بزرگترین خورشید مصنوعی در کشور آلمان ساخته شد

MacTavish · 31/8/19

کشور آلمان به داشتن شهرهای آفتابی معروف نیست. از آنجایی که دولت این کشور نیز دوست دارد همچون دیگر کشورها در انرژی‌های تجدیدپذیر سرمایه‌گذاری کند، مرکز هوافضای آلمان موسوم به DLR اقدام به ساخت بزرگترین خورشید مصنوعی در دنیا کرده است. این پروژه Synlight نام گرفته و در شهر یولیش ساخته شده است. Synlight در سه طبقه بنا شده و قرار است تا برای پروژه‌های تحقیقاتی گوناگونی مورد استفاده قرار بگیرد. به عنوان نمونه‌ای از این تحقیقات می‌توان به تلاش برای تولید سوخت هیدروژن با استفاده از نور خورشید اشاره کرد.

خورشید را باید مهمترین منبع در بین تمامی منابع انرژی‌های تجدیدپذیر دانست. اگرچه توسعه تکنولوژی‌هایی برای استفاده از این منبع کار آن‌چنان سختی نیست، اما موارد زیادی وجود دارند که استفاده از نور و انرژی خورشید را مختل می‌کنند. به عنوان نمونه، در بخش قابل توجهی از هر 24 ساعت روز یعنی در شب‌ها، امکان استفاده از انرژی خورشیدی وجود ندارد. همچنین در زمان ابری شدن هوا، مجددا استفاده از نور و انرژی خورشید با اختلال روبه‌رو می‌شود.

کارایی این منبع در عرض‌های جغرافیایی بالا به شدت کم می‌شود. از طرفی دیگر، متاسفانه در بخش‌هایی از دنیا همچون مناطق نزدیک به قطب، طی مدت مشخصی از سال، به طور دائم خبری از خورشید و نور و انرژی آن نیست و چندین ماه کاملا در تاریکی مطلق است. بزرگترین خورشید مصنوعی دقیقا برای چیره‌شدن به همین موانع در آلمان ساخته شده است.

برای دسترسی به یک جایگزین قابل اعتماد و قابل کنترل، دانشمندان و مهندسان اقدام به ساخت خورشید مصنوعی می‌کنند تا به این وسیله به راحتی مقاصد آزمایشگاهی خود را پیش ببرند. به جای استفاده از یک توپ کروی غول‌پیکر که 150 میلیون کیلومتر دورتر از ما قرار دارد، DLR یک دستگاه بزرگ ساخته که همانند یک بازتابنده سهمی‌وار رو به عقب کار می‌کند.

یک لامپ نقطه‌ای، از یک تک منبع نور قدرتمند استفاده کرده و این نور را با بازتاب از یک آینه سهمی‌وار متمرکز می‌کند. در عوض، Synlight به عنوان بزرگترین خورشید مصنوعی ، یک جسم سهمی غول‌پیکر است که از 149 لامپ‌ دارای قوس کوتاه زنون با توان 7 کیلووات ساخته شده و قادر است تا 11 میلی‌وات بر متر مربع نیرو تولید کند. در سه بار تست صورت گرفته در داخل محفظه آزمایش، دانشمندان توانستند نور متصاعد از تمامی این لامپ‌ها را در یک نقطه به اندازه بیست در بیست سانتی‌متر متمرکز کنند.

در دو آزمایش، 220 کیلووات نیروی تابشی خورشید و در سومین آزمایش، 280 کیلووات نیرو به دست آمد. در بهترین شرایط، Synlight می‌تواند 320 کیلووات انرژی تولید کند. گفتنی است این میزان، ده هزار برابر از تابش خورشیدی عادی بر روی سطح زمین بیشتر است. در این شرایط، دما تا سه هزار درجه سانتی‌گراد (پنج هزار و چهارصد درجه فارنهایت) افزایش پیدا می‌کند.

تسهیل در تولید سوخت هیدروژن به کمک بزرگترین خورشید مصنوعی دنیا

بر اساس گفته‌های DLR، دستیابی به این دما فوق‌العاده بالا، برای انجام فرآیند‌هایی که از نور خورشید به منظور ایجاد سوخت‌هایی همچون هیدروژن استفاده می‌کنند کاملا ضروری است. در دید عموم، هیدروژن یک سوخت بسیار پاک است، چرا که بعد از سوختن، تنها آب باقی می‌گذارد. این دیدگاهی صحیح است، اما نکته اینجاست که ایجاد سوخت هیدروژن به میزان بسیار زیادی انرژی نیاز دارد، انرژی که باید از سوزاندن سوخت‌های فسیلی به دست بیاید! به این ترتیب، برای ایجاد یک سوخت پاک، باید میزان قابل توجهی سوخت فسیلی بسوزانیم و متاسفانه این کار خود سبب آلودگی هوا و محیط زیست می‌شود. به همین دلیل دانشمندان در تولید سوخت هیدروژن با مشکل مواجهند.

DLR امیدوار است دانشمندان به کمک Synlight بتوانند روشی کاربردی برای تقسیم آب به هیدروژن و اکسیژن با استفاده از نور خورشید پیدا کنند. اگرچه این کار از مدت‌ها قبل در آزمایشگاه‌ها انجام می‌گیرد، اما اندازه‌ آن به حدی کم است که تنها می‌توان برای پروژه‌های تحقیقاتی از این اکسیژن و هیدروژن استفاده کرد و هنوز راه زیادی تا تولید به میزان زیاد به منظور استفاده صنعتی مانده است.

علاوه بر تولید سوخت هیدروژن، DLR اهداف دیگری را نیز برای بزرگترین خورشید مصنوعی تعیین کرده است. به عنوان نمونه می‌توان به مطالعه بر روی عمر مواد مختلف تحت اشعه UV شدید پرداخت. دکتر کای ویگرد (Kai Wieghardt) درباره این پروژه گفت :

Synlight به عنوان بزرگترین خورشید مصنوعی ، جای خالی اجزا و فرآیندهای حرارتی نیازمند به نور واقعی این ستاره را پر خواهد کرد. مقیاس خورشید مصنوعی جدید، چیزی بین لامپ‌های با عملکرد بالای آزمایشگاه DLR در شهر کلن و همچنین مراکز تکنیکی دارای مقیاس وسیع و بسیار گسترده همچون برج خورشیدی شهر یولیش است.

گفتنی است ساخت بزرگترین خورشید مصنوعی چیزی حدود 3.77 میلیون دلار هزینه داشته است. در این پروژه، شرکت خودروسازی فوق‌العاده محبوب BMW حدود 1.2 میلیون دلار سرمایه‌گذاری کرده است.