پیشرفت در زمینه انرژی های نو؛ دیزل تجدیدپذیر

محققان دانشگاه MIT نوعی مخمر را اصلاح ژنتیکی کرده‌اند که قادر است شکر را به چربی تبدیل کند، این یک مزیت است که می‌تواند تولید سوخت‌های پرانرژی تجدیدپذیری مانند دیزل را امکان‌پذیر کند. محققان گروه مهندسی شیمی و بیوتکنولوژی دانشگاه MIT مسیرهای متابولیک مخمر را به گونه‌ای اصلاح کرده‌اند که به صورت طبیعی، مقدار زیادی لیپید(چربی) تولید می‌کند که موجب افزایش30 درصدی کارایی آن‌ها می‌شود. آن‌ها متابولیسم این میکروب‌ها را به گونه‌ای تغییر دادند که آن‌ها را قادر به تولید روغن با بازده بالا کنند. این دستاورد می‌تواند تولید سوخت‌های پرانرژیتجدیدپذیر را از نظر اقتصادی امکان پذیر کند و دانشگاه MIT هم اکنون در حال کارکردن در این زمینه و اضافه کردن مواردی است که موجب گسترش و پیشرفت کار شده و دست یابی به توجیهات اقتصادی را آسان‌تر کند. سوخت‌های تجدیدپذیر مانند اتانول که از برخی غلات حاصل می‌شوند، به مقداری افزودنی همچون گازوییل نیاز دارند تا برای خودروها مفید و قابل استفاده باشند، اما برای وسایل نقلیه ی بزرگ مانند هواپیما‌ها، کشتی‌ها و کامیون‌ها، به سوخت‌های پرانرژی‌تری همچون دیزل نیاز است.

دیزل به علت بالابودن کارایی و چگالی انرژی اش، یک سوخت ترجیحی است ولی مشکلی که در رابطه با دیزل وجود دارد، مدت زمان تشکیل دیزل از سوخت‌های فسیلی است که بسیار طولانی خواهدبود. تلاش‌ها برای گسترش موتورهایی که با بیودیزل کارکنند از روغن‌های پخت وپز الهام گرفته شده ولی روغن‌های پخت و پز نسبتا کمیاب و منابع سوختی گرانی محسوب می‌شوند. نشاسته‌هایی همچون نیشکر و ذرت ارزان‌تر و فراوان‌تراند ولی این کربوهیدرات‌ها باید در ابتدا به لیپید(چربی) تبدیل شوند تا پس از آن بتوانند به سوخت‌هایی با چگالی انرژی بالاتر همچون دیزل تبدیل شوند. محققان دانشگاه MIT برای دست یابی به این هدف بر روی نوعی مخمر به نام Yarrowia lipolytica که به طور طبیعی مقدار زیادی چربی تولید می‌کند کار کردند. تمرکز آن‌ها بر روی ماکزیمم استفاده از الکترون‌های تولیدی حاصل از شکستن گلوکز بود. محققان اعلام کردند که همچنان برای کارآمد‌تر شدن این پروژه تلاش می‌کنند و در حال جستجو برای یافتن منبع گیاهی ارزان تر همچون علف و اتلافات کشاورزی‌اند. 

پروژه ی انرژی خورشیدی Likana در شیلی تصویب شد

انرژی های تجدیدپذیر انواعی دارد که یکی از این گونه ها برج های حرارتی و سیستم های متمرکز کننده یانرژی خورشیدی است. منابع خبری در SolarReserve طی روزهای گذشته اعلام داشتند که نیروگاه 390 مگاواتی Likana که جزء نیروگاه های حرارتیانرژی خورشیدی دسته بندی می گرددد، توسط سازمان محیط زیست شیلی مورد تصویب قرار گرفته است. این پروژه که در منطقه ی Antofagasta شیلی قراردارد توانایی ذخیره سازی 5.1 گیگاوات ساعتی انرژی را داراست. این انرژی ذخیره سازی شده می تواند انرژی موردنیاز برای زمان های اوج مصرف انرژی را که نیاز به انرژی بیشتر است یا در زمان هایی که تابش خورشیدی کمتر بوده و توانایی تولید انرژی نیز کمتر است، تامین کند. این انرژی مصرفی توسط انرژی خورشیدی ذخیره سازی شده در اوقات کم باری تامین می شود.

تام جورجیس، ازبخش توسعه SolarReserve در بیانه ای اعلام داشت: از مهم ترین مشکلات سیستم انتقال قدرت شیلی، انطباق با مقدار زیادی از قدرت متناوب است. این در حالی است که برخی شرکت های توزیع و پخش معدن نیازمند تامین برق جامع، امن و پایدار 24 ساعته در روز هستند. پروژه ی لیکانا به کاهش هزینه های برق برای خانواده ها و افزایش و ارتقای کسب و کارهای شیلی کمک می کند این درحالی است که سبب حفظ ثبات بیشتر شبکه خواهدشد. این فناوری همچنین توانایی تولید برق نامتناوب از انرژی خورشیدی را در بیست و چهار ساعت شبانه روز بدون نیاز به هیچ سوخت فسیلی را دارد. SolarReserve اعلام داشت که انرژی تولید شده در این نیروگاه، در میان شرکت های توزیع برق شیلی به حراج گذاشته خواهدشد. علاوه بر این نیروگاه، در ماه مارس، SolarReserve اعلام داشت که دولت شیلی پروژه ی تانگروگال را در منطقه ی تاراپاکا در شیلی تصویب کرده است. این پروژه دارای سه برج حرارتی انرژی خورشیدی 150 مگاواتی است که توانایی 13 ساعت تامین انرژی کامل مصرفی را داراست که معادل 5.8 گیگاوات ساعت ظرفیت ذخیره سازی انرژی کل خواهد بود. 

نصب سلول های انرژی خورشیدی بر روی سقف خودروها

شرکت پاناسونیک آینده ی انرژی خورشیدی را درنصب آن در سقف خودروها دیده است. این شرکت در ماه فوریه اعلام کرد که ماژول هایی فوتولتائیکی ایجاد نموده است که بر روی سقف ماشین های هیبریدی این شرکت نصب خواهدشد. رقابت شدید در ضمینه تولید سلول های خورشیدی به خصوص توسط شرکت های چینی، قیمت این محصولات را به مقدار زیادی کاهش داده است و این عمل سبب شده است که بسیاری از تولیدکنندگان، تجهیزات مختلف خود را با سلول های خورشیدی تلفیق کنند، مانند کاشی های سقف و یا پوشش ساختمان، کوله پشتی ها و چادرهایی که از انرژی خورشیدی برای تولید برق استفاده می‌نمایند. سقف اتومبیل ها از پتانسیل بالایی برای استفاده از انرژی خورشیدی و در نتیجه، تبدیل شدن به یک بازار جدید انرژی برخوردار است. مدیر کل شرکت پاناسونیک که مسئول توسعه تکنولوژی این شرکت است می گوید: ما با تولید انبوه ماشین هایی پوشیده شده با سلول های خورشیدی در صنعت خودروسازی و سلول های خورشیدی تاریخ سازی کردیم. 

خودروهای مذکور می‌تواند تصمین کننده بازار جدید و پررونق شرکت پاناسونیک و شرکت های همکار آن همچون Tesla Inc باشد. طبق گزارش انجمن ملی نمایندگی های خودرو، 264 میلیون خودرو و کامیون سبک در ایالات متحده وجود دارد. الون ماسک، رئیس هیئت مدیره ی تسلا در ماه نوامبر توییتی نوشت که از تکنولوژی سقف خورشیدی استفاده خواهدکرد. او همچنان شروع به فروش نوعی کاشی سقف خورشیدی برای خانه های فوتولتائیک نمود، طبق گفته نیکلاس ماکسفیلد، سخنگوی این شرکت، شرکت نیسان موتور پیشنهاد داده است که از سلول های خورشیدی در ماشین های برقی خود استفاده نماید تا توان لازم برای برخی سیستم های جانبی همچون تهویه مطبوع و رادیو را تامین نماید.

در پایان ماه آوریل، تویوتا  1350واحد جدید خودرو، مجهز به پنل خورشیدی فروخته است که تقریبا 9 درصد از کل بازار را در انحصار این شرکت است. طبق گفته ی شرکت تویوتا، جدیدترین خودروی این شرکت که مجهز به سلول های خورشیدی است با توجه به تابش متغیر آفتاب در فصول مختلف، میزان شارژ باطری متفاوتی خواهد داشت، لذا میزان طی مسافت با این خودرو، با یکبار شارژ، در فصول مختلف از 2.9 کیلومتر تا 6.1 کیلومتر، بسته به زمان سفر متفاوت خواهدبود.مهندس ارشد شرکت تویوتا و بخش ماشین‌های ترکیب شده با سلول های خورشیدی این شرکت بیان می دارد که ما می دانیم این سلول های خورشیدی برق اندکی تولید می کنند اما استفاده از سلول های خورشیدی نوعی پیشرفت برای این شرکت تلقی می شود چرا که از این انرژی هرچند اندک، استفاده می شود و در غیر این صورت این انرژی به هدر می رفت و در نهایت می‌توان با پر کردن تمام فضای موجود با سلول خورشیدی محدوده ی عملکرد این سیستم را تا 10 کیلومتر افزایش داد. 

گسترش فناوری انرژی بادی به کمک برج های بلند بتنی

در منطقه ی بادخیز  که جبهه ی شرق از رشته کوه راکی تا جنوب دریاچه ی بزرگ می پیماید سپس دور آرکانزاس گشته و تا جنوب تگزاس کشیده می شود؛ پتانسیل نصب توربین بادی با ارتفاع 80 متر بالای زمین وجود دارد. اما سرتران- استاد مهندسی عمران دانشکده ی مهندسی دانشگاه ایالتی آیووا گفت: «به نقشه های دیگر نگاه کنید." " با توجه به مطالعات انجام شده توسط آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر وزارت انرژی ایالات متحده، نقشه ی دیگر هنگامی است که توربین ها 140 متر (حدود 459 فوت) از زمین خارج می شوند به جنوب شرقی گسترش می یابند، در اطراف آپالاچی ها حرکت کرده و بخش هایی از شمال شرقی را پوشش می دهند." سرتراران گفت: " توربو برج های بلندتر می توانند تولید انرژی باد را در تمام 50 ایالت، از جمله در جنوب شرقی انجام دهند." باد در ارتفاعات بالاتر، به طور کلی، قوی تر و سازگارتر است، حتی در مناطق غنی از باد مانند آیووا و تگزاس. سرتران گفت در واقع، افزایش 20 متر (در حدود 66 فوت) در ارتفاع برج باعث افزایش 10 درصدی در تولید انرژی می شود. سرتران برای دستیابی به برج هایی با این ارتفاع پیشرو توسعه ی تکنولوژی برج های جدید بتنی شد.

او این تکنولوژی را Hexcrete می نامد، که همچنین می تواند با فن آوری لوله های فولادی برای ایجاد برج های توربین بادی ترکیبی ادغام شود. ایده ی اصلی Hexcrete این است که از پانل های پیش ساخته و ستون های ساخته شده با بتن هایی با مقاومت بالا یا فوق العاده بالا استفاده می کند. این پانل ها و ستون ها بتنی را می توان در اندازه هایی که  برای بارگیری بر روی کامیون ها آسان باشد ساخت. آن ها به وسیله ی کابل به هم متصل می شوند تا سلول های شش گوشه را شکل دهند. یک جرثقیل می تواند سلول ها را به شکل برج های 140 متری درآورد تا انرژی بسیاری از باد جذب شود. سرتران یک مطالعه ی 18 ماهه را با حمایت 1 میلیون دلاری آمریکا روی این تکنولوژی تکمیل کرد و بعد از نتیجه های مثبت، اقدامات اقتصادی و آزمایشگاهی سرتران و همکارانش، با مشارکت یک واحد صنعتی موفق به ساخت اولین برج بتنی از این نوع شد. با برآوردهای مالی سرتران اعلام کرد که برای ساخت هر برج بتنی نزدیک به یک سال زمان لازم بوده و این تکنولوژی حتی قادر به بهره برداری در سرزمین های جنوبی نیز هست. 

ساخت توربین بادی الهام گرفته از درختان

به پیشنهاد انجمن انرژی بادی آمریکا با 583000 توربین بادی ساحلی، می توان انرژی الکتریکی مورد نیاز کل ایالات متحده را تامین کرد. اما توربین ها را خیلی کم میتوان رنگی یا از نظر ظاهر  زیبا دانست و قطعا این توربین ها وسیله ای نیستند که تعداد زیادی از افراد بخواهند آن ها را در حیاطشان داشته باشند. نوع جدید توربین بادی، درختان مصنوعی متشکل از توربین های کوچک به شکل برگ هستند که آن ها را از سایر توربین ها متمایز می کنند. درخت بادی توسط یک شرکت فرانسوی به نام New Wind ساخته شده است که دارای 54 آیروبرگ سبز رنگ چرخان است و هریک از آن ها به ارتفاع بیش از 3 فوت می باشند. این برگ ها به گونه ای ساخته شده اند که دارای انحنا بوده و حتی نسیم نیز می تواند موجب چرخش آن ها حول محور عمودی شان گردد. متاسفانه اغلب توربین های بادی، زمانی شروع به کار می کنند که سرعت وزش باد 9 تا 11 مایل در ساعت باشد در حالی که آیروبرگ ها این قابلیت را دارند که در سرعت های پایین وزش باد، به کمی 4.5 مایل در ساعت، شروع به کار و تولید برق کنند. ماکزیمم ظرفیت تولید برق از هر یک این برگ ها 100 وات است که ظرفیت کل، معادل 5400 وات را به یک درخت می دهد. یکی از نمایندگان New Wind می گوید که این دستگاه به طور میانگین بین 1000 تا 2000 کیلووات ساعت انرژی الکتریکی در سال تولید می کنند. با توجه به اینکه به طور متوسط، مصرف کنندگان مسکونی در ایالات متحده در سال 2014، 10.932 کیلووات ساعت، مصرف انرژی الکتریکی داشتند، در نتیجه درخت بادی می تواند تقریبا تا 18 درصد از برق سالانه خانوار آمریکایی را تامین کند. یک درخت بادی که حدودا 30 فوت ارتفاع دارد، به جای تغذیه ی برق به یک شبکه بزرگ تر، به منظور تولید برق برای عملکرد فردی طراحی شده است، در عوض، آن را به طور مستقیم به یک خانه یا سیستم مشخصی متصل می کند که بسیار شبیه به یک پنل خورشیدی است. از آنجا که می توان آن ها را در مجاورت محل مصرف نصب کرد، انرژی الکتریکی کمتری از بین می رود، چراکه تلفات شبکه ی انتقال بسیار ناچیز می‌شود. طراحی این درخت بادی متاسفانه به گونه ای است که نمی توان یک جنگل از آن ها داشت اما یک درخت تنها می تواند به عنوان یک ایستگاه شارژ، برای تامین مصارف شخصی، تامین شارژ دوچرخه یا اتومبیل استفاده شود. New Wind تا کنون 7 درخت بادی را در آلمان، سوییس و فرانسه نصب کرده است. این نمونه های اولیه به شهرها و سازمان های حرفه ای فروخته شدند. انتظار می رود مدل کوچکتری از این دختر بادی برای کاربران فردی تا سال 2018، در دسترس باشد. در حال حاضر هزینه هر درخت بادی 55.350 دلار است. در حال حاضر این شرکت تلاش می کند تا درختان کارآمدتری با هزینه ی کلی پایین تری ارائه دهد. اگر محصول در نهایت به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد، درخت بادی یک مفهوم کاملا جدید به مفهوم انرژی سبز می دهند.