تولید برق از برف! انقلابی جدید در انرژی‌های تجدیدپذیر

محققان ژاپنی در استان آئوموری ژاپن شروع به مطالعه روش‌هایی برای ایجاد برق از برف برای تأمین انرژی پایدار و رفع هرگونه کمبود برق کرده‌اند.

آئوموری شهری زیبا در ژاپن است که در ۷۱۵ کیلومتری شمال توکیو قرار دارد. جدای از جنگل‌های کاج آبی چشم نوازش، این شهر به عنوان یکی از برفی‌ترین مکان‌های روی زمین شناخته می‌شود و  هر سال حدود ۲۵ تا ۲۶ فوت برف دریافت می‌کند. فوت واحد اندازه‌گیری طول برابر ۱۲ اینچ و معادل ۳۰٫۴۸ سانتی‌متر است

سال گذشته برف زیادی در این شهر باریده بود که مقامات محلی مجبور شدند حدود ۴۶ میلیون دلار (۵٫۹ میلیارد ین) را صرف حذف آن از ساختمان‌ها و جاده‌ها کنند. یکی از راه‌های پرهزینه ژاپنی‌ها برای خلاصی از برف زیاد ریختن آنها به دریا است!

این فرآیند ممکن است در ابتدا جالب به نظر برسد، اما زمان، منابع و هزینه زیادی دارد.  محققان یک استارت‌آپ در زمینه فناوری اطلاعات به‌نام “فورته” مستقر در آئوموری و دانشگاه ارتباطات الکترونیکی (UEC، توکیو) راه‌حل جالبی برای این مشکل برف ارائه کرده‌اند.

دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که برف اضافی در استان آئوموری ژاپن می‌تواند برای تولید برق تمیز و مقرون به صرفه استفاده شود. محققان قبلاً آزمایش این ایده را در استخر یک ساختمان مدرسه متروکه آغاز کرده‌اند.

آنها معتقدند رویکردشان ممکن است برای بسیاری از کشورهای اروپایی که در حال حاضر با بحران انرژی در بحبوحه جنگ روسیه و اوکراین مواجه هستند، مفید باشد. اکثر این کشورها در اروپا کمبود برف ندارند و می‌توانند از آن برای تولید انرژی پاک استفاده کنند.

چگونه برف می تواند برق تولید کند؟

دانشمندان ژاپنی در طول مطالعه خود از مقادیر زیادی برف و هوای بیرون برای تأمین انرژی توربین‌هایی که برق تولید می‌کند استفاده خواهند کرد. بدیهی است که هوای بیرون دارای دمای بالایی نسبت به هوای اطراف برف است زیرا مقداری گرما از خورشید دریافت می‌کند!

محققان از لوله‌های حرارتی برای تأمین هوای سرد (از برف ذخیره شده) و هوای گرم (از بیرون) به مایع خنک‌کننده داخل توربین استفاده خواهند کرد. اختلاف دما بین هوای سرد و گرم باعث ایجاد جریان همرفتی در مایع خنک‌کننده توربین می‌شود و این جریان در نهایت باعث چرخش توربین و تولید برق می‌شود.

این دانشمندان ادعا می‌کنند که روش تولید برق مبتنی بر برف آنها می‌تواند به همان بازدهی یک نیروگاه انرژی خورشیدی و احتمالاً به روشی بسیار مقرون‌به‌صرفه برسد. کارایی این سیستم به فاکتور اختلاف دما نیز بستگی دارد. یکی از محققان و پروفسور UEC، کوجی انوکی، می‌گوید: هرچه اختلاف دما بیشتر باشد، راندمان تولید برق بیشتر می‌شود.

جالب اینجاست که این اولین بار نیست که دانشمندان تلاش می‌کنند از برف برق تولید کنند. به عنوان مثال، در سال ۲۰۱۹، تیمی از محققان دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس (UCLA) دستگاهی را توسعه دادند که می‌توانست از بارش برف برق تولید کند. بااین‌حال، هیچ‌یک از راه‌حل‌های پیشین در حد و اندازه آنچه محققان ژاپنی ارائه کرده‌اند، نمی‌توانند در مقیاس وسیع از برف، برق تولید کنند.

برخلاف سایر روش‌های تولید انرژی تجدیدپذیر، رویکرد تولید برق با برف نیز با چالش‌های بزرگی همراه است. به عنوان مثال، برای مقیاس پذیر کردن این فرآیند، به امکانات ذخیره سازی برف بزرگ نیاز است. علاوه بر این، اطمینان از تامین مداوم هوای گرم در مناطق برفی نیز می‌تواند برای شرکت‌هایی که نیروگاه‌های انرژی برفی را اداره می‌کنند مشکل باشد.

محققان ژاپنی، مطالعه خود را در شهر آئوموری تا ماه مارس ادامه خواهند داد تا امکان‌سنجی روش پیشنهادی خود را آزمایش کنند. در همین حال، آنها به‌دنبال یافتن راه‌هایی برای مهار دمای بالای چشمه‌های آب گرم به‌منظور ارتقای سیستم خود و غلبه بر سایر محدودیت‌های پیش رو خواهند بود. بدون شک در صورت موفقیت این روش پاک، تولید برق از برف می‌تواند در مناطق سردسیر جهان، موجب انقلابی جدید در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر شود.