شهریار تبریز/مهراب محرابی‌نیا: انقلاب صنعتی چهارم روش ارایه خدمات به شهروندان را تغییر می‌دهد. بعد از سال‌ها ساخت و توسعه زیرساخت‌ها و رویه‌ها، شهرها باید نوآوری‌ها را به کار گیرند تا از فرصت‌ها بهره‌مند شده و تغییرات فراروی جمعیت‌ها را مرتفع سازند.
برای کاهش آسیب‌ها و هزینه‌های سوخت فسیلی در تولید انرژی، استفاده از خورشید و باد برای تولید انرژی‌های تجدیدپذیر از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به تاثیراتی که سوخت‌های فسیلی بر آلودگی هوا و تغییرات اقلیمی می‌گذارند و به تبع آن با تغییرات شدید اقلیمی مشکلاتی از قبیل خشکسالی، کم بارشی، بیابان‌زایی و... اتفاق می‌افتد، تولید انرژی از طریق ایجاد نیروگاه‌های خورشیدی، تولید سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر و استفاده از باد و خورشید از اهمیت بالایی برخوردار است.
فناوری‌های خورشیدی، باد و باتری
باد و خورشید به طور پیوسته می‌توانند انرژی پاک و سالم ایجاد کنند. انرژی‌های تجدیدپذیر موضوع ساده‌تری به نظر می‌آیند. فناوری‌های باد و خورشید به طور چشمگیری پیشرفت کرده‌اند و اکنون تولید آنها ارزان‌تر از انرژی‌های سنتی سوخت‌های فسیلی است.
افزایش قیمت گاز و نفت باعث می‌شود که این تغییر سریعتر اتفاق بیفتد، اما شبکه تامین انرژی همچنان به ظرفیت ذخیره‌سازی بیشتری برای ذخیره انرژی تولید شده توسط فناوری باد و خورشید نیاز دارد. صاحبان خانه می‌توانند مقداری از انرژی خود را تولید کنند، اگرچه هزینه پنل‌های خورشیدی هنوز هم بسیار بالاست.
با افزایش کارایی پنل‌های خورشیدی و باتری‌های خانگی ارزان‌تر، صاحبان خانه‌ها می‌توانند با حذف اوج تقاضا از شبکه در ساعات بعدازظهر که ساکنان خانه هستند به طور فزاینده‌ای به برق پاک در شبکه کمک کنند. مشوق‌های دولتی برای کمک به ساکنان برای تامین انرژی خورشیدی، و برنامه‌هایی که از فناوری باتری برای ذخیره انرژی تولید شده در ساعات کم بار برای زمان‌های پر تقاضا استفاده می‌کنند به کاهش فشار کمک خواهند کرد.
سرعت پذیرش این فناوری‌ها آسان‌تر از نیروگاه‌های آبی، تولید انرژی زمین‌گرمایی یا هسته‌ای است که سرمایه‌گذاری طولانی‌مدت را می‌طلبد. نقشه راه آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) برای دستیابی به انتشار صفر خالص تا سال ۲۰۵۰ میلادی مسیری را برای افزایش سریع بهره‌مندی از انرژی خورشیدی ترسیم می‌کند.
فناوری‌های مربوط به انرژی خورشیدی می‌توانند برای مصارف مختلفی همچون گرمایش، سرمایش، روشنایی طبیعی، الکتریسیته و سوخت مورد استفاده قرار گیرند. این فناوری‌ها، نور خورشیدرا از طریق پنل‌های فتوولتائیک یا از طریق آینه‌هایی که تشعشعات خورشیدی را متمرکز می کنند به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.
سلول‌های خورشیدی یکی از این منابع انرژی تجدیدپذیر است که به روش فتوولتاییک نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. در واقع فتوولتاییک ابزار تولید مستقیم انرژی از نور خورشید بدون آسیب‌رساندن به محیط زیست، ایجاد آلودگی و نگرانی از بابت تامین انرژی ساختمان‌ها در آینده تلقی می‌گردد. طرفداران و علاقه‌مندان پنل‌های خورشیدی درصدد استفاده از تمامی راه‌ها برای تبدیل هرسطح ساختمان به منبع انرژی هستند.
فوتوولتاییک‌های ترکیب‌شده با ساختمان‌ها مصالحی هستند که به جای مواد معمولی و سنتی استفاده شده و در پوشش بخش‌هایی از ساختمان مانند پشت بام، پنجره ها، سردر و نمای سازه، به عنوان سلول خورشیدی نیز به کار می‌روند. این نوع سلول‌های ترکیبی به طور فزاینده‌ای در سازه‌های جدید به کار گرفته می‌شوند چرا که به علت ماندگاری بسیار خوب می‌توانند هزینه مصرف‌شده برای مصالح ساختمانی را کاهش دهند. در این راستا، مدیران شهری سراسر جهان در صدد بهبود شهرهای خود برای رسیدن به ویژگی‌های شهرهای پایدار و کربن‌خنثی هستند.
انرژی باد تنها مربوط به مهندسی انرژی، سیستم‌های انرژی یا انرژی‌های تجدیدپذیر نیست بلکه دانش توسعه انرژی بادی را می‌توان از رشته‌های مختلف مانند هواشناسی، محیط زیست، هوافضا، مهندسی عمران، مهندسی مکانیک، برق، اقتصاد و متالوژی پیگیری کرد. با توجه به توسعه روزافزون انرژی بادی با در نظر گرفتن قیمت و هزینه تمام شده نیروگاه‌های بادی، هزینه‌های اجتماعی، زیست‌محیطی و یارانه‌هایی که به انرژی‌های فسیلی داده می‌شود، انرژی بادی از نظر اقتصادی در رقابت با سایر فناوری‌های تبدیل انرژی است. انرژی بادی به علت تبدیل مستقیم الکتریسیته، افزون بر انرژی آبی و خورشیدی دارای اهمیت است. انرژی‌های تجدیدپذیر به‌خصوص باد به‌صورت مستقیم الکتریسته تولید می‌کنند. حرکت جنبشی باد را به حرکت مکانیکی در پره‌ها تبدیل می‌کنند و حرکت مکانیکی پره‌ها در ژنراتور تبدیل به الکتریسیته می‌شود و برای مصرف نهایی به دست ما می‌رسد.
شهر بروکسل توربین‌های بادی جدیدی را روی پشت بام ساختمان‌های بلند مرتبه راه‌اندازی کرده که برای شهرها مناسب بوده و هزینه کمتری را برای تولید برق سبز برای خانوارها به همراه دارد.
بازنگری منابع انرژی تجدیدپذیر برای مناظر شهری
انقلاب انرژی سبز در سراسر اروپا در حال گسترش است که عمدتاً توسط پیشرفت‌های فن‌آوری فراگیر پنل‌های خورشیدی و توربین‌های بادی تامین می‌شود. با این حال، گفتنی است که از بین این دو فناوری، تنها پنل‌های خورشیدی برای نصب در حومه شهر و شهرها مناسب و انعطاف‌پذیر تشخیص داده شده است.
از سوی دیگر، به نظر می‌رسد که توربین‌های بادی در مکان‌های فراساحلی دریایی یا بالای کوه‌ها در نظر گرفته شده است و کارایی بیشتری دارد. اما اگر بتوان ظرفیت تولید برق را از طریق باد به قلب شهرها آورد چه اتفاقی می افتد؟ این دقیقا همان چیزی است که بروکسل تصمیم گرفته است به لطف یک مدل توربین بادی کوچکتر که توسط استارتاپ Renewind طراحی شده به هدف تولید برق سبز برای خانوارها دست پیدا کند.
درست مانند پنل‌های خورشیدی، مینی توربین بادی شرکت Renewind را می‌توان بر روی پشت بام ساختمان نصب کرد و شروع به تامین برق برای خانواده‌ها کرد. این رویکرد می‌تواند برای شهرهایی مناسب باشد که آفتاب زیادی ندارند اما در معرض جریان هوای منظم هستند.
نمونه اولیه - بخشی از یک برنامه ملی
اولین توربین بادی شرکت Renewind روی پشت بام یک برج مسکونی در خیابان هلیپورت در ناحیه لاکن در بروکسل نصب شد. این توربین برای دولت منطقه ای پایتخت بلژیک تنها ۶ هزار یورو هزینه داشت.
این طرح نصب ۱۰ توربین بادی از این نوع را در پشت بام همان ساختمان به نمایش می گذارد. اختراع Renewind برای استفاده حداکثری از شتاب باد در لبه سقف بام‌ها طراحی شده است؛ پدیده‌ای که می‌تواند بین یک تا ۳ مگاوات ساعت در سال برق تولید کند.
معاون شهرداری بروکسل در حوزه آب و هوا در این رابطه گفت: "تکنولوژی توربین‌های بادی شهری احتمالاً به ما این امکان را می‌دهد که در تمامی فصول، با خروجی پایدار و قابل پیش‌بینی برق تولید کنیم". با این حال، اکنون برنامه توسعه این فناوری جدید و آزمایش آن در سراسر بلژیک در حال انجام است.
منبع:
نظرات