انرژی مورد نیاز دنیا چقدر است و چگونه می‌تواند تامین شود؟
در سراسر دنیا هر لحظه میلیون ها آدم در حال ضربه زدن به کلید برق، دو‌شاخه را به پریز برق زدن، فشار‌دادن دکمه «روشن» هستند. پس بشر به چه میزان برق نیاز دارد؟ و در آینده به چه میزان نیاز خواهیم داشت؟ بررسی میزان برق برای تامین جهان، و چطور منابع انرژی پاک می توانند باعث انقلابی در منابع تامین برق ما شوند.
شما ضربه‌ای به کلید‌برق می‌زنید. زغال‌سنگ در یک موتور‌خانه می‌سوزد، که آب به بخار تبدیل می‌شود. آن بخار‌آب یک توربین را می‌چرخاند، که یک ژنراتور فعال می‌شود، که الکترون‌ها را در سراسر سیم به حرکت وا‌می‌دارد. این جریان برق در میان صدها مایل کابل‌برق پخش می‌شود و به خانه‌ی شما می‌رسد.
در تمام دنیا، مردم بی‌شماری هر لحظه در‌حال انجام این کار هستند- ضربه به کلید‌برق، دو‌شاخه را به پریز زدن،فشار‌دادن دکمه «روشن». پس بشر به چه میزان برق نیاز دارد؟ میزانی که ما در مجموع استفاده می‌کنیم به سرعت در‌حال تغییر است، پس برای جواب این سوال، نه تنها ما نیاز داریم بدانیم امروزه چه مقدار جهان استفاده می‌کند، چه مقدار در آینده استفاده خواهد کرد.
گام نخست، فهم اینکه چگونه الکتریسته را اندازه‌گیری کنیم. کمی سخت است. ژول واحد انرژی است، اما ما معمولا الکتریسته را فقط با ژول اندازه‌گیری نمی‌کنیم. به‌جای‌آن، با وات اندازه‌گیری می‌کنیم. وات میزان انرژی در هر ثانیه است، که برای تامین قدرت چیزی لازم است. یک ژول در هر ثانیه برابر یک وات است. حدود ۰.۱ وات انرژی برای یک گوشی‌هوشمند لازم است، هزار وات انرژی برای خانه‌ی شما، یک‌میلیون برای یک شهر کوچک، و یک‌میلیارد برای یک شهر متوسط.
مثلا در سال ۲۰۲۰، سه تریلیون وات انرژی برای کل جهان مصرف می‌شود. اما نزدیک یک‌میلیارد نفر به برق مناسب دسترسی ندارند. مثلا کشور‌ها هر‌چه بیشتر صنعتی شوند و مردم بیشتر به برق سراسری متصل شوند، پیش‌بینی می‌شود تقاضا برای برق در حدود ۸۰% در سال ۲۰۵۰ افزایش می‌یابد.
این مقدار به‌طور کامل مشخص نیست. مجبور خواهیم‌شد برق را کاملا در روش‌های جدید استفاده کنیم. در‌حال‌حاضر، ما انرژی بیشتر چیز‌ها را با سوزندان سوختهای فسیلی تامین می‌کنیم، انتشار میزان غیر‌قابل کنترلی از گاز‌های گلخانه‌ای در گرم‌شدن کره‌زمین تاثیر دارد. ما مجبور خواهیم‌شد آلاینده‌ها را به‌طور کامل از رده خارج کنیم برای اطمینان از آینده‌ای با‌ثبات برای بشریت. اولین گام برای انجام این کار، برای بیشتر کارخانه‌ها، تغییر از سوخت فسیلی به انرژی الکتریکی. ما به ماشین‌های برقی نیاز خواهیم داشت، تغییر گرمایش ساختمان‌ها از منابع گرمایی گاز‌طبیعی به لوله‌های حرارتی الکتریکی، و برقی‌کردن حرارت خیلی زیاد مورد استفاده در فرآیند‌های صنعتی. بنابر‌این روی‌هم‌رفته، نیاز به برق‌جهانی می‌تواند، سال ۲۰۵۰ سه‌برابر شود.
ما به تمام الکتریسته‌ی تولیدی از منابع انرژی پاک نیاز خواهیم داشت شاید مشکل ناشی از سوخت فسیلی حل شود. امروزه، تنها یک‌سوم الکتریسته تولید شده از منابع انرژی پاک است. سوختهای فسیلی ارزان و در دسترس، حمل آسان، و راحت برای تبدیل به برق مورد‌نیاز. چگونه می‌توانیم این شکاف را بر‌طرف کنیم؟
انرژی بادی و خورشیدی در جا‌هایی که باد و نور‌خورشید زیاد دارند خوب کار می‌کنند، اما ما نمی‌توانیم باد و نور‌خورشید را به روش حمل‌و‌نقل نفت، ذخیره و حمل کنیم. برای استفاده کامل از انرژی این منابع در زمان یا مکان‌های دیگر، باید آنها را در باتری‌هایی ذخیره کنیم و زیر‌ساخت شبکه‌ی برق خود را برای ارسال به مسافت‌های طولانی ارتقا دهیم.
در‌حالی‌که، نیروگاه‌های انرژی هسته‌ای از شکافتن اتم استفاده می‌کنند برای تولید برق بدون کربن. در‌حالی‌که هنوز از نیروگاه‌هایی که سوخت فسیلی می‌سوزانند گران‌تر هستند، می‌توانند در هر جا ساخته شوند و عدم‌وابستگی به منابع ناپایداری مثل خورشید و باد. محققان اخیرا بر روی دفع زباله‌های هسته‌ای کار می‌کنند و نیرگاه‌های هسته‌ای بی‌خطر.
راه دیگر هم وجود دارد که ما از سال ۱۹۴۰ در‌حال تلاش برای استفاده‌کردن آن هستیم: همجوشی هسته‌ای. که شامل در‌هم کوبیده شدن اتم‌های سبک، به منظور همجوشی، و بهره‌برداری از انرژی آزاد شده. همجوشی هسته‌ای فرآیند ایمنی است، و زباله‌های دیر تجزیه شونده‌ی رادیو‌اکتیو در همجوشی هسته‌ای تولید نمی‌شود همچنین نگرانی در رابطه با حمل و نقل آنها، که در مورد انرژی باد، خورشید و سایر منابع انرژی تجدید‌پذیر وجود دارد، وجود ندارد. می‌تواند یک تحول فوق‌العاده چشم‌گیر در زمینه انرژی پاک باشد.
این مسئله در‌خصوص شکافت هسته‌ای، انرژی بادی و خورشیدی هم صدق می‌کند. دستاورد‌های عظیم در هر زمینه این تکنولوژی، و بویژه در همه آنها، می‌تواند دنیا رو متحول کند: نه تنها کمک به سه‌برابر شدن منابع الکتریسته، بلکه توانمند‌سازی ما برای پایدار ساختن آن.
