تا همین اواخر، منبع اصلی انرژی های تجدیدپذیر، عمدتا نیروگاه های آبی و بادی بوده اند. اما پیشرفت های جدید در فن آوری صفحه خورشیدی ، که به آنها امکان تولید نیرو حتی در شرایط ابری را می دهد، اصلی ترین محدودیت تامین انرژی توسط صفحات خورشیدی مرتفع شده است. بنابراین اخیرا شاهد افزایش اقبال میزان استفاده از انرژی خورشیدی هستیم.

به عنوان مثال ، در انگلیس ، در 12 ماه گذشته بیش از 12 گیگاوات انرژی خورشیدی به شبکه برق اضافه شده است که این معادل کل انرژی تامینی از یک نیروگاه با سوخت زغال سنگ است. در سراسر جهان، میزان تولید انرژی خورشیدی در سال گذشته 50 درصد رشد کرده است. محققان در بسیاری از کشورها در حال کار بر روی سلول های فتوولتائیک جدید هستند که می توانند روی ورق های قابل انعطاف چاپ شوند که خود می توانند هزینه های تولید صفحات خورشیدی را بیش از پیش کاهش دهند.

اما اتصال این تولیدکنندگان انرژی جدید به شبکه های موجود ساده نخواهد بود. واتسون می گوید: "یکی از چالش های بزرگ استقرار این منابع تجدیدپذیر، تأثیری است که می توانند بر روی سیستم داشته باشند." انرژی باد و خورشید وابستگی زیادی به آب و هوا دارند. مثلا تولید انرژی خورشیدی در شب عملا متوقف میشود. به این معنی که آنها الزاماً قسمت عمده ای از برق خود را در مواقعی که اوج تقاضا وجود دارد تولید نمی کنند.

به گفته رابرت آرمسترانگ ، مدیر انستیتوی فناوری انرژی ماساچوست، این امر محدودیت هایی را در میزان انرژی تجدیدپذیر می تواند ایجاد کند. مدل های آرمسترانگ نشان می دهد که بدون ذخیره انرژی فقط حدود 10% از انرژی ما می تواند از طریق خورشید تأمین شود.

اکثر کشورها در حال حاضر با ذخیره منابع تولید انرژی، این مسئله را حل می کنند. این بدان معنی است که نیروگاه های هسته ای ، گازی و حتی ذغال سنگی بیکار نشسته و یا در سطح پایین کار می کنند ، اما در صورت افت باد یا هنگامی که خورشید غروب میکند، آماده افزایش تولید هستند. این یک فرآیند هیبریدی است که اخیرا به نوعی دیگر حتی در انواع خودروها بجای استفاده صرفا از سوخت فسیلی استفاده می شود.

یک راه حل برای این بزرگتر کردن شبکه هایی است که برق را توزیع می کنند - به اصطلاح "ابر شبکه ها". ایده اصلی آن است که اگر انرژی در منطقه وسیع تری تقسیم شود ، احتمال تابش خورشید یا وزش باد شانس بیشتری برای تولید انرژی ایجاد میکند.

این طرح ها شبکه های انرژی چندین کشور را به یکدیگر متصل می کنند تا برق بین ملت ها تقسیم شود. چندین دهه است که پیشنهادات ابرشبکه اروپایی و ایالات متحده مطرح شده است. اخیراً حتی درخواست شبکه جهانی انرژی نیز مطرح شده است - ایده ای که از شبکه دولتی چین ، سازمان توسعه و همکاری اتصال جهانی انرژی، پشتیبانی شده است.

در حال حاضر تلاشهایی در این راستا انجام شده است. انگلیس در حال ایجاد اتصالات جدید در زیر آب به شبکه های انرژی در فرانسه ، بلژیک ، دانمارک ، ایرلند و نروژ با ظرفیت واردات یا صادرات حداکثر 11 گیگاوات برق است. همچنین اقداماتی در جهت ساخت یک ابر شبکه آسیایی که ژاپن ، روسیه ، چین ، مغولستان و کره جنوبی را بهم متصل کند انجام شده است.

کسنیا لتووا ، مدیر پروژه ابرشبکه آسیا در موسسه علوم و فناوری Skoltech در روسیه ، می گوید: "انتقال برق از مناطقی که کمترین نیاز به آن دارند به بیشترین نیاز به آن کمک می کند تا منافع اقتصادی قابل توجهی ایجاد شود. در کشورهایی مانند ژاپن و کره جنوبی ، بیشترین بار فصلی به دلیل استفاده گسترده از تهویه هوا در تابستان اتفاق می افتد. در خاور دور روسیه و سیبری این دوره کمترین تقاضای برق است. "

استفاده از ظرفیت های بیش از حد کشورهای همسایه می تواند به کاهش هزینه های ساخت پروژه های جدید انرژی کمک کند. به عنوان مثال ، برنامه هایی برای توسعه نیروگاه های برق بادی و خورشیدی در مقیاس بزرگ در صحرای گوبی مغولی و در مناطق شمالی چین وجود دارد. این مناطق کم جمعیت هستند اما اجازه صادرات انرژی اضافی تولید شده می تواند درآمد قابل توجهی به همراه داشته باشد.

یانوش بیالک ، مدیر مرکز سیستم های انرژی در موسسه علوم و فناوری Skoltech می گوید: "مشکل هزینه ساخت چنین شبکه ای است." انتقال برق در مسافت های طولانی می تواند ناکارآمد باشد و بسیاری از کشورها برای مقابله با این امر نیاز به به روزرسانی خطوط برق خود دارند. بیالک می گوید: "ملاحظات سیاسی نیز وجود دارد." "هرگونه خرابی ، یا حمله به شبکه جهانی می تواند عواقب بسیار جدی تهدید کننده امنیت تامین در بسیاری از کشورها داشته باشد."

ترجمه شده توسط دپارتمان علوم مهندسی شعبه مرکزی مجتمع فنی تهران-سعادت آباد

منبع:

https://www.bbc.com/future/article/20170313-the-biggest-energy-challenges-facing-humanity