به گزارش تجارت نیوز، در شرایطی که جهان با افزایش تقاضا برای انرژی، تغییرات اقلیمی و کاهش منابع سوختهای فسیلی روبهرو است، پژوهشگران و مخترعان در نقاط مختلف دنیا به دنبال راهکارهای نوآورانه برای تولید برق هستند. یکی از جالبترین این ایدهها در ژاپن شکل گرفته است؛ جایی که یک طراح صنعتی با استفاده از خاک، کمپوست و واکنشهای طبیعی میان فلزات، موفق به تولید جریان الکتریکی شده است. اگرچه میزان برق تولیدی این فناوری هنوز با نیروگاههای متعارف قابل مقایسه نیست، اما کارشناسان معتقدند چنین ایدههایی میتوانند در آینده بخشی از نیازهای انرژی تجهیزات کممصرف را تأمین کرده و در مواقع بحران و بلایای طبیعی کاربردهای فراوانی داشته باشند. تولید برق از خاک؛ ایدهای متفاوت برای آینده انرژی
در شهر کوهستانی هیتاچی-اوتا در ژاپن، گلخانهای شیشهای با نام «کو-آن» شبها منظرهای متفاوت ایجاد میکند. این گلخانه با نور صدها چراغ LED روشن میشود، اما نکته جالب این است که برق مورد نیاز آن نه از شبکه برق، بلکه از خاک و کمپوست تأمین میشود.
ساتوشی ناکاگاوا، طراح و مدیرعامل شرکت Tripod Design، سالها روی فناوری استخراج انرژی از مواد طبیعی کار کرده است. او معتقد است با نزدیک شدن جمعیت جهان به حدود ۱۰ میلیارد نفر، مسئله تأمین انرژی به اندازه امنیت غذایی اهمیت پیدا خواهد کرد و بشر ناچار است از منابع جدید برای تولید برق استفاده کند.
به گفته این مهندس ۷۲ ساله، هدف اصلی او تنها ساخت یک فناوری جدید نیست، بلکه میخواهد مردم بتوانند حتی با استفاده از خاک اطراف محل زندگی خود، بخشی از برق مورد نیازشان را تولید کنند.
فناوری برداشت ریزانرژی چگونه کار میکند؟
ناکاگاوا فناوری خود را «جمعآوری ریزنیرو» یا Micro Power Collection (MPC) مینامد. اساس این فناوری بر همان اصل علمی استوار است که بیش از دو قرن پیش در نخستین باتری جهان توسط الساندرو ولتا معرفی شد.
در این روش، دو فلز متفاوت مانند مس و روی داخل محیطی مرطوب قرار میگیرند. وجود رطوبت و یونهای موجود در خاک، کمپوست یا حتی مواد غذایی، باعث ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی میشود و جریان بسیار ضعیفی از برق تولید میکند. اگرچه توان هر واحد بسیار اندک است، اما با اتصال تعداد زیادی از این سلولها میتوان برق قابل استفاده تولید کرد.
به گفته ناکاگاوا، این فناوری تنها به خاک محدود نمیشود و امکان استخراج انرژی از مواد مختلفی مانند شراب، نان، مواد آلی و سایر ترکیبات مرطوب نیز وجود دارد. روشن شدن گلخانه با ۱۵۰۰ جعبه خاک
گلخانه «کو-آن» نمونه عملی این فناوری به شمار میرود. برق مورد نیاز این مجموعه از طریق حدود ۱۵۰۰ جعبه چوبی حاوی خاک و کمپوست تأمین میشود و انرژی تولیدشده توان روشن کردن حدود ۸۰۰ چراغ LED را دارد.
نور ملایم این چراغها در شب جلوهای متفاوت به گلخانه میبخشد و همین موضوع باعث شده بسیاری از بازدیدکنندگان علاوه بر جنبه علمی، از زیبایی بصری پروژه نیز استقبال کنند.
در فاصله کمی از این گلخانه، پروژه دیگری با نام «لو-آن» قرار دارد که سال گذشته راهاندازی شد. در این مجموعه حدود ۲۰۰۰ استوانه پلاستیکی حاوی خاک و کمپوست مورد استفاده قرار گرفته و مجموع توان خروجی آن به حدود ۱۰۰ وات میرسد؛ توانی که برای روشن کردن وسایلی مانند یک پلوپز برقی و تعدادی وسیله الکترونیکی کممصرف کافی است.
کاربردهای احتمالی فناوری تولید برق از خاک
اگرچه توان تولیدی این سیستم پایین است، اما ناکاگاوا معتقد است کاربردهای آن بسیار گسترده خواهد بود. به عنوان نمونه، این فناوری میتواند در مناطقی که دسترسی به برق وجود ندارد یا پس از وقوع زلزله، سیل، طوفان و سایر بلایای طبیعی مورد استفاده قرار گیرد.
همچنین بسیاری از تجهیزات هوشمند امروزی مانند حسگرهای کشاورزی، سامانههای پایش رودخانهها، دستگاههای هشدار رانش زمین، سنسورهای تشخیص آفات، تجهیزات پایش محیط زیست و حتی برخی سامانههای امنیتی به انرژی بسیار کمی نیاز دارند. برق تولیدشده از خاک میتواند بدون نیاز به باتری یا اتصال به شبکه برق، انرژی این تجهیزات را تأمین کند.
یکی دیگر از مزیتهای این فناوری آن است که پس از نصب، هیچگونه دیاکسیدکربنی تولید نمیکند و برخلاف انرژی خورشیدی یا بادی، عملکرد آن وابسته به تابش خورشید یا سرعت باد نیست. همین ویژگی میتواند آن را به گزینهای مناسب برای برخی کاربردهای خاص تبدیل کند. ترکیب فناوری و هنر
ناکاگاوا تنها به جنبه مهندسی پروژه بسنده نکرده و تلاش کرده است فناوری خود را با هنر نیز تلفیق کند. او مجموعهای از سازههای نورانی طراحی کرده که با قرار گرفتن در خاک، شبها مانند کرمهای شبتاب میدرخشند و جلوهای زیبا در طبیعت ایجاد میکنند.
همچنین نمونه اولیه وسیلهای با عنوان «گره مستقل» طراحی شده که ظاهری شبیه پایههای کنار خیابان دارد و با استفاده از انرژی تولیدشده از خاک، امکان برقراری ارتباط داده با ماهواره را فراهم میکند.
این آثار علاوه بر نمایش قابلیتهای فناوری، توجه هنرمندان و علاقهمندان به طراحی صنعتی را نیز به خود جلب کرده است. نظر کارشناسان درباره این فناوری
با وجود استقبال از ایده ناکاگاوا، بسیاری از متخصصان مهندسی نسبت به کاربرد گسترده آن دیدگاه محتاطانهای دارند.
ماسایوکی ناکائو، استاد بازنشسته مهندسی دانشگاه توکیو، معتقد است توان خروجی این فناوری در مقایسه با باتریهای معمولی یا باتری خودرو بسیار پایین است و در شرایط فعلی نمیتواند جایگزین منابع اصلی تولید انرژی شود.
با این حال، او تأکید میکند ارزش اصلی پروژه ناکاگاوا تنها در میزان برق تولیدی نیست، بلکه این فناوری نگاه تازهای به مفهوم انرژی ایجاد کرده است.
به گفته این استاد دانشگاه، نورهایی که از دل خاک تولید میشوند تأثیر احساسی عمیقی بر مخاطبان میگذارند و نشان میدهند که حتی سادهترین عناصر طبیعت نیز میتوانند منبع تولید انرژی باشند. آینده انرژی با فناوریهای کوچک اما هوشمند
ناکاگاوا در پاسخ به انتقادها میگوید نباید این فناوری را با نیروگاهها یا باتریهای بزرگ مقایسه کرد، زیرا فلسفه اصلی آن تولید «ریزانرژی» است.
او معتقد است همانگونه که تجهیزات الکترونیکی هر روز کوچکتر و کممصرفتر میشوند، منابع تولید انرژی نیز باید متناسب با نیاز آنها توسعه یابند.
به باور این طراح ژاپنی، آینده صنعت انرژی تنها به یک فناوری وابسته نخواهد بود، بلکه ترکیبی از انرژی خورشیدی، بادی، زمینگرمایی، زیستتوده، فناوریهای برداشت انرژی و سامانههای ذخیرهسازی میتواند امنیت انرژی جهان را تضمین کند.
او تأکید میکند که اگرچه برق تولیدشده از خاک امروز اندک به نظر میرسد، اما همین فناوری در کنار سایر منابع تجدیدپذیر میتواند نقش مهمی در توسعه شهرهای هوشمند، اینترنت اشیا، سامانههای پایش محیط زیست و تجهیزات مستقل از شبکه برق ایفا کند.
پروژه تولید برق از خاک در ژاپن نشان میدهد نوآوری همیشه به معنای ساخت نیروگاههای عظیم یا فناوریهای پیچیده نیست. گاهی یک ایده ساده میتواند نگاه ما را نسبت به منابع انرژی تغییر دهد. اگرچه فناوری برداشت ریزانرژی هنوز توان رقابت با روشهای متداول تولید برق را ندارد، اما قابلیت تأمین انرژی تجهیزات کممصرف، عملکرد مستقل از شرایط آبوهوایی، تولید نکردن دیاکسیدکربن و امکان استفاده در شرایط اضطراری، آن را به گزینهای امیدوارکننده برای آینده تبدیل کرده است. بسیاری از کارشناسان معتقدند مسیر تحول صنعت انرژی از مجموعهای از فناوریهای کوچک اما هوشمند خواهد گذشت و ایدههایی مانند استخراج برق از خاک میتوانند بخشی از این آینده را شکل دهند.
