مزارع خورشیدی شناور؛ راهکاری برای توقف گرمایش زمین

به‌گفته‌ی پژوهشگرانی از کشورهای نروژ و سوئیس، میلیون‌ها جزیره‌ی شناور خوشه‌بندی‌شده درکنار هم که کربن‌دی‌اکسید را به سوخت متانول تبدیل می‌کنند، می‌توانند به کاهش مقدار گازهای گلخانه‌ای موجود در اتمسفر کمک کنند. پژوهشگران در مقاله‌ای که در مجله‌ی PNAS منتشر شده است، پیشنهاد جزایر خورشیدی متانول را مطرح کرده‌اند.

در این خبر ذکر شده است که برای محدود کردن روند گرمایش جهانی، به یک کاهش چشم‌گیر در میزان انتشارات کربن‌دی‌اکسید حاصل از مصرف سوخت‌های فسیلی نیاز است. بااین‌حال، استفاده از سوخت‌های مایع مبتنی بر کربن همچنان به‌عنوان واسط مهم انرژی در آینده‌ی نزدیک تداوم خواهد داشت. آن‌ها ترکیبی از فناوری‌هایی را که عمدتا در حال حاضر وجود دارند، برای استفاده از انرژی خورشیدی درجهت بازیافت کربن‌دی‌اکسید اتمسفر به یک سوخت مایع پیشنهاد کرده‌اند.

در این مقاله، پژوهشگران ایجاد جزایر شناوری نظیر مزارع ماهی شناور بزرگ را پیشنهاد می‌کنند. آن‌ها از سلول‌های فتوولتاییک که می‌توانند انرژی خورشیدی را به برق تبدیل کنند، استفاده خواهند کرد که درنهایت انرژی مورد نیاز برای تولید هیدروژن و استخراج کربن‌دی‌اکسید از آب دریا خواهد بود. سپس گازهای تولیدشده واکنش نشان خواهند داد تا متانولی را تشکیل دهند که می‌تواند مجددا به‌عنوان سوخت مورد استفاده قرار گیرد.

مکان‌های جغرافیایی مناسب برای ساخت جزایر خورشیدی متانول

آندریاس بورگشولته، نویسنده‌ی این مقاله می‌گوید که یکی از مشکلات اصلی درزمینه‌ی انرژی تجدیدپذیر، رقابتی کردن آن با سوخت‌های فسیلی در یک مقیاس وسیع است. مفاهیم متعددی مطرح شده تا سعی شود انرژی‌های تجدیدپذیر را به گزینه‌ای واقع‌گرایانه تبدیل کند؛ اما هنوز هیچ راهی برای باروری آن وجود نداشته است. ایده‌ی جزایر خورشیدی زمانی شکل گرفت که دولت از پژوهشگران نروژی خواست که مزارع ماهیگیری را به درون دریای باز ببرند؛ بااین‌حال، این شبکه‌ها به انرژی اختصاصی خودشان نیاز داشتند. بورگشولته گفت:

جزایر تولیدکننده‌ی انرژی مدتی پیش پیشنهاد شده بود. آنچه باقی مانده بود، گنجاندن بخش ذخیره انرژی بود.

این تجهیزات را می‌توان در مناطقی قرار داد که از شرایط مناسب فیزیکی برخوردار هستند: جایی که ارتفاع امواج کمتر از ۷ متر و احتمال وقوع طوفان کم و عمق آب کمتر از ۶۰۰ متر باشد؛ مناطقی که جزایر بتوانند به‌خوبی در آن‌ها لنگر بیندازند. مکان‌هایی برای استقرار این تجهیزات در سرتاسر جهان معرفی شد. بر این اساس، به‌خصوص سواحل جنوب شرقی آسیا، شمال استرالیا و خلیج فارس برای این کار مناسب هستند.

پژوهشگران می‌گویند در هر واحد از این سیستم، ۷۰ جزیره‌ی مصنوعی در مساحتی حدود یک کیلومتر مربع جای خواهند گرفت. طبق برآورد، خروجی حاصل از ۳/۲ میلیون جزیره‌ی شناور، از کل انتشارات جهانی حاصل از سوخت‌های فسیلی فراتر خواهد رفت. اما این سیستم هنوز راه درازی در پیش دارد و پژوهشگران خاطرنشان می‌کنند که این پیشنهاد بلندپروازانه است. در حال حاضر آن‌ها درحال توسعه‌ی نمونه‌های اولیه‌ای از جزایر شناور هستند. بورگشوتل می‌گوید:

بزرگ‌ترین چالش، توسعه‌ی دستگاهی در مقیاس وسیع است که کربن‌دی‌اکسید را از آب دریا استخراج کند. این فرایند تنها جزء این سیستم است که هنوز توسعه پیدا نکرده است. تمام دیگر اجزا در حال حاضر در مقیاس صنعتی وجود دارند.

هنری اسنیث، استاد فیزیک دانشگاه آکسفورد که در این پژوهش مشارکتی نداشته است، می‌گوید:

من فکر نمی‌کنم این ایده کاملا دیوانه‌وار باشد؛ بااین‌حال، فکر هم نمی‌کنم که آن‌طور که مطرح کرده، بتواند منجی جهان باشد.

مزارع خورشیدی شناور ایده‌ی جدیدی نیست؛ اما چالش ساخت این ساختارهای شناور، رقابتی کردن هزینه‌ی آن‌ها است. در حال حاضر هزینه‌ی زمین تنها بخش کمی از کل هزینه‌ی سیستم PV (فتوولتاییک) را شامل می‌شود. همین هفته، اداره‌ی آب‌و‌برق دبی اعلام کرد که قصد توسعه‌ی کارخانه‌های شناور انرژی تجدیدپذیر در خلیج فارس را داشته و جستجویی را برای یافتن مشاورانی که بتوانند در این خصوص راهنمایی کنند، آغاز کرده است. اسنیث می‌گوید:

امروزه PV ارزان است، بنابراین، این گفته که جایگزین‌ها نمی‌توانند با سوخت‌های فسیلی رقابت کنند، کاملا نادرست است. درحقیقت از این به بعد، ژنراتورهای نسل جدید، به‌جای وابستگی به ایستگاه‌های انرژی سنتی، متکی بر انرژی‌های تجدیدپذیری مانند باد و خورشید خواهند بود. دیگر اجزای مورد نیاز برای این ایده، استخراج کربن‌دی‌اکسید از آب دریا و سپس تبدیل آن به سوخت است.

این بخش از سیستم بسیار انرژی‌بر و پرهزینه خواهد بود. کار روی تولید سوخت‌هایی از برق (دربرابر تولید مستقیم با استفاده از نور خورشید) بسیار مهم است. این کار درنهایت انرژی باد و خورشید را قادر خواهد ساخت که ۱۰۰ درصد از نیاز انرژی ما را تولید کنند و باید مورد تشویق قرار گیرد. من تأکید می‌کنم که تولید برق از PV ارزان است و طی دهه‌ی آینده ارزان‌تر خواهد شد. بنابراین درکنار بحث ذخیره‌سازی، ما باید تکنولوژی‌هایی ایجاد کنیم که بتوانند از این انرژی استفاده کرده و از مقادیر اضافی آن برای تولید سوخت‌های ارزشمند دیگر استفاده کنند. ما نیازی به شناور کردن مزارع خورشیدی خود نداریم.