به گزارش تجارت نیوز، جهان امروز بیش از هر زمان دیگری به دنبال منابع انرژی پاک، پایدار و کارآمد است. با گسترش بحران اقلیمی، افزایش تقاضای انرژی و محدودیت‌های منابع فسیلی، اهمیت نوآوری در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر دوچندان شده است.
در این راستا، فناوری‌های نوظهور می‌توانند تحول‌آفرین باشند. دو مورد از این نوآوری‌ها، یعنی فناوری ذخیره‌سازی انرژی در اعماق دریا توسط مؤسسه آلمانی «فرانهوفر» و توربین بادی همه‌جهته «O-Wind Sphere»، توجه کارشناسان را به خود جلب کرده‌اند.
در این گزارش به بررسی دقیق این دو فناوری می‌پردازیم و ارزیابی می‌کنیم که هر یک تا چه اندازه می‌توانند در آینده انرژی جهان نقش‌آفرین باشند.
۱. ذخیره‌سازی انرژی با کره‌های بتنی در بستر اقیانوس – پروژه StEnSea
ذخیره‌سازی انرژی آبی پمپ‌شده (Pumped Hydro) مفهومی قدیمی است که شبیه به سدهای برق‌آبی عمل می‌کند، با این تفاوت که در آن، آب با استفاده از برق در زمان‌های کم‌تقاضا به مخازن بالادست پمپ می‌شود و در زمان اوج مصرف، رها شده و برق تولید می‌کند. مشکل اصلی این فناوری، نیاز به زمین وسیع، هزینه ساخت بالا و زمان‌بر بودن ساخت تأسیسات جدید است. اما سازمان تحقیقاتی معتبر آلمانی «فرانهوفر» ایده‌ای متفاوت دارد: استفاده از کره‌های بتنی عظیم در بستر اقیانوس‌ها.
این فناوری که با نام StEnSea (Stored Energy in the Sea) شناخته می‌شود، از فشار بسیار زیاد آب در اعماق اقیانوس بهره می‌برد. در عمق ۶۰۰ متری (معادل ۲۰۰۰ فوت)، فشار آب حدود ۶۰ برابر فشار سطح دریا است. با باز کردن دریچه‌ای روی کره، آب با نیروی بسیار زیاد به داخل هجوم می‌آورد و توربین‌های داخلی را به چرخش درمی‌آورد، در نتیجه برق تولید می‌شود. سپس، در زمان‌های کم‌مصرف و برق ارزان، با صرف انرژی، آب از درون کره به بیرون پمپ می‌شود تا در زمان اوج تقاضا دوباره از آن برق تولید گردد.
مزیت اقتصادی اصلی این فناوری تفاوت قیمت برق در ساعات مختلف روز است. زمانی که برق گران‌تر است، انرژی تولید می‌شود و در زمان ارزانی، انرژی صرف پمپاژ مجدد آب می‌شود. اگرچه بازدهی کامل از نظر فیزیکی ممکن نیست، اما سود اقتصادی در شرایط درست حاصل می‌شود.
فرانهوفر تخمین می‌زند که هزینه ذخیره‌سازی انرژی با این روش حدود ۱۷۷ دلار به ازای هر کیلووات ساعت است، در حالی که طبق گزارش آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر آمریکا (NREL) در سال ۲۰۲۳، هزینه ذخیره‌سازی باتری بین ۲۴۵ تا ۴۰۵ دلار بر کیلووات ساعت بوده است.
این فناوری از سال ۲۰۱۱ در حال توسعه است و اکنون قرار است یک پروژه آزمایشی با یک کره به قطر ۹ متر (۳۰ فوت) در اقیانوس لانگ بیچ کالیفرنیا تا پایان سال ۲۰۲۶ اجرا شود. انتظار می‌رود این کره بتواند ۰.۵ مگاوات برق تولید کرده و ظرفیتی معادل ۰.۴ مگاوات ساعت داشته باشد – یعنی انرژی کافی برای تأمین نیاز یک خانه معمولی آمریکایی به مدت دو هفته.
در صورت موفقیت پروژه آزمایشی، برنامه فرانهوفر ساخت کره‌هایی با قطر ۳۰ متر (۱۰۰ فوت) است. به گفته این مؤسسه، ظرفیت بالقوه این فناوری در مقیاس جهانی می‌تواند به ۸۱۷,۰۰۰ گیگاوات ساعت برسد که قادر است انرژی مورد نیاز ۷۵ میلیون خانه در آلمان، فرانسه و بریتانیا را برای یک سال تأمین کند.
وزارت انرژی ایالات متحده تاکنون ۴ میلیون دلار در این پروژه سرمایه‌گذاری کرده است. البته، یکی از چالش‌های جدی، حفاظت از کابل‌های زیرآبی است که این سامانه را به شبکه برق متصل می‌کنند. تجربه انفجار خط لوله نورداستریم و افزایش کشتی‌هایی که در نزدیکی کابل‌های زیردریایی حرکت مشکوک دارند، زنگ خطری برای امنیت این پروژه‌ها به شمار می‌رود.
۲. توربین بادی همه‌جهته O-Wind Sphere – برق از نسیم‌های شهری
در حالی که تمرکز بسیاری از پروژه‌های انرژی بادی بر مزرعه‌های بزرگ در دشت‌ها یا دریاهاست، یک تیم از شرکت O-Innovations تلاش کرده‌اند تا انرژی بادی را به دل شهرها بیاورند. O-Wind Sphere نام توربینی کروی است که قابلیت جذب باد از هر جهت را دارد و برای شرایط بادهای آشفته شهری طراحی شده است.
این اختراع در سال ۲۰۱۸ موفق به کسب جایزه معتبر دایسون شد. جیمز دایسون، مخترع معروف، درباره آن گفت: «این توربین با هوشمندی، چالش تولید انرژی در محیط‌های شهری را برطرف می‌کند. هندسه آن باعث شده بتواند انرژی باد را از جهاتی که قبلاً استفاده نمی‌کردیم، جذب کند.»
این فناوری مبتنی بر اصل برنولی است: دریچه‌های بزرگ هوا را وارد کره می‌کنند، اما خروجی‌های کوچک‌تر فشار متفاوتی ایجاد می‌کنند که باعث حرکت توربین می‌شود. برخلاف توربین‌های سنتی که نیاز به جهت‌گیری در برابر باد دارند، O-Wind می‌تواند از بادهایی که از هر جهت می‌آیند بهره‌برداری کند.
هرچند اطلاعات فنی و آزمایش‌های گسترده‌ای از این فناوری منتشر نشده، اما در صورت تجاری‌سازی موفق، می‌تواند جایگاه خاصی در تولید محلی برق – مثلاً در پشت‌بام خانه‌ها یا کنار پنجره آپارتمان‌ها – پیدا کند. با این حال، هنوز مشخص نیست که این فناوری در مقیاس کلان، عملی و مقرون‌به‌صرفه خواهد بود یا خیر.
جهان به نوآوری‌های جسورانه نیاز دارد تا گذار از سوخت‌های فسیلی به سمت انرژی‌های پاک، واقعی و فراگیر شود. فناوری StEnSea نمونه‌ای از تلاش دقیق و مبتنی بر تحقیق است که ممکن است آینده ذخیره‌سازی انرژی را متحول کند، به‌ویژه برای کشورهایی با دسترسی به اقیانوس‌های عمیق. در مقابل، O-Wind Sphere یک ایده ساده و الهام‌بخش برای بهره‌گیری از نیروی باد در مناطق شهری است، اما هنوز باید مسیر زیادی تا اثبات کارآمدی خود طی کند.
در حالی که پروژه فرانهوفر در مرحله آزمایش‌های واقعی با پشتیبانی نهادهای علمی و مالی است، O-Wind نیاز به توسعه بیشتر، داده‌های فنی و مدل‌های تجاری قابل اتکا دارد. هر دو فناوری، نماد اشتیاق بشر برای رسیدن به آینده‌ای پاک‌تر هستند – آینده‌ای که فقط با خلاقیت، جسارت و اراده ممکن خواهد شد.
