دنیای انرژی های تجدیدپذیر هر روز شاهد نوآوری های تازه ای است؛ از باد و خورشید گرفته تا زمین گرمایی و هیدروژن سبز. حالا ژاپن با راه اندازی نخستین نیروگاه اسمزی خود در شهر فوکوئوکا، گام مهمی در مسیر استفاده از انرژی آبی برداشته است. این فناوری که از اختلاف شوری آب برای تولید برق استفاده می کند، سال ها در مرحله آزمایش بود اما امروز به نقطه ای رسیده که می تواند در مقیاس تجاری عمل کند. اهمیت این دستاورد در آن است که برخلاف خورشید و باد، انرژی اسمزی به شرایط جوی وابسته نیست و می تواند شبانه روزی برق تولید کند.

به گزارش تجارت نیوز؛ نیروگاه فوکوئوکا از 5 آگوست فعالیت خود را آغاز کرده و به گفته اداره آب این منطقه، انتظار می رود سالانه 880 هزار کیلووات ساعت برق تولید کند. این انرژی به یک مرکز نمک زدایی منتقل می شود که وظیفه تأمین آب شیرین برای فوکوئوکا و مناطق اطراف را بر عهده دارد. بر اساس برآوردها، میزان برق تولیدی این نیروگاه می تواند نیاز تقریبی 220 خانوار ژاپنی را پوشش دهد.

ژاپنی ها این فناوری را منبع انرژی تجدیدپذیر نسل بعدی معرفی کرده اند؛ چرا که نه دی اکسیدکربن منتشر می کند و نه به آب وهوا وابسته است. به بیان ساده، این نیروگاه می تواند بدون توجه به شب یا روز، باران یا آفتاب، برق پایدار و پاک تولید کند.

اصل کار این نیروگاه همان پدیده اسمز است؛ زمانی که آب از محلول رقیق تر به سمت محلول غلیظ تر از طریق غشای نیمه تراوا حرکت می کند. در نیروگاه فوکوئوکا، یک طرف غشا شامل آب دریا است که پس از نمک زدایی غلیظ تر شده و طرف دیگر شامل آب تصفیه شده از فاضلاب است. حرکت طبیعی آب باعث ایجاد فشار می شود، این فشار توربین ها را به حرکت درمی آورد و در نهایت برق تولید می شود.

مزیت اصلی این روش، پایداری آن است. برخلاف باد که متناوب می وزد یا خورشید که شب ها غایب است، اختلاف شوری آب همیشه وجود دارد. به همین دلیل این فناوری می تواند برق دائمی و بدون وقفه تولید کند.

ژاپن دومین کشوری است که به صورت تجاری از این فناوری بهره برداری کرده است. نخستین نیروگاه اسمزی تجاری جهان در سال 2023 در ماریاگر دانمارک افتتاح شد. پیش از این نیز نمونه های آزمایشی در نروژ، کره جنوبی، اسپانیا، قطر و دانشگاه فناوری سیدنی ساخته شده بودند، اما به دلیل مشکلات مقیاس پذیری، هیچ کدام به بهره برداری کامل نرسیدند.

یکی از بزرگ ترین چالش ها در مسیر توسعه این فناوری، هزینه و راندمان غشاهای نیمه تراوا بوده است. این غشاها باید سطح وسیعی داشته باشند، فشار بالا را تحمل کنند و در عین حال اصطکاک و تلفات انرژی را کاهش دهند. هر چه غشا کارآمدتر باشد، برق بیشتری می توان از اختلاف شوری به دست آورد.

نیروگاه فوکوئوکا با استفاده از آب دریا غلیظ (محصول جانبی نمک زدایی) موفق شده اختلاف شوری را افزایش دهد و در نتیجه انرژی بیشتری تولید کند. همچنین، از غشاهای فیبر توخالی اسمز مستقیم که توسط شرکت ژاپنی تویوبو توسعه یافته، بهره می برد. این غشاها اجازه عبور آب را می دهند اما نمک و ناخالصی ها را مسدود می کنند و همین امر راندمان را به شکل قابل توجهی بالا می برد.

ایده تولید برق از آب شور و شیرین قدمتی بیش از نیم قرن دارد. در سال 1954، آر.ای. پتل نخستین بار به امکان استخراج انرژی از این پدیده اشاره کرد. سپس در دهه 1970، پروفسور سیدنی لوب مخترع روش اسمز معکوس نظریه فشار اسمزی کاهش یافته (PRO) را مطرح کرد. او این ایده را پس از مشاهده اختلاط آب رود اردن و دریای مرده توسعه داد.

اکنون، پس از دهه ها پژوهش، فناوری به مرحله ای رسیده که می تواند به صورت تجاری عمل کند. حتی استارتاپ های نوظهور مانند شرکت فرانسوی Sweetch Energy با استفاده از روش های نوین مانند “انتشار نانواسمزی یونی” (INOD)، راندمان را بیش از پیش بهبود می بخشند.

به نقل از IE، نیروگاه فوکوئوکا نه تنها یک موفقیت بزرگ برای ژاپن، بلکه گامی مهم در مسیر جهانی سازی انرژی اسمزی است. با تولید سالانه 880 هزار کیلووات ساعت برق بدون انتشار کربن و تأمین انرژی برای صدها خانوار، این پروژه نشان می دهد که ترکیب آب دریا و فاضلاب تصفیه شده می تواند به منبعی پایدار برای برق تبدیل شود.

اگرچه چالش های هزینه و مقیاس پذیری هنوز باقی است، اما پیشرفت های اخیر در طراحی غشا و بهره گیری از پساب نمک زدایی، امیدها برای گسترش این فناوری را تقویت کرده است. همان طور که آکیهیکو تانیوکا، استاد بازنشسته موسسه علوم توکیو، می گوید: این تنها آغاز راه است و امیدواریم انرژی اسمزی نه فقط در ژاپن بلکه در سراسر جهان گسترش یابد.