غزال زیاری: برق شکلی از انرژی است که از سوخت‌های مختلفی تولید می‌شود. نیروگاه‌ها در حکم کارخانه‌هایی هستند که برق را از منابعی مثل زغال‌سنگ، گاز طبیعی، اورانیوم، آب، باد و نور خورشید تولید کرده و آن را از طریق شبکه‌ای از خطوط انتقال و توزیع به نام شبکه برق، به خانه‌ها و کسب‌وکارها می‌رسانند.

برای آنکه شبکه برق پایداری داشته باشد، باید میزان عرضه و تقاضا در لحظه، متعادل بماند. وقتی کسی چراغی را روشن می‌کند، از شبکه برق می‌گیرد و یک ژنراتور باید به‌سرعت به همان اندازه برق وارد شبکه کند. اگر این تعادل حتی برای چند ثانیه برهم بخورد، ممکن است دچار خاموشی بشویم.

اپراتورهای شبکه، برای رصد لحظه‌به‌لحظه تقاضای برق از حسگرها و رایانه‌های پیشرفته استفاده می‌کنند تا میزان تولید برق را بالا یا پایین ببرند. مجموع تقاضای برق که به آن بار (Load) گفته می‌شود، بسته به ساعت روز و فصل، بسیار متغیر است. برای آنکه این موضوع را بهتر درک کنید، کافی است میزان برق مصرفی منزلتان را در نیمه‌شب با وسط روز یا در یک روز گرم تابستان با یک روز خنک پاییزی مقایسه کنید.

 مدیریت شوک تقاضا

اگر همه مردم دنیا در یک‌لحظه و به‌طور هم‌زمان چراغ‌هایشان را روشن کنند، تقاضای عظیم و ناگهانی برای برق به وجود خواهد آمد. نیروگاه‌ها باید خیلی سریع برق تولید کنند تا سیستم از کار نیفتد؛ اما همه نیروگاه‌ها سرعت پاسخ‌دهی یکسانی ندارند:

• نیروگاه‌های زغال‌سنگ و هسته‌ای می‌توانند برق زیادی تولید کنند، اما در صورت خاموشی به دلیل تعمیرات یا نقص فنی، راه‌اندازی مجدد آن‌ها چندین ساعت‌ طول می‌کشد و واکنش کندی به تغییرات بار خواهند داشت.
• نیروگاه‌های گاز طبیعی سریع‌تر به تقاضاهای متغیر پاسخ می‌دهند و معمولاً در ساعات اوج مصرف مثل ظهرهای گرم تابستانی به کار گرفته می‌شوند.
• منابع تجدید پذیری مثل انرژی خورشیدی، بادی و آبی اگرچه آلودگی کمتری دارند، اما قابل‌کنترل نیستند؛ چراکه همیشه باد نمی‌وزد و هرروز به یک اندازه آفتابی نیست.

مدیران شبکه برای هموارسازی نوسانات برق از باتری‌های بزرگ استفاده می‌کنند؛ اما درهرصورت هنوز امکان ذخیره برق در باتری‌ها به‌اندازه تأمین نیاز یک شهر بزرگ وجود ندارد؛ چون باتری‌ها هم خیلی گران‌اند و هم زود تخلیه می‌شوند.

بعضی از نیروگاه‌های آبی می‌توانند در زمان تقاضای کم، آب را پمپ کرده و در زمان اوج مصرف، با عبور دادن آن از توربین‌ها، برق تولید کنند. خوشبختانه اگر تمام مردم دنیا تصمیم بگیرند تا در یک‌لحظه، همه چراغ‌ها را باهم روشن کنند، دو عامل ممکن است از سقوط کامل شبکه جلوگیری کند:

1. در نظر داشتن این نکته که شبکه واحدی برای کل دنیا وجود ندارد و بیشتر کشورها شبکه‌های برق جداگانه یا چندین شبکه منطقه‌ای دارند.
2. در ۲۰ سال گذشته، لامپ‌های LED جایگزین لامپ‌های پرمصرف شده‌اند؛ لامپ‌های LED از برق به‌مراتب کمتری برای تولید نور استفاده می‌کنند.

طبق اعلام وزارت انرژی آمریکا، استفاده از لامپ‌های LED به‌طور متوسط سالانه حدود ۲۲۵ دلار صرفه‌جویی برای هر خانواده به همراه دارد. تا سال ۲۰۲۰، تقریباً نیمی از خانه‌های آمریکا بیشتر یا همه روشنایی خود را از لامپ‌های LED تأمین می‌کردند.

درخشش بیشتر، ستاره‌های کمتر

فراتر از موضوع مصرف برق، باید به این نکته توجه کرد که درصورتی‌که همه مردم دنیا در یک‌لحظه چراغ‌هایشان را روشن کنند، باید دید که همه این نورها به کجا می‌روند. افزایش ناگهانی در روشنایی، باعث تشدید درخشش آسمان شب (حالتی از روشنایی مبهم که در شب بر فراز شهرها و مناطق مسکونی دیده می‌شود) خواهد شد.

درخشش آسمان زمانی رخ می‌دهد که نور بر ذرات گردوغبار یا مه موجود در جو بازتاب پیدا کرده و نوری پراکنده تولید می‌شود که باعث پنهان‌شدن ستاره‌ها خواهد شد. باید این را در نظر داشت که کنترل نور کار سختی است؛ چرا که مثلاً می‌تواند از سطوح براقی مثل پنجره ماشین یا آسفالت بازتاب شود.

روشنایی شب معمولاً بیش‌ازحد است؛ چون در طول تمام شب چراغ‌های ساختمان‌های اداری یا چراغ خیابان‌هایی که به‌جای زمین به آسمان می‌تابند، روشن خواهد بود.

سیستم‌های روشنایی خوب هم به این مشکل دامن خواهند زد؛ به‌نحوی‌که شهرها از فضا دیده می‌شوند اما ستاره‌ها از روی زمین دیده نمی‌شوند. این آلودگی نوری بر سلامت انسان تأثیرگذار خواهد بود؛ چرا که چرخه خواب و بیداری طبیعی ما را مختل می‌کند و به‌علاوه حواس حشرات، پرندگان، لاک‌پشت‌های دریایی و دیگر جانوران را هم برهم می‌زند.

اگر تمام مردم جهان هم‌زمان چراغ‌هایشان را روشن کنند، ممکن است مصرف برق کمی افزایش پیدا کند؛ اما قطعاً آلودگی نوری و درخشش آسمان به‌قدری افزایش خواهد یافت که دیگر خبری از ستاره‌ها در آسمان نخواهد بود و طبیعتاً دیگر تماشای آسمان مثل قبل دل‌چسب نخواهد شد.

منبع: sciencealert

۲۲۷۲۲۷