به گزارش تجارت نیوز، دنیای انرژی‌های تجدیدپذیر هر روز شاهد نوآوری‌های تازه‌ای است؛ از باد و خورشید گرفته تا زمین‌گرمایی و هیدروژن سبز. حالا ژاپن با راه‌اندازی نخستین نیروگاه اسمزی خود در شهر فوکوئوکا، گام مهمی در مسیر استفاده از انرژی «آبی» برداشته است. این فناوری که از اختلاف شوری آب برای تولید برق استفاده می‌کند، سال‌ها در مرحله آزمایش بود اما امروز به نقطه‌ای رسیده که می‌تواند در مقیاس تجاری عمل کند. اهمیت این دستاورد در آن است که برخلاف خورشید و باد، انرژی اسمزی به شرایط جوی وابسته نیست و می‌تواند شبانه‌روزی برق تولید کند.
شروع به کار اولین نیروگاه اسمزی آسیا
نیروگاه فوکوئوکا از ۵ آگوست فعالیت خود را آغاز کرده و به گفته اداره آب این منطقه، انتظار می‌رود سالانه ۸۸۰ هزار کیلووات ساعت برق تولید کند. این انرژی به یک مرکز نمک‌زدایی منتقل می‌شود که وظیفه تأمین آب شیرین برای فوکوئوکا و مناطق اطراف را بر عهده دارد. بر اساس برآوردها، میزان برق تولیدی این نیروگاه می‌تواند نیاز تقریبی ۲۲۰ خانوار ژاپنی را پوشش دهد.
ژاپنی‌ها این فناوری را «منبع انرژی تجدیدپذیر نسل بعدی» معرفی کرده‌اند؛ چرا که نه دی‌اکسیدکربن منتشر می‌کند و نه به آب‌وهوا وابسته است. به بیان ساده، این نیروگاه می‌تواند بدون توجه به شب یا روز، باران یا آفتاب، برق پایدار و پاک تولید کند.
فناوری پشت پرده نیروگاه
اصل کار این نیروگاه همان پدیده اسمز است؛ زمانی که آب از محلول رقیق‌تر به سمت محلول غلیظ‌تر از طریق غشای نیمه‌تراوا حرکت می‌کند. در نیروگاه فوکوئوکا، یک طرف غشا شامل آب دریا است که پس از نمک‌زدایی غلیظ‌تر شده و طرف دیگر شامل آب تصفیه‌شده از فاضلاب است. حرکت طبیعی آب باعث ایجاد فشار می‌شود، این فشار توربین‌ها را به حرکت درمی‌آورد و در نهایت برق تولید می‌شود.
مزیت اصلی این روش، پایداری آن است. برخلاف باد که متناوب می‌وزد یا خورشید که شب‌ها غایب است، اختلاف شوری آب همیشه وجود دارد. به همین دلیل این فناوری می‌تواند برق دائمی و بدون وقفه تولید کند.
جایگاه جهانی و مسیر تکامل
ژاپن دومین کشوری است که به صورت تجاری از این فناوری بهره‌برداری کرده است. نخستین نیروگاه اسمزی تجاری جهان در سال ۲۰۲۳ در ماریاگر دانمارک افتتاح شد. پیش از این نیز نمونه‌های آزمایشی در نروژ، کره جنوبی، اسپانیا، قطر و دانشگاه فناوری سیدنی ساخته شده بودند، اما به دلیل مشکلات مقیاس‌پذیری، هیچ‌کدام به بهره‌برداری کامل نرسیدند.
یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در مسیر توسعه این فناوری، هزینه و راندمان غشاهای نیمه‌تراوا بوده است. این غشاها باید سطح وسیعی داشته باشند، فشار بالا را تحمل کنند و در عین حال اصطکاک و تلفات انرژی را کاهش دهند. هر چه غشا کارآمدتر باشد، برق بیشتری می‌توان از اختلاف شوری به دست آورد.
پیشرفت‌های کلیدی در ژاپن
نیروگاه فوکوئوکا با استفاده از آب دریا غلیظ (محصول جانبی نمک‌زدایی) موفق شده اختلاف شوری را افزایش دهد و در نتیجه انرژی بیشتری تولید کند. همچنین، از غشاهای فیبر توخالی اسمز مستقیم که توسط شرکت ژاپنی تویوبو توسعه یافته، بهره می‌برد. این غشاها اجازه عبور آب را می‌دهند اما نمک و ناخالصی‌ها را مسدود می‌کنند و همین امر راندمان را به شکل قابل توجهی بالا می‌برد.
گذشته و آینده انرژی اسمزی
ایده تولید برق از آب شور و شیرین قدمتی بیش از نیم قرن دارد. در سال ۱۹۵۴، آر.ای. پتل نخستین بار به امکان استخراج انرژی از این پدیده اشاره کرد. سپس در دهه ۱۹۷۰، پروفسور سیدنی لوب – مخترع روش اسمز معکوس – نظریه فشار اسمزی کاهش‌یافته (PRO) را مطرح کرد. او این ایده را پس از مشاهده اختلاط آب رود اردن و دریای مرده توسعه داد.
اکنون، پس از دهه‌ها پژوهش، فناوری به مرحله‌ای رسیده که می‌تواند به صورت تجاری عمل کند. حتی استارتاپ‌های نوظهور مانند شرکت فرانسوی Sweetch Energy با استفاده از روش‌های نوین مانند “انتشار نانواسمزی یونی” (INOD)، راندمان را بیش از پیش بهبود می‌بخشند.
به نقل از IE، نیروگاه فوکوئوکا نه‌تنها یک موفقیت بزرگ برای ژاپن، بلکه گامی مهم در مسیر جهانی‌سازی انرژی اسمزی است. با تولید سالانه ۸۸۰ هزار کیلووات ساعت برق بدون انتشار کربن و تأمین انرژی برای صدها خانوار، این پروژه نشان می‌دهد که ترکیب آب دریا و فاضلاب تصفیه‌شده می‌تواند به منبعی پایدار برای برق تبدیل شود.
اگرچه چالش‌های هزینه و مقیاس‌پذیری هنوز باقی است، اما پیشرفت‌های اخیر در طراحی غشا و بهره‌گیری از پساب نمک‌زدایی، امیدها برای گسترش این فناوری را تقویت کرده است. همان‌طور که آکیهیکو تانیوکا، استاد بازنشسته موسسه علوم توکیو، می‌گوید: «این تنها آغاز راه است و امیدواریم انرژی اسمزی نه فقط در ژاپن بلکه در سراسر جهان گسترش یابد.»
