نیروگاه‌های اسمزی در ژاپن و فرانسه، آینده انرژی پاک را بازنویسی می‌کنند

در رقابت برای یافتن منابع انرژی پاک و پایدار، ایده‌ای قدیمی با فناوری آینده‌نگر در حال بازگشت است: تولید برق از تلاقی آب شیرین و آب شور. دو پروژه‌ی جدید در ژاپن و فرانسه، با بهره‌گیری از فر‌آیند طبیعی اسمز، نشان می‌دهند که چگونه می‌توان از این پدیده برای تولید برق ۲۴ ساعته و بدون وقفه استفاده کرد؛ منبعی که برخلاف انرژی خورشیدی و بادی، به شرایط آب‌وهوایی وابسته نیست.

در ماه اوت، نیروگاه اسمزی تازه‌ای به ارزش ۴٫۵ میلیون دلار در فوکوئوکا، ساحل شمالی جزیره کیوشوی ژاپن به بهره‌برداری رسید؛ تأسیساتی که با توان ۱۱۰ کیلووات می‌تواند برق حدود ۲۰۰ خانه را تأمین کند. قرار است انرژی حاصل، مستقیماً صرف راه‌اندازی واحد آب‌شیرین‌کن مجاور شود؛ همان جایی که آب آشامیدنی شهر تولید می‌شود.

نکته هوشمندانه در طراحی اسمزی نیروگاه ژاپن، استفاده از پساب بسیار شور واحد آب‌شیرین‌کن است که به دلیل غلظت بالای نمک، فرآیند اسمز را بسیار کارآمدتر می‌سازد. این سامانه به‌جای مصرف آب شیرین، از آب تصفیه‌شده‌ی فاضلاب شهری استفاده می‌کند.

در سوی دیگر جهان، شرکت فرانسوی سوئیچ انرژی در حال ساخت یک نیروگاه آزمایشی در دلتای رود رون، محل تلاقی آن با دریای مدیترانه است. به‌گزارش اکونومیست، این شرکت قصد دارد در دهه آینده، تأسیساتی با ظرفیت نهایی ۵۰۰ مگاوات بسازد که برای تأمین برق ۱٫۹ میلیون نفر کافی خواهد بود. به گفته‌ی نیکولا هوزه، مدیرعامل شرکت، تا زمانی که رودخانه به دریا می‌ریزد، این نیروگاه می‌تواند شبانه‌روز برق تولید کند.

فناوری اسمز بر یک اصل ساده استوار است: هنگامی که آب شیرین و آب شور توسط یک غشای نیمه‌تراوا از هم جدا شوند، آب شیرین به‌طور طبیعی به سمت آب شور حرکت می‌کند تا غلظت نمک را در دو طرف به تعادل برساند. جریان آب، فشار و حجمی ایجاد می‌کند که می‌تواند یک توربین را به حرکت درآورد و برق تولید کند؛ همان روشی که در نیروگاه فوکوئوکا استفاده می‌شود.

اما شرکت فرانسوی سوئیچ از رویکرد متفاوتی بهره می‌برد. در این روش، از غشاهایی استفاده می‌شود که تنها به یون‌ها (ذرات باردار نمک) امکان عبور می‌دهند. حرکت این یون‌ها بین آب شیرین و شور، اختلاف پتانسیل الکتریکی ایجاد می‌کند؛ دقیقاً مانند باتری که مستقیماً به جریان برق تبدیل می‌شود. این شرکت ادعا می‌کند با استفاده از نانولوله‌هایی بر پایه مواد طبیعی مانند چوب، موفق به ساخت غشاهای ارزان‌تر و کارآمدتر شده است.

یکی از دلایل اصلی پیشرفت انرژی اسمزی در سال‌های اخیر، توسعه غشاهای پیشرفته است که نفوذپذیری آب را افزایش داده‌اند و کمتر دچار گرفتگی می‌شوند. هدف نهایی شرکت سوئیچ، رسیدن به هزینه تولید برق کمتر از ۱۰۰ دلار برای هر مگاوات‌ساعت است. اگرچه این رقم شاید بالاتر از برخی منابع تجدیدپذیر دیگر باشد، مزیت اصلی انرژی اسمزی، پایداری و قابلیت اطمینان آن به عنوان یک منبع انرژی پایه است.

استفاده از نیروی آب سابقه‌ای طولانی دارد؛ از چرخ‌های آبی چینی‌ها در دو هزار سال پیش برای آسیاب غلات گرفته تا نخستین سامانه برق‌آبی جهان که در دهه ۱۸۷۰ توسط ویلیام آرمسترانگ برای روشن‌کردن خانه‌اش ساخته شد. اکنون، انرژی اسمزی فصل جدیدی در این تاریخ کهن می‌گشاید و می‌تواند برای جوامع ساحلی، به ویژه در مناطقی مانند استرالیا و خاورمیانه که به آب شور فراوان دسترسی دارند، به راه‌حل انرژی پایدار تبدیل شود.