چگونه از آب كره بگیریم

شاید عجیب‌ترین خبری كه می‌توان در مورد كمپانی «لاكهید مارتین»، این غول صنایع هوا و فضا شنید این باشد كه این اواخر مدیران و برنامه‌ریزان این كمپانی علاقه شدیدی به لوله‌كشی پیدا كرده‌اند. در واقع لاكهید مارتین در 12 ماه گذشته مهندسانش را وادار كرده است كه طرح‌های مختلف ساخت یك لوله بسیار دراز از جنس فایبرگلاس را به دقت مورد بررسی قرار دهند. البته همانطور كه از لاكهید مارتین انتظار می‌رود به هیچ وجه پای یك لوله معمولی در میان نیست. در واقع این لوله بخشی از تكنولوژی جدیدی است موسوم به «تبدیل انرژی حرارتی اقیانوس» (OTEC). این منبع انرژی پاك و تجدیدپذیر می‌تواند بسیاری از اقتصادهای جهان را از شر وابستگی‌شان به نفت برهاند. رابرت كوهن (R.Cohen)، رئیس برنامه انرژی حرارتی اقیانوسی فدرال ایالات متحده در این‌باره می‌گوید «این منبع می‌تواند به بزرگ‌ترین منبع انرژی تجدیدپذیر در جهان تبدیل شود.» با توجه به افزایش سرسام‌آور بهای سوخت‌های فسیلی در سراسر جهان، كمپانی‌های خصوصی بسیاری از‌ هاوایی گرفته تا ژاپن برای ساخت نیروگاه‌های OTEC تجاری، وارد رقابتی تمام عیار شده‌اند. كلك كار در مورد این نیروگاه‌ها استفاده كردن از اختلاف دمای آب در سطح و عمق اقیانوس است. روش كار به این شكل است: نخست مایعی با دمای جوش پایین مثل آمونیك یا مخلوط آب با آمونیاك توسط آب گرم سطح اقیانوس گرم می‌شود. زمانی كه این «مایع كار» بجوشد، در نتیجه گاز به وجود آمده فشار كافی برای به حركت در آوردن پره‌های توربین را فراهم خواهد كرد. در مرحله بعد این توربین ژنراتوری را به حركت درمی‌آورد كه برق تولید می‌كند. تا اینجای كار همه چیز درست شبیه یك نیروگاه حرارتی است. در چنین نیروگاهی مایع كار كه به گاز تبدیل شده است باید با استفاده از یك منبع سرد دوباره به شكل مایع و سپس گاز پرفشار درآید تا بتواند توربین را بچرخاند. در نیروگاه OTEC این گاز با عبور از میان آب سرد اعماق اقیانوس كه از طریق لوله‌های فایبرگلاس غول‌آسایی به بالا پمپ می‌شود، سرد خواهد شد. لوله‌های غول‌آسایی كه قطرشان به 27 متر و طول‌شان به 1000 متر می‌رسد، می‌توانند آب را با دبی 1000 تن بر ثانیه بالا بكشند. وقتی گاز دوباره به حالت مایع چكالیده شد می‌تواند دوباره به گاز تبدیل شود و توربین را بچرخاند. آب اعماق اقیانوس نیز دوباره به اقیانوس برمی‌گردد. به گفته كوهن «این درست مثل یك نیروگاه حرارتی معمولی است كه در آن از سوزاندن ذغال سنگ برای تولید بخار استفاده می‌شود.»

ایده استفاده از لایه‌های دمایی متفاوت در اقیانوس برای تولید الكتریسیته نخستین‌بار در سال 1881 و توسط ژاك دی آرسونوال (J.d’Arsonval)، فیزیكدان فرانسوی مطرح شد اما تا زمان بحران نفتی دهه 1970 این ایده چندان مورد توجه قرار نگرفت. در سال 1979 یكی از شركای دولتی كمپانی لاكهید مارتین لوله‌ای را از یك شناور در آب‌های ساحلی ‌هاوایی به آب انداخت كه بخشی از یك سیستم تولید برق OTEC 50 كیلوواتی بود. دو سال بعد گروهی از متخصصان ژاپنی در آب‌های اطراف جزیره «نائورا» در اقیانوس آرام جنوبی، نیروگاهی آزمایشی برپا كردند كه می‌توانست 120 كیلووات برق تولید كند. با ظاهر شدن نخستین بارقه‌های امید در زمینه ساخت عملی این نیروگاه‌ها، وزارت انرژی ایالات متحده برنامه‌ریزی برای احداث یك نیروگاه اقیانوسی 40 مگاواتی آزمایشی در‌ هاوایی را آغاز كرد. اما در سال 1981 بودجه‌های مربوط به توسعه تكنولوژی‌های حرارتی اقیانوسی رو به كاهش گذاشت. تا اینكه در سال 1995 با توجه به كاهش شدید بهای نفت و رسیدن به قیمت كمتر از 20 دلار به ازای هر بشكه، این بودجه‌ها به كلی قطع شدند. اما افزایش دوباره و افسار گسیخته بهای سوخت در سال‌های اخیر باعث شد تا یك بار دیگر این تكنولوژی بكر و دست نخورده در كانون توجه قرار بگیرد. در ماه سپتامبر گذشته وزارت انرژی ایالات متحده برای نخستین‌بار در طول بیش از یك دهه گذشته، كمك هزینه‌ای برای توسعه انرژی حرارتی اقیانوس تخصیص داد كه این كمك 600 هزار دلار به كمپانی لاكهید مارتین اعطا شد تا برای ساخت نسل جدیدی از لوله‌های آب سرد مورد استفاده قرار گیرد. كوهن معتقد است كه این طرح سرانجام می‌تواند به ساخت نیروگاه‌های OTEC 500 مگاواتی شناوری منجر شود كه الكتریسته تولیدی‌شان را از طریق كابل‌های زیردریایی به شبكه برق سراسری ساحلی ارسال خواهند كرد.

نخستین هدف لاكهید مارتین در این طرح برپایی و راه‌اندازی یك نمونه آزمایشی از چنین نیروگاهی است. این كمپانی برای این کار در نظر دارد با همكاری شركت مهندسی اقیانوسی ماكایی در ‌هاوایی، یك نیروگاه آزمایشی 10 تا 20 مگاواتی بسازد كه به احتمال فراوان در آب‌های ساحلی‌ هاوایی نصب خواهد شد و امید آن می‌رود كه كار ساخت این نیروگاه ظرف 5 تا 6 سال آینده به پایان برسد. این نیروگاه كه لوله آب سرد آن 4 متر قطر و 1000 متر عرض خواهد داشت از طریق كابل‌های زیردریایی، شبكه برق سراسری جزیره وایومانالو در ‌هاوایی را تغذیه خواهد كرد. در حالی كه كمپانی لاكهید مارتین برای ساخت این تاسیسات آزمایشی‌اش دست به كار شده است اما به نظر می‌رسد نیروگاه اقیانوسی ارتش ایالات متحده زودتر از آن حاضر شود و در مدار شبكه سراسری قرار گیرد. كمپانی OCEES International واقع در هونولولو، در مراحل پایانی طراحی این نیروگاه حرارتی قرار دارد كه در جزیره «دیه‌گو گارسیا» در اقیانوس هند نصب خواهد شد. این جزیره میزبان یكی از بزرگ‌ترین پایگاه‌های نظامی ارتش ایالات متحده به شمار می‌رود. بر اساس برنامه این نیروگاه آزمایشی علاوه بر 8 مگاواتی كه در اختیار شبكه برق جزیره قرار خواهد داد، برق لازم برای تجهیزات نمك‌زدایی و آب شیرین كن جزیره با توان 25/1 میلیون گالن آب در روز را نیز فراهم می‌كند.

مقامات OCEES International می‌گویند این نیروگاه تا پایان سال 2011 به بهره‌برداری خواهد رسید. در حال حاضر تمام برق مصرفی جزیره دیه‌گو گارسیا توسط سوخت دیزل تامین می‌شود و فرماندهان این پایگاه استفاده از انرژی حرارتی اقیانوس را به نوعی استقلال انرژی برای این جزیره تلقی می‌كنند. هری جكسون (H.Jackson)، از مدیران كمپانی OCEES International در این‌باره می‌گوید «در واقع این یك پایگاه نظامی استراتژیك در دل اقیانوس هند است و آنها به هیچ‌وجه دوست ندارند كه به لحاظ تامین انرژی وابسته به دیگران باشند.» بیل تیلور (B.Taylor)، رئیس اداره انرژی ساحلی نیروی دریای ایالات متحده در این‌باره می‌گوید «به عقیده من نیروگاه‌های OTEC این توانایی را دارد كه بسیار سریع‌تر از شناورهای امواج یا نیروگاه‌های جزر و مدی، برق تولید كند. برای تولید 8 تا 10 مگاوات برق باید از تعداد زیادی شناور استفاده كرد. با اینكه ما تمام این روش‌ها را مدنظر قرار می‌دهیم اما بیشتر به نیروگاه‌های OTEC امید بسته‌ایم.»

با وجود تمام این امیدواری‌ها هر دو تیم چه لاكهید مارتین و چه كمپانی OCEES International هنوز مشكلات بسیاری از جمله چگونگی اتصال سكوهای شناور به خطوط برق ثابت زیردریای را پیش روی‌شان می‌بینند كه بی‌شك حل آنها دشوار خواهد بود. علاوه بر این، مبدل‌های حرارتی باید به‌گونه‌ای طراحی و ساخته شوند كه از انباشت بیش از حد خزه‌ها و بارناكل‌ها و دیگر موجودات دریایی روی آنها كه باعث افزایش وزن سیستم خواهد شد جلوگیری كنند. اگر این نیروگاه‌های آزمایشی عملكرد موفقی داشته باشند ساخت نیروگاه‌هایی در مقیاس بزرگ‌تر می‌تواند معادله انرژی را در هاوایی دگرگون كند، جایی كه در حال حاضر نزدیك به 77 درصد از برق آن با تكیه بر سوخت‌های فسیلی تولید می‌شود. رب بلینگر (R.Bellinger)، از كمپانی ماكایی-شزیك لاكهید مارتین در پروژه ساخت نیروگاه اقیانوسی آزمایشی- در این‌باره می‌گوید «اگر ما بتوانیم این نیروگاه‌ها را به سطح تولید 100 مگاوات برسانیم، OTEC در ایالت ما و دیگر نقاط جهان نقشی كلیدی در زمینه انرژی ایفا خواهد كرد. اما بالا بردن مقیاس این نیروگاه‌ها تا چنین میزان قابل توجهی به هیج وجه كار ساده‌ای نیست. یك نیروگاه 100مگاواتی باید لوله‌ای به قطر 10 متر و طول 1000 متر داشته باشد كه ساخت چنین لوله‌ای چالشی دشوار در مهندسی به شمار می‌رود. در واقع باید چنین لوله غول‌آسایی را به صورت عمودی معلق نگه داشت. این لوله تحت تنش‌ها و كرنش‌های شدیدی قرار می‌گیرد كه از جریان آب و حركت كل سكو در سطح آب ناشی می‌شود. گیر انداختن و نصب این لوله نیز مصیبتی است كه پس از ساختنش باید با آن دست به گریبان شویم.»

طراحی‌هایی بسیار كوچك‌تر از آنچه لاكهید مارتین سودای ساختنش را در سر دارد پیش از این به مشكل برخورده‌اند. در سال 2003 مهندسان هندی یك نیروگاه حرارتی اقیانوسی یك مگاواتی ساختند كه طول لوله آب سرد آن به 800 متر می‌رسید. وقتی هندی‌ها تلاش كردند كه این لوله را از عرشه شناوری در سواحل بنگال در اقیانوس فرو برند، لوله از قلاب‌ها رها شد و تا عمق 1100 متر اقیانوس پایین رفت. تلاش هندی‌ها در سال بعد و با یك لوله جدید هم به نتیجه بهتری منجر نشد و این یكی هم در اعماق اقیانوس مدفون ماند. سوبرامانیان كاتهیرولی (S.Kathiroli)، مدیر موسسه تكنولوژی اقیانوسی هند در این‌باره می‌گوید «هر دو بار در سیتم قلاب‌ها و ماشین بكسل مشكلاتی به وجود آمد كه باعث شد لوله از بندهای نگهدارنده رها شود به قعر دریا رود. من فكر نمی‌كنم كه با دانش فعلی‌مان هرگز بتوانیم موفق به ساخت نیروگاه‌هایی با ظرفیت بیش از 5 تا 10 مگاوات شویم.» با این حال اگر OTEC بتواند اثر چشمگیری در بازار انرژی‌های سبز بگذارد.

تماشاخانه

ماجرای مالیات بر عایدی سرمایه چیست؟/ ببینید وقتی قانون تصویب شود چقدر باید مالیات بدهید؟ (فیلم)

چه بلایی سر ارس آمده است؟/ وضعیت بد پلنگی که در معرض انقراض است (فیلم)

فیلم های دیگر