فن آوری

۸ منبع انرژی تجدیدپذیر عجیب که امروزه در حال کاوش هستند

آنتونیو باتینیک / شاتر استوک
توسط مارک کاولی/۲ نوامبر ۲۰۲۳، ۱۰:۳۰ صبح EST

پذیرش روزافزون انرژی های تجدیدپذیر توسط کشورهای سراسر جهان منجر به سرمایه گذاری گسترده در بخش انرژی سبزاگرچه در حال حاضر، تولید انرژی در ایالات متحده همچنان تحت سلطه سوخت های فسیلی است. تخمین زده می شود که تنها ۲۱٫۵ درصد از کل برق تولید شده در ایالات متحده در سال ۲۰۲۲ از منابع تجدیدپذیر تامین شده است، اما تعدادی از باد، خورشید و پروژه های برق آبی وعده افزایش این رقم در آینده نزدیک را می دهد. با این حال، در حالی که سه منبع محبوب انرژی تجدیدپذیر همچنان رواج بیشتری دارند، تحقیقات برای یافتن منابع غیرمعمول انرژی نیز ادامه دارد.

یکی از امیدوارکننده‌ترین راه‌ها برای یافتن منابع انرژی تجدیدپذیر جدید، بررسی زباله‌ها است. صرف نظر از ضایعات قهوه، گرمای هدر رفته یا حتی ضایعات انسانی، تیم‌هایی از محققان در حال جستجوی راه‌هایی برای تبدیل همه آنها به منابع آماده انرژی هستند. برخی از این طرح‌های منحصربفرد تولید انرژی در حال حاضر دارای سیستم‌های نمونه اولیه در مقیاس کوچک‌تر هستند، اگرچه در حال حاضر، هیچ یک به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته است. با این وجود، این هشت نفر پتانسیل زیادی دارند – حتی اگر همه آنها بسیار عجیب باشند.

سوزاندن اجساد برای گرم کردن استخرهای شنا

Solstock/Getty Images

کوره های کوره در حین کار گرمای اضافی زیادی تولید می کنند که معمولاً بیشتر آن هدر می رود. شهر ردیچ در انگلیس گامی غیرمعمول برای ساختن سیستم گرمایشی برداشت که گرمای اضافی را از کوره مرده‌سوز به استخر شنای مجاور هدایت می‌کرد و شورای محلی هزاران نفر را در هزینه‌های گرمایش در این فرآیند صرفه‌جویی کرد. تخمین زده شد که این سیستم مصرف بخاری گازی استخر را تا حدود ۴۰ درصد کاهش دهد، اگرچه بدون منتقد نبود.

قابل درک است که برخی از مردم محلی از ایده استفاده از گرمای ناشی از سوزاندن اجساد برای گرم کردن استخر ناراحت بودند. به گفته این اتحادیه حتی یکی از اتحادیه های محلی آن را “توهین به ساکنان محلی” خوانده است بی بی سی. با این حال، با وجود مقاومت، کار ادامه یافت و سیستم در سال ۲۰۱۳ افتتاح شد.

این تنها سیستم بازیابی حرارت کوره در نوع خود باقی مانده است. تأسیسات دیگری در دورهام انگلستان، سیستم مشابهی را برای گرم کردن خانه‌های مجاور و تولید برق در نظر گرفت، اما در نهایت تصمیم به ساخت آن گرفت. با این وجود، این یک روش بالقوه مقرون به صرفه برای استفاده از گرمای هدر رفته است، هرچند بحث برانگیز است.

مهار پله های مسافران

Bim/Getty Images

در حالی که هر قدم ممکن است مقدار بسیار کمی انرژی تولید کند، هر قدم هر مسافر یا خریدار را در یک خیابان شلوغ شهر ترکیب کنید و این پله‌ها جمع شوند. استارت‌آپ بریتانیایی Pavegen فناوری را برای مهار این انرژی توسعه داده است، با کاشی‌های سنگفرش که در هر مرحله چند ژول را جذب می‌کنند و می‌توانند درست مانند روسازی معمولی چیده شوند.

در مصاحبه اخیر با فوربسمدیرعامل این شرکت گفت که این ایده در نتیجه یک پروژه شکست خورده برای ایجاد سیستم های تولید انرژی های تجدیدپذیر در شهرهای بزرگ به وجود آمده است. منابع تجدیدپذیر سنتی مانند باد و خورشید برای نصب در فضاهای شهری عملی نیستند، بنابراین Pavegen به عنوان یک راه جایگزین برای جذب انرژی که بهتر با خیابان های شهر ترکیب می شود، ایجاد شد.

تا کنون، Pavegen تعدادی پروژه نمایشی موفق در مقیاس کوچک را در شهرهای سراسر جهان از جمله شیکاگو، ملبورن و لندن نصب کرده است و در حال مذاکره با مقامات عربستان سعودی برای نصب سنگفرش آن در یکی از پروژه های بزرگ آینده این کشور است. در حالی که مقدار انرژی ای که سیستم می تواند تولید کند نسبتاً کم است، اما همچنان برای برق رسانی به علائم، روشنایی و سایر زیرساخت های شهر کافی است، بنابراین ممکن است در آینده نزدیک با ادامه توسعه فناوری Pavegen به یک منظره رایج تر تبدیل شود.

تبدیل تفاله قهوه به سوخت زیستی

آسکا/گتی ایماژ

اکثر تفاله‌های قهوه پس از استفاده به محل دفن زباله می‌روند، اما تیمی در دانشگاه لنکستر فرآیندی را برای تولید سوخت زیستی با تفاله‌های زباله ایجاد کرده‌اند. این ایده منحصر به فرد نیست – قبلاً شرکت های تجاری در حال توسعه فرآیند مشابهی بودند – اما روش محققان زمان پردازش را به میزان قابل توجهی کاهش داد. روش جدید از متانول و یک کاتالیزور برای تجزیه ضایعات قهوه و استخراج روغن موجود در آن استفاده می‌کند که سپس می‌تواند به بیودیزل تبدیل شود.

طبق گزارش‌ها، کل فرآیند تنها ده دقیقه طول می‌کشد، برخلاف روش‌های قبلی، که برای تجزیه زباله‌ها تا دو ساعت حرارت داده می‌شد و نیاز به افزودن مواد شیمیایی اضافی به مخلوط داشت. این تیم تخمین می‌زند که در صورت تبدیل تمام ضایعات قهوه، می‌توان سالانه ۷۲۰۰۰۰ تن بیودیزل تولید کرد، اگرچه عملیات جمع‌آوری تفاله‌های قهوه برای تبدیل در حال حاضر مانعی برای گسترش پروژه باقی مانده است.

اجرای رویال استون مارتین روی ضایعات پنیر و شراب

Wpa Pool/Getty Images

شاه چارلز بریتانیا از مدت ها مدافع توسعه فناوری سبز است و برای کاهش انتشار کربن خود با تبدیل کار می کرد. استون مارتین کلاسیک او برای استفاده از محصولات جانبی صنایع شراب و پنیر. به طور خاص، این اتانول زیستی تولید شده توسط یک شرکت تخصصی سوخت های جایگزین است که از آب پنیر حاصل از پنیرسازی و شراب سفید فروخته نشده برای تولید سوخت E85 استفاده می کند.

اگرچه این فرآیندی نیست که بتوان آن را تا سطح بازار انبوه افزایش داد، استفاده از سوخت های زیستی ساخته شده از زباله به عنوان جایگزینی برای بنزین به طور بالقوه راهی عالی برای نگه داشتن خودروهای کلاسیک در جاده ها بدون تغییر اساسی ماهیت آنها است. تعدادی استارت آپ وجود دارند که تبدیل های الکتریکی را برای خودروهای کلاسیک ارائه می دهند، اما از نظر بسیاری از علاقه مندان، خارج کردن موتور از خودرو جذابیت خود خودرو را از بین می برد.

یک خودروی پنیر و شراب به هیچ وجه راه‌حل کاملی نیست، اما از آنجایی که سوخت‌های زیستی مشتق شده از ضایعات به طور گسترده در دسترس قرار می‌گیرند، ممکن است راه نجاتی برای کلکسیونرهایی باشد که می‌خواهند خودروهای خود را در جاده‌ها بدون نیاز به تغییر اساسی پیشرانه خود نگه دارند.

استفاده از فضولات انسانی به جای زغال چوب

BLGKV/Shutterstock

شرکت‌های مختلف در سراسر جهان روش‌هایی را برای تبدیل زباله‌های انسانی به محصولات مفید ارائه می‌دهند، اما یکی از خلاقانه‌ترین و در عین حال ساده‌ترین آنها، استارت‌آپ کنیایی Sanivation است. دفع نادرست فضولات انسانی یک مشکل دائمی در کشور است، اما شرکت Sanvation این زباله ها را به شکل بریکت های جامد پردازش می کند که می تواند به جای استفاده از زغال چوب یا چوب سوزانده شود. ضایعات ابتدا برای کشتن باکتری ها تصفیه می شود و سپس با یک محصول زائد رایج دیگر، خاک اره ترکیب می شود تا بلوک های جامد ایجاد شود.

این ذغال بسیار شبیه زغال چوب معمولی می سوزد، و اکثر مشتریان Sanivation مشتریان تجاری هستند که از آن برای پختن غذا یا گرم کردن استفاده می کنند. نه تنها راهی برای دفع ایمن فاضلاب فراهم می کند، بلکه وابستگی محلی به چوب را نیز کاهش می دهد – به ویژه در کشوری که از سال ۲۰۰۰ ۱۱ درصد از پوشش جنگلی خود را از دست داده است، بر اساس داده های دیده بان جنگل جهانی.

Sanivation در حال حاضر یک عملیات نسبتا کوچک باقی مانده است و سالانه حدود ۱۲۰ تن محصول به فروش می رسد، اما طبق گزارش ها، سفارشات در حال افزایش است زیرا شرکت های بیشتری مزایای این سوخت غیر متعارف را مشاهده می کنند.

استفاده از E.Coli برای تولید بیودیزل

شان گالوپ/گتی ایماژ

اگرچه بیشتر با آن همراه است موارد ناخوشایند مسمومیت غذاییباکتری E. Coli استعداد نامحتملی دارد: می تواند قندها را به بیودیزل تبدیل کند و به طور طبیعی ترکیبی را تولید کند که بسیار شبیه به روغن دیزل معمولی مشتق شده از نفت خام است. بیش از یک دهه است که این موضوع موضوع تحقیق بوده و دانشمندان با اصلاح ژنتیکی باکتری‌ها را در تلاش برای تولید بیودیزل با سرعتی سریع‌تر از آن انجام می‌دهند. بهبودهای قابل توجهی در نرخ تولید مشاهده شده است، اما در حال حاضر، روند آن بسیار کند است و نمی‌توان آن را تقریباً از نظر تجاری قابل دوام دانست.

افزایش مقیاس تولید همچنین به معنای یافتن راه حلی برای یکی از رایج ترین مشکلات تولید سوخت زیستی است. از آنجایی که باکتری ها برای تولید سوخت به شکر نیاز دارند، تولید شکر بیشتر باعث کاهش زمین های موجود برای کشت محصولات غذایی می شود. کمبود زمین های قابل کشت مناسب در حال حاضر یک مشکل رو به رشد در بسیاری از مناطق در سراسر جهان است و افزایش تولید توده سوخت زیستی به طور قابل توجهی این مشکل را بدتر می کند. بنابراین، در حال حاضر، نسل دیزل E. Coli یک پیشنهاد امیدوارکننده، اگر ناقص باشد، باقی مانده است.

گرم کردن خانه ها با استفاده از متروی لندن

آلنا ویسی / شاتر استوک

مسافران در متروی لندن مجموعاً گرمای زیادی تولید می کنند که – همانطور که هر کاربر معمولی به خوبی می داند – می تواند ایستگاه ها و قطارها را در تابستان به طور ناخوشایندی گرم کند. همچنین به این معنی است که ایستگاه‌های زیرزمینی در طول زمستان به طور قابل‌توجهی گرم‌تر هستند و مقداری از آن گرما از طریق شفت‌های تهویه از دست می‌رود. در ناحیه ایسلینگتون، سیستم جدیدی در سال ۲۰۲۰ نصب شد تا گرمای اضافی را به خانه ها و مدارس محلی منتقل کند. گرما از شفت های تهویه با استفاده از یک فن زیرزمینی گرفته می شود و با استفاده از شبکه ای از لوله ها که در سراسر منطقه می گذرد به خانه ها هدایت می شود.

این سیستم هم آب گرم و هم گرمایش بیش از ۱۳۵۰ خانه را در طول ماه های زمستان فراهم می کند و می توان هوای خنک تری را در تابستان به داخل تونل های زیرزمینی پمپ کرد. با موفقیت این پروژه، مقامات حمل و نقل لندن اکنون به دنبال گسترش سیستم به مکان های جدید هستند، اگرچه در حال حاضر، این توسعه ها فقط در مرحله برنامه ریزی باقی مانده اند.

تولید برق با هوای مرطوب

Mabeline72/Shutterstock

ایده توانایی تولید الکتریسیته از هوای رقیق ممکن است یک افسانه علمی-تخیلی به نظر برسد، اما یک تیم تحقیقاتی یک نمونه اولیه کار ساخته است که دقیقاً این کار را انجام می دهد. با استفاده از مواد پوشیده شده در منافذ میکروسکوپی، ژنراتور نمونه اولیه از قطرات آب در هوای مرطوب برای ایجاد یک عدم تعادل بار کوچک در مواد استفاده می کند که می تواند به الکتریسیته تبدیل شود. در تئوری، این می‌تواند منبعی به ظاهر بی‌پایان برق ایجاد کند، اگرچه برخی اخطارهای بزرگ برای این ایده وجود دارد.

نویسنده این مطالعه گفت: اولین مورد این است که فقط مقدار بسیار کمی برق تولید می شود واشنگتن پست که برای تامین انرژی یک خانه به یک میلیارد ژنراتور کوچک روی هم نیاز است. با این وجود، ژنراتورها آنقدر کوچک هستند که کل پشته فقط به اندازه یک یخچال خواهد بود. ذخیره انرژی تولید شده نیز تا به حال مانعی برای تیم بوده است.

بنابراین، می توان گفت که این فناوری تنها در مراحل اولیه خود است، اما اگر بتوان آن را گسترش داد و بیشتر توسعه داد، ممکن است هنوز پتانسیل زیادی داشته باشد.