ژاپنی ها از برف برق تولید می کنند!

گروهی از محققان ژاپنی به روش جالبی برای تولید برق از برف دست یافته اند که می تواند آغاز انقلابی در زمینه تولید انرژی های تجدیدپذیر باشد.

محققان ژاپنی ساکن شهر آئوموری به منظور تامین انرژی پایدار و رفع کمبودهای احتمالی، شروع به مطالعه روش جدیدی برای تولید برق از برف کردند. آئوموری شهری زیبا در ژاپن است که در 715 کیلومتری شمال توکیو قرار دارد. این شهر علاوه بر جنگل های کاج جذاب، به دلیل بارش سالانه ۷ تا ۸ متری، یکی از برفی ترین مناطق روی زمین به شمار می رود.

سال گذشته، طبق معمول، برف گسترده شهر را فرا گرفت و مقامات محلی را بر آن داشت تا 46 میلیون دلار برای اقدامات ایمنی و حذف آن از سطح جاده ها و ساختمان ها هزینه کنند. ژاپنی ها برای خلاص شدن از شر حجم عظیم برف، آن را جمع آوری کرده و سپس به دریا منتقل می کنند. اگرچه این فرآیند در نگاه اول آسان به نظر می رسد، اما زمان، منابع و هزینه زیادی را می طلبد.

به همین منظور، گروهی از محققان یک استارت آپ فناوری اطلاعات به نام فورت با همکاری دانشگاه ارتباطات الکترونیک توکیو، اکنون راه حل جالبی برای مشکل انباشتگی برف ارائه کرده اند. ایده آنها استفاده از ذخایر برف اضافی آئوموری برای تولید برق تمیز و مقرون به صرفه است. طبق گزارش ژاپن تایمز، دانشمندان قبلاً با موفقیت تولید برق از برف را در استخر یک ساختمان متروکه آزمایش کرده اند.

آنها همچنین معتقدند که رویکرد جدید می تواند برای بسیاری از کشورهای اروپایی که در بحبوحه جنگ روسیه و اوکراین با بحران انرژی مواجه هستند، موثر باشد. حتی در این کشورها با داشتن ذخایر کافی برف امکان تولید انرژی پاک وجود دارد.

چگونه می توان از برف برق گرفت؟

دانشمندان ژاپنی در طول تحقیقات خود از مقادیر زیادی برف و هوای آزاد برای به حرکت درآوردن توربین ها برای تولید برق استفاده کردند. بدیهی است که هوای بیرون به دلیل دریافت گرما از خورشید دمای بالاتری نسبت به هوای اطراف برف دارد.

محققان از لوله های حرارتی برای تامین هوای سرد (از برف انباشته شده) و هوای گرم (از فضای بیرونی) استفاده می کنند. بنابراین، اختلاف دمای هوای سرد و گرم، جریان همرفتی را در خنک‌کننده توربین ایجاد می‌کند که در نهایت توربین را می‌چرخاند و برق تولید می‌کند.

به گفته نویسندگان این مقاله، تولید برق از برف به این روش می تواند کارایی یک نیروگاه خورشیدی را داشته باشد و احتمالاً روشی بسیار مقرون به صرفه است. یکی از عوامل تعیین کننده برای کارایی این سیستم ضریب اختلاف دما می باشد. کوجی انوکییکی از محققین این تحقیق گفت:

هر چه اختلاف دما بیشتر باشد، راندمان تولید برق بیشتر می شود.

این اولین بار نیست که دانشمندان تلاش خود را برای تولید برق از برف امتحان می کنند. در سال 2019، گروهی از محققان دانشگاه کالیفرنیا نیز دستگاهی ساختند که می تواند از بارش برف برق تولید کند. البته این نمونه فقط می توانست برق دستگاه های کوچک را تامین کند و کاربرد محدودی داشت. با این حال، هیچ یک از راه حل های قبلی نمی تواند الکتریسیته را در مقیاس بزرگ از برف به اندازه ای که توسط محققان ژاپنی پیشنهاد شده است تولید کند.

چالش های پیش رو

برخلاف دیگر روش‌های تولید انرژی‌های تجدیدپذیر، تولید برق از این طریق با چالش‌های عمده‌ای همراه است. به عنوان مثال، برای مقیاس پذیری این فرآیند، امکاناتی برای ذخیره مقادیر زیادی برف مورد نیاز است. علاوه بر این، اطمینان از تامین مداوم هوای گرم در مناطق پوشیده از برف نیز می‌تواند برای شرکت‌های فعال در نیروگاه‌های برفی به مشکل تبدیل شود.

محققان ژاپنی برای آزمایش امکان‌سنجی روش پیشنهادی خود، مطالعات خود را تا ماه مارس در شهر Aomori ادامه خواهند داد. در این بین، آنها به دنبال راه هایی برای مهار دمای بالای چشمه های آب گرم برای ارتقای سیستم خود و غلبه بر سایر محدودیت های آینده خواهند بود. بدون شک در صورت موفقیت این روش پاک، تولید برق از برف می تواند جرقه انقلاب جدیدی در زمینه انرژی های تجدیدپذیر در مناطق سردسیر جهان بزند.