مجید جویا: اگر شاهد یک طوفان وحشتناک یا تندباد اقیانوسی بوده باشید، دیگر کار ساده‌ای نخواهد بود باور کردن این که انسان می‌تواند در نیروهای قدرتمند طبیعی که مسبب این صحنه‌های وحشتناک بوده‌اند، تغییری ایجاد کند. ولی این ادعای تحریک برانگیز یک فیزیک‌دان است که به محاسبات خود در این زمینه اطمینان دارد.
به گزارش نیوساینتیست، الکس کلایدن از انستیتوی بیوژئوشیمی مکس پلانک در جنای آلمان در بررسی‌های خود چنین نتیجه گرفته که این فرض اولیه که منابع انرژی مانند باد و موج کاملا تجدیدپذیر هستند، اشتباه است. به گفته وی، در صورتی که مزارع بادی کافی بسازید تا جایگزین سوخت‌های فسیلی شوند، دچار کاهش جدی در انرژی موجود در جو خواهیم شد که از جمله تبعات آن تغییر شدید آب‌وهوا خواهد بود.
کلایدن می‌گوید که تلاش‌ها برای تامین بخش بزرگی از انرژی مورد نیاز ما از طریق باد و امواج، بخش چشمگیری از انرژی قابل استفاده ناشی از تابش خورشید را مصرف خواهد کرد. به عقیده وی، ما در عمل منابع انرژی سبز را خالی خواهیم کرد. استدلال وی بر قوانین ترمودینامیک مبتنی است، که بر اساس آنها، نمی‌توان از تمام انرژی خورشیدی که به زمین می‌رسد برای تولید انرژی مفید برای بشر استفاده کرد.
هنگامی که انرژی خورشید به اتمسفر ما می‌رسد، قسمتی از آن بادها و امواج اقیانوسی را به حرکت در می‌آورد، آب را از زمین تبخیر میکند و آن را به ارتفاعات بالا می‌برد. بخش عمده‌ای از باقیمانده انرژی تبدیل به گرما میشود که نمی‌توان از آن استفاده کرد.
در حال حاضر، انسان‌ها تنها یک بخش از 10 هزار بخش مجموع انرژی را که از خورشید به زمین می‌رسد، استفاده می‌کنند، یعنی یک‌صدم درصد! ولی به گفته کلایدن این نسبت نباید ما را اغفال کند. برعکس، ما باید این را در نظر بگیریم که چقدر از انرژی قابل استفاده (که در ترمودینامیک، انرژی «آزاد» نامیده میشود) در کل سیستم در دسترس است، و تاثیر خود را بر آن محاسبه کنیم.
کلایدن در مقاله‌ای که در ژورنال تعاملات فلسفی انجمن سلطنتی منشتر شده، حساب کرده که انسان‌ها در حال حاضر 47 تراوات انرژی (هر ترا برابر هزار میلیارد است) مصرف می‌کنند که عمده آن از سوزاندن سوخت‌های فسیلی و کشت گیاهان به دست آمده است. این میزان، تقریبا متناظر با 5 الی 10 درصد از کل انرژی آزاد تولید شده توسط سیستم زمین است.
وی می‌گوید: «تعیین درصد دقیق برای این قسمت، کار ساده‌ای نیست. ولی ما قطعا بیش از تمام فرایندهای زمین‌شناختی از انرژی آزاد استفاده می‌کنیم». به عبارت دیگر، ما در مقابل مجموع زمین‌لرزه‌ها، آتشفشان‌ها و حرکت صفحات زمین‌شناختی، تاثیر بزرگ‌تری بر تعادل انرژی زمین داریم».
هرقدر که این حرف افراطی باشد، ولی باید کاملا جدی گرفته شود. پیتر کاکس که بر روی دینامیک سیستم‌های آب‌وهوایی در دانشگاه اکستر انگلیس تحقیق میکند، می‌گوید: «کلایدن در خط مقدم موج جدیدی از تحقیقات قرار دارد که پاداش احتمالی آن خیلی بزرگ خواهد بود، نظریه ترمودینامیکی سیستم زمین که به ما کمک میکند تا محدودیت‌های استفاده بشر از منابع در دسترس را درک کنیم. در حقیقت، محاسبات کلایدن معنی ژرفی برای تلاش‌های ما در تغییر منابع تامین انرژی دارد».
از 47 تراوات انرژی‌ای که ما استفاده می‌کنیم، تقریبا 17 تراوات آن از سوزاندن سوخت‌های فسیلی میآید. در نتیجه برای جایگزینی آن به ساخت منابع بزرگ انرژی نیاز داریم تا دست کم همین 17 تراوات را تولید کنند و از آنجا که هیچ فناوری‌ای بازده صددرصد ندارد، قسمتی از انرژی آزاد گرفته شده از ژنراتورهای باد و موج، به صورت گرما تلف می‌شوند. در نتیجه با ایجاد مزارع بادی و نیروگاه‌های برق موج‌آبی، ما بخشی از انرژی مفید خورشید را به گرمای غیر قابل استفاده تبدیل می‌کنیم.
کلایدن می‌گوید: «برجا ماندن تاثیرات استفاده مقیاس وسیع از انرژی باد بر جو زمین، اجتناب‌ناپذیر خواهد بود. چون ما تا این حد از انرژی آزاد استفاده می‌کنیم و هر سال هم بر مقدار آن افزوده میشود، منابع ذخیره این انرژی را به پایان خواهیم رساند». به گفته وی، احتمالا اولین جایی که این تاثیر، خود را نشان دهد در داخل همان مزارع باد است، جایی که مقدار انرژی مورد انتظار از این تاسیسات عظیم تامین نمی‌شود و دلیل آن، مصرف شدن منابع انرژی زمین است».
کلایدون با استفاده از یک مدل چرخش جهانی، دریافت که در صورت استفاده بی‌رویه از مزارع بادی و مصرف ذخیره انرژی آزاد، مقدار انرژی که می‌توان استحصال آن را از باد انتظار داشت تا 100 برابر کاهش خواهد یافت. حتی در این صورت هم، به طور نظری بدست آوردن 70 تراوات انرژی از آن امکان‌پذیر خواهد ماند، ولی انجام چنین کاری تبعات خیلی جدی در پی خواهد داشت.
در مدل کلایدن، به رغم این که بیرون کشیدن این میزان از انرژی از جو باعث توقف وزش باد نخواهد شد، ولی بارش نزولات آسمانی، اغتشاشات جوی و مقدار پرتوهای خورشید را که به زمین می‌رسند تغییر خواهد داد. دامنه تغییرات قابل قیاس با تغییرات آب‌وهوایی خواهد بود که در اثر دو برابر شدن غلظت دی‌اکسیدکربن در جو ایجاد شود.
مارتن آمباوم، هواشناس از دانشگاه ردینگ انگلیس، می‌گوید: «این دیدگاهی فریبنده و بالقوه بسیار مهم است. میزان مصرف انرژی از سوی بشر هنگامی که با انرژی آزاد تولید شده در زمین مقایسه شود، خیلی زیاد است. اگر ما از منظر انرژی به قضیه نگاه نکنیم، در آن صورت شاید امکان بالقوه مصرف منابع انرژی طبیعی، ما را گمراه کند».
ولی این امر، به هیچ وجه به معنای پایان انرژیهای تجدیدپذیر نیست. فتوسنتز نیز انرژی آزاد تولید میکند، ولی بدون اتلاف گرما. افزایش سهم گیاهان جذب‌کننده نور، (مثلا از «طریق پروژه‌هایی برای سبز کردن بیابان‌ها») می‌تواند به معنی ذخیره بیشتر انرژیهای آزاد باشد. سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک هم می‌توانند مقدار انرژی آزاد بدست آمده از پرتوهای نور خورشید را افزایش دهند، هرچند هنوز موانع جدی بر سر انجام این کار در مقیاس گسترده وجود دارد.
به گفته کلایدن، در هر حالت ما باید در مورد این اصول بنیادین، خیلی بیشتر و روشن‌تر از گذشته فکر کنیم. «ما زمان سختی را خواهیم داشت تا بتوانیم مهندسینی را که بر روی انرژی باد کار می‌کنند قانع کنیم که محدودیت نهایی، این نیست که بازدهی یک توربین بادی چقدر است، بلکه این است که طبیعت می‌تواند چقدر انرژی مفید تولید کند». آنگونه که کلایدن می‌پندارد، این ایده که ما می‌توانیم مقادیر نامحدودی از انرژیهای تجدیدپذیر را از محیط پیرامون خود استحصال کنیم، به اندازه ایده ماشین حرکت دائم تخیلی است.
آیا برق خورشیدی پاسخ نهایی است؟
صنعت انرژی خورشیدی که به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتواند تاثیر واقعی بگذارد، نیاز به سلول‌های خورشیدی ارزان و کارامد خواهد داشت. بدبختانه، خیلی از کارآمدترین سلول‌های خورشیدی امروزی نیاز به عناصر کمیابی مانند ایندیوم و تلوریوم دارند که منابع جهانی آنها در عرض چند دهه به پایان خواهد رسید.
به گفته کاستوری چاپرا از موسسه فناوری هند در دهلی‌نو، برای این که بتوان از فناوری فتوولتائیک در مقیاس گسترده استفاده کرد، باید از عناصر ارزان‌تر و در دسترس‌تری مانند روی و مس استفاده کرد.
سال گذشته، پژوهشگران آی‌بی‌ام نشان دادند که می‌توان سلول‌های خورشیدی را با استفاده از این عناصر به همراه قلع، گوگرد و عنصر نسبتا کمیاب سلنیوم تولید کنند. این سلول‌های «کَستریت»، در همین مرحله هم کارایی قابل قیاس با سلول‌های خورشیدی موجود در بازار را دارند، و شاید روزی هم بتوان آنها را بدون نیاز به سلنیوم تولید کرد.
ولی حتی اگر در نهایت سلول‌های خورشیدی مانند این، ساخته شده و روانه بازار شوند، باز هم باعث گرمایش زمین می‌شوند. دلیل این امر این است که آنها تنها بخش کوچکی از نوری را که به آنها می‌تابد به برق تبدیل می‌کنند و بخش عمده‌ای نور را جذب و آن را به گرما تبدیل می‌کنند که وارد محیط اطراف میشود. از همین رو، شاید انرژی خورشیدی نیاز به سلول‌هایی داشته باشد که نوری را که استفاده نمیکند بازتاب دهد.
50171
نظر شما