پایین بوده و به‌ فضای بیشتری نیاز دارد. به‌طور میانگین مزارع خورشیدی سنتی به‌ازای تولید هر وات به زمین بیشتری نسبت به نیروگاه‌های سوخت فسیلی نیاز دارند. برای مثال چگالی انرژی گاز طبیعی هشتاد برابر انرژی خورشیدی است. این مشکلات باعث برانگیخته شدن مخالفت اهالی با احداث مزارع خورشیدی شده است. آن‌ها با ذکر دلایلی مانند کاهش ارزش املاک Electrical Power...ادامه مطلب

از اتانول زیستی به‌عنوان روشی سبز برای جایگزینی نفت و رسیدن به اهداف بشر در تغییرات اقلیمی یاد می‌شود؛ اما برپایه‌ی مطالعات جدید اتانول برخی انتظارات اقلیمی را برآورده نمی‌کند.مرزهای کمربند ذرت همیشه شلوغ و بی‌نظم بوده‌اند. زمین‌های کشت ذرت در غرب میانه‌ی ایالات‌ متحده یکی از پربارترین زمین‌های کشاورزی جهان است. بیش از ۳۶ درصد ذرت جهان در ایالات متحده و تقریباً همه‌ی این ذرت‌ها در چند ایالت کشت و تولید می‌شود،؛ ایالت‌هایی که همگی بین دشت‌های بزرگ در غرب میانه آمریکا و رشته‌کوه آپالاش در شرق آن کشور قرار دارند و اصطلاحاً به آن کمربند ذرت گفته می‌شود.مرزهای کمربند ذرت در حال‌ جابه‌جایی است. در چند دهه‌ی گذشته، زمین‌های کشاورزی اختصاص‌یافته به کشت ذرت به‌سمت شمال و غرب توسعه پیدا کرده است. برای مثال، در داکوتای شمالی و جنوبی علفزارهایی که پیش‌ازاین به چرای دام اختصاص یافته بود یا زمین‌هایی که تحت حفاظت قرار داشته‌اند، اکنون به مزارع ذرت تبدیل شده‌اند. بین سال‌های ۲۰۰۵ تا ۲۰۲۱، مساحت زمین‌های زیر کشت ذرت در ایالات‌ متحده‌ درحدود ۱۴ درصد افزایش پیدا کرده است.یکی از بزرگ‌ترین دلایل این تغییر کاربری زمین‌ها، نیاز به تولید بیواتانول یا اتانول زیستی بوده است؛ نوعی سوخت مخصوص حمل‌ونقل که معمولاً از ذرت تخمیرشده به‌دست می‌آید. از سال ۲۰۰۵، استاندارد سوخت تجدید‌پذیر (RFS) در آمریکا تولیدکنندگان سوخت را موظف کرده است که مقداری اتانول به‌دست‌آمده از ذرت (به‌اختصار اتانول ذرتی) را با سوخت‌های مخصوص حمل‌ونقل ترکیب کنند.از زمان تصویب این سیاست هرساله میزان بیواتانول سفارش‌شده‌ی RFS افزایش پیدا کرده است. طبق جدیدترین دستورالعمل RFS، از سال ۲۰۱۶ تاکنون تولیدکنندگان Electrical Power...ادامه مطلب

نیروگاه,‌های خورشیدی, مستقر در فضا علاوه‌ بر کمک به برق‌رسانی به مناطق محروم و تعادل در شبکه توزیع به منظور جلوگیری از قطعی برق، می‌تواند برای اکتشافات آتی در سیاره‌های دیگر و مهیاسازی شبکه‌های توزیع در آن‌ها مورد استفاده قرار گیرد.انرژی خورشیدی به یکی از نقش‌های اصلی در سناریو‌ی جایگزینی سوخت‌های فسی Electrical Power...ادامه مطلب

پروژه‌ی رآکتور همجوشی, هسته‌ای توروس مشترک اروپا (JET) در آخرین آزمایش‌ها، به رکورد, تاریخی آزادسازی ۵۹ مگاژول انرژی در ۵ ثانیه, دست یافت.در آزمایش‌های جدید,ی که با پروژه‌ی JET در کولهام، در نزدیکی شهر آکسفورد انگلستان انجام گرفته‌اند، پلاسمای بسیار داغی تولید شده که در یک رکورد بی‌سابقه‌ توان Electrical Power...ادامه مطلب

دانشمندان با استفاده از روشی غیر مرسوم، همجوشی هسته‌ای ایجاد کردند که منجر به فوران ۱۰ کوادریلیون وات توان شده است. در این روش پرتوهایی از قوی‌ترین لیزرهای جهان به یک قرص کوچک از جنس هیدروژن شلیک شد.به گفته پژوهشگران آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور واقع در کارولینای شمالی، آن‌ها در تأسیسات ملی احتراق (NIF) ۱۹۲ پرتو‌ لیزر قدرتمند را روی قرصی به اندازه یک نخودفرنگی متمرکز کردند و در نتیجه ۱٫۳ مگاژول انرژی در بازه زمانی ۱۰۰ تریلیونم ثانیه (۱۰۰ پیکوثانیه یا ۱۲-۱۰×۱۰۰ ثانیه) آزاد شد. این معادل ۱۰ درصد کل انرژی‌ای است که خورشید در هر لحظه به زمین می‌تابد. همچنین این مقدار حدود ۷۰ درصد از انرژی‌ای است که قرص از تابش لیزر‌ها جذب کرده بود. دانشمندان امیدوار هستند روزی به نقطه سربه‌سری یا نقطه احتراق برسند تا بتوانند ۱۰۰ درصد یا بیشتر از انرژی جذب‌شده را بازتولید کنند.انرژی حاصل‌شده بسیار بیشتر از برآورد دانشمندان و همین‌طور آزمایش پیشین در ماه فوریه است که منجر به تولید ۱۷۰ کیلوژول انرژی شده بود.پژوهشگران امیدوار هستند این نتایج به آن‌ها در مأموریت اصلی NIF یعنی مطالعه سلاح‌های مبتنی بر همجوشی هسته‌ای کمک کند و روزی منجر به کشف راه‌های جدیدی برای مهار انرژی همجوشی هسته‌ای شود. بعضی از دانشمندان بر این باورند که در آینده، همجوشی هسته‌ای می‌تواند منبع انرژی ایمن و پاکی برای زمین باشد.کیم بادیل، مدیر آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور، می‌گوید: «این یک قدم تاریخی در مطالعات همجوشی محصورسازی لَختی است و مسیرهای جدیدی برای تحقیقات و پیشرفت مأموریت حساس ما در زمینه امنیت ملی ایجاد می‌کند.»لیزرهای عظیمنیروگاه‌های هسته‌ای امروزی از فرایند شکافت هسته‌ای استفاده می‌کنند. در این فرایند انرژی حاصل از ت Electrical Power...ادامه مطلب

بر اساس تجزیه‌و‌تحلیل جدید پژوهشگران، هیدروژن آبی که به‌عنوان سوختی با نشر کربن پایین در نظر گرفته می‌شود، از نظر ایجاد تغییرات منفی اقلیمی از سوخت‌های فسیلی بدتر است.شرکت‌ها و تأسیسات گاز در موقعیت سختی گیر کرده‌اند. کل مدل تجاری آن‌ها متکی بر استخراج، حمل‌و‌نقل و احتراق متان است که یکی از قوی‌ترین گازهای گلخانه‌ای شناخته‌شده برای بشر محسوب می‌شود. درحالی‌که کشورهای زیادی قصد دارند تا سال ۲۰۵۰ به انتشارات خالص صفر برسند، این شرکت‌ها با آینده‌ای نامشخص رو‌به‌رو هستند.یکی از راه‌حل‌های پیشنهادی این بوده است که از خطوط توزیع خود برای هیدروژن استفاده و به‌طور جزئی یا کامل آن را جایگزین گاز طبیعی کنند؛ به‌طوری‌که مردم بتوانند آن را برای گرم کردن خانه‌ها یا تولید برق بسوزانند.هنگامی که هیدروژن با استفاده از انرژی باد و خورشید تولید شود، سوختی با نشر کربن صفر است و درحالی‌که اصلاح زیرساخت‌های گاز طبیعی گران خواهد بود، این کار به تأسیساتی که فقط متکی بر گاز هستند، دلیلی برای ماندن می‌دهد. مشکل این است که تولید هیدروژن سبز گران تمام می‌شود و طبق پیش‌بینی‌ها به مدت یک دهه یا بیشتر به همین شکل گران باقی خواهد ماند. در این راستا، شرکت‌های گاز و نفت برای اینکه برای خودشان وقت بخرند، تولید هیدروژن از گاز طبیعی را پیشنهاد کرده‌اند.خودروی پلیس هیوندای نکسو در جایگاه سوخت‌گیری هیدروژن در نیدرزاکسن آلماندر حال‌ حاضر هیدروژن عمدتاً با قرار دادن گاز طبیعی در معرض حرارت، فشار و بخار شدید تولید می‌شود و کربن‌ دی‌اکسید یکی از محصولات جانبی این فرایند است. در مورد هیدروژن خاکستری، تمام این کربن‌ دی‌اکسید وارد اتمسفر می‌شود؛ اما در هیدروژن آبی، تأسیسات کربن‌ دی‌اکسید را جذب می‌کنند و آن را می‌فروشند Electrical Power...ادامه مطلب

پژوهشگران نشان می‌دهند که در شرایط زمین در حال گرم شدن، پنل‌های خورشیدی چگونه می‌توانند عملکرد محصولات کشاورزی را افزایش و مصرف آب را کاهش بدهند.بایرون کومینک در باغ خورشیدی خود در شهرستان بولدر کلرادو، قسمتی از زمین را با پنل‌های خورشیدی پوشانده است. محصولات مختلفی زیر پنل‌ها کشت می‌شود (هویج، کلم‌برگ، گوجه‌فرنگی، سیر، چغندر، ترب، کاهو و موارد دیگر). این مزرعه همچنین الکتریسیته کافی برای تأمین برق ۳۰۰ خانه را تولید می‌کند.اگر بشر قصد دارد از بدترین تغییرات اقلیمی جلوگیری کند، مردم باید در مورد محلی که پنل‌های خورشیدی را در آن قرار می‌دهند، خلاق باشند. اکنون دانشمندان به این فکر می‌کنند که چگونه کانال‌های آب را با آن‌ها بپوشانند و همراه با تولید برق، مقدار تبخیر را کاهش بدهند. فرودگاه‌ها نیز فضای باز خود با پنل‌های خورشیدی پر می‌کنند.پنل‌های خورشیدی را می‌توان در مزرعه قرار دارد و محصولات کشاورزی را زیر آن کاشت. این حوزه از علم اگری‌ولتائیک نامیده می‌شود و آن‌طور که ممکن است به نظر برسد، غیر منتظره و غیر عادی نیست.گیاهان به نور خورشید نیاز دارند؛ اما برخی نسبت‌ به بقیه به نور کمتری احتیاج دارند و براثر نور شدید دچار استرس می‌شوند. سایه انداختن روی این گونه محصولات به این معنا است که به آب کمتری احتیاج خواهند داشت؛ چرا که آب در زمین روباز به‌سرعت تبخیر می‌شود. علاوه‌ بر‌ این، گیاهان عرق می‌کنند و طی این فرایند پنل‌های بالای خود را خنک می‌کنند و بازده آن‌ها را افزایش می‌دهند.گرگ بارون‌گافورد، دانشمند سیستم زمین در دانشگاه آریزونا که به مطالعه اگری‌ولتائیک مشغول است، می‌گوید با پرورش محصولات کشاورزی در سایه آرایه‌های خورشیدی، از شدت نوری که به گیاه استرس وارد می‌کند، ک Electrical Power...ادامه مطلب

مجموعه‌ای از مقالات پژوهشی از پژوهشگران MIT، این امید را زنده کرده است که شاید بتوان درنهایت تولید انرژی همجوشی هسته‌ای را در آینده‌ی نزدیک امکان‌پذیر کرد.دانشمندان درحال ساخت نسخه‌ای فشرده از رآکتور Electrical Power...ادامه مطلب

نوشته شده به دست بهروز ابتکار بزرگ‌ترین تولیدکننده‌ی انرژی خورشیدی جهان سایت ۲/۲ گیگاواتی جدیدی وارد شبکه‌ی توزیع کرد.چندی پیش، شی جین‌پینگ، رئیس‌جمهور‌ چین، کشور خود را متعهد کرد تا سال ۲۰ Electrical Power...ادامه مطلب