اگر تمام چراغ‌های دنیا همزمان روشن شوند، چه اتفاقی می‌افتد؟

گجت نیوز: آیا می‌دانید که اگر تمام چراغ‌های دنیا همزمان روشن شوند، چه اتفاقی می‌افتد؟ دانشمندان به این سوال پاسخ داده‌اند که در این مطلب به آن می‌‌پردازیم.یکی از بزرگ‌ترین پیامدهای روشن کردن چراغ‌های دنیا به‌طور همزمان توسط همه، افزایش ناگهانی تقاضا برای برق خواهد بود. نیروگاه‌ها، با استفاده از موادی مانند زغال‌سنگ، گاز طبیعی، اورانیوم، جریان آب، باد و نور خورشید برق تولید می‌کنند و سپس آن را از طریق شبکه‌ای از خطوط انتقال و توزیع، موسوم به شبکه برق، به خانه‌ها و واحدهای تجاری منتقل می‌نمایند.

برای حفظ پایداری این شبکه، تأمین برق باید مطابق با میزان مصرف انجام شود. با روشن شدن یک چراغ، انرژی از شبکه برداشت می‌شود و باید همان لحظه معادل همان میزان انرژی وارد شبکه شود. هرگونه برهم خوردن تعادل در سیستم، حتی برای چند ثانیه، می‌تواند به خاموشی منجر شود.

اپراتورهای شبکه از سامانه‌های حسگر و رایانه‌های پیشرفته برای رصد لحظه‌ای تقاضا استفاده می‌کنند تا در صورت نیاز، تولید را افزایش یا کاهش دهند. میزان کل مصرف برق که به آن «بار» گفته می‌شود، به طور قابل توجهی در ساعات مختلف روز و فصل‌های گوناگون تغییر می‌کند.

برای درک بهتر این موضوع، مصرف برق منزل خود را در طول روز با نیمه‌های شب مقایسه کنید، یا تفاوت آن را در روزهای گرم تابستان با روزهای خنک پاییزی در نظر بگیرید.

پاسخ به جهش ناگهانی تقاضا

اگر همه مردم در سراسر جهان لامپ‌های خود را به طور هم‌زمان روشن کنند، فشار عظیم و ناگهانی بر شبکه برق وارد خواهد شد. در چنین حالتی، نیروگاه‌ها باید با سرعت بسیار بالا تولید را افزایش دهند تا از فروپاشی سیستم جلوگیری شود، اما توانایی پاسخ‌گویی این نیروگاه‌ها با یکدیگر متفاوت است.

نیروگاه‌هایی که از زغال‌سنگ یا انرژی هسته‌ای بهره می‌برند، قادرند حجم زیادی از برق را تقریباً در هر لحظه تأمین کنند، ولی اگر به دلیل خرابی یا تعمیرات از مدار خارج شوند، ساعت‌ها زمان می‌برد تا دوباره به حالت عملیاتی بازگردند. همچنین این نوع نیروگاه‌ها در برابر تغییرات سریع بار واکنش کندی دارند.

نیروگاه‌هایی که با سوخت گاز طبیعی کار می‌کنند، توانایی بیشتری در پاسخ‌گویی به نوسانات بار دارند، به همین دلیل معمولاً برای تأمین نیازهای پیک مصرف مانند بعدازظهرهای گرم و آفتابی تابستان استفاده می‌شوند. منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، بادی و آبی اگرچه آلودگی کمتری تولید می‌کنند، ولی میزان تولید آن‌ها قابل کنترل نیست، چراکه وزش باد و میزان تابش نور خورشید در طول روزها و مکان‌های مختلف ثابت نیست.

مدیران شبکه از باتری‌های بزرگ برای تنظیم جریان برق هنگام افزایش یا کاهش تقاضا استفاده می‌کنند. با این حال، ذخیره‌سازی برق در حدی که بتواند یک شهر کامل را تأمین کند، از نظر اقتصادی و فنی مقرون‌به‌صرفه نیست و باتری‌ها به سرعت تخلیه می‌شوند. برخی اپراتورهای نیروگاه‌های آبی می‌توانند در زمان کم‌مصرف، آب را به مخازن بالادستی پمپاژ کنند و سپس در هنگام اوج مصرف، با عبور دادن آن از توربین‌ها، برق تولید نمایند.

دو عامل مانع از فروپاشی کامل شبکه برق می‌شود

خوشبختانه اگر تمام مردم جهان چراغ‌ها را همزمان روشن کنند، دو عامل اصلی مانع از فروپاشی کامل شبکه می‌شوند. اول اینکه یک شبکه برق جهانی واحد وجود ندارد. اکثر کشورها دارای شبکه‌های ملی یا چند شبکه منطقه‌ای مستقل هستند.

شبکه‌های مجاور، مانند آنچه بین ایالات متحده و کانادا وجود دارد، معمولاً به هم متصل‌اند تا امکان تبادل برق بین کشورها فراهم شود، اما این اتصال‌ها در صورت لزوم به سرعت قابل قطع هستند. بنابراین حتی اگر در مناطقی خاموشی رخ دهد، احتمال فروپاشی همزمان همه شبکه‌ها بسیار اندک است.

دوم اینکه طی دو دهه گذشته، لامپ‌های LED جایگزین بسیاری از لامپ‌های قدیمی‌تر شده‌اند. این نوع لامپ‌ها با فناوری متفاوتی کار می‌کنند و در ازای مصرف مقدار بسیار کمتری برق، نور بیشتری تولید می‌کنند و در نتیجه فشار کمتری به شبکه وارد می‌کنند.

براساس داده‌های وزارت انرژی ایالات متحده، استفاده از لامپ‌های LED به طور میانگین سالانه حدود 225 دلار برای هر خانوار صرفه‌جویی به همراه دارد. تا سال 2020، تقریباً نیمی از خانه‌های آمریکا عمده یا تمام روشنایی خود را با LED تأمین می‌کردند. لامپ‌های LED از تراشه‌های نیمه‌هادی به نام ترانزیستور ساخته شده‌اند که با تولید نور، گرمای ناچیزی ایجاد می‌کنند.

افزایش تابش، کاهش ستاره‌ها

علاوه بر تأمین روشنایی، باید به این پرسش توجه کرد که این نور به کجا خواهد رفت. افزایش ناگهانی و شدید روشنایی باعث تشدید پدیده‌ای به نام «تابش آسمان» می‌شود. این پدیده، درخششی مه‌آلود است که شب‌هنگام بر فراز شهرها مشاهده می‌شود.

تابش آسمان زمانی رخ می‌دهد که نور با ذرات غبار و مه موجود در هوا برخورد کرده و بازتاب می‌کنند، سپس باعث پخش نور در آسمان شده، به‌گونه‌ای که درخشش آن، ستارگان را از دید پنهان می‌سازد. کنترل نور بسیار دشوار است، چرا که ممکن است از سطوح درخشان مانند شیشه خودرو یا بتن بازتاب کند.

در بسیاری از مواقع، از نور در شب بیش از اندازه استفاده می‌شود. به عنوان مثال، دفاتر کاری خالی که در تمام شب چراغ‌هایشان روشن است یا چراغ‌های خیابانی که به جای تابش به زمین، به آسمان می‌تابند. حتی سامانه‌های روشنایی که به‌خوبی طراحی شده‌اند، می‌توانند به افزایش آلودگی نوری دامن بزنند، به طوری که از فضا قابل رؤیت شوند و در عین حال ستارگان را از دید ساکنان زمین پنهان کنند. این نوع آلودگی نوری می‌تواند به سلامت انسان آسیب برساند، زیرا چرخه طبیعی خواب و بیداری بدن را مختل می‌کند. همچنین ممکن است باعث سردرگمی حشرات، پرندگان، لاک‌پشت‌های دریایی و دیگر جانوران شود.

اگر همزمان در سراسر جهان همه چراغ‌ها روشن شوند، مصرف برق فقط افزایش نسبتاً اندکی خواهد داشت، اما تابش آسمانی بسیار شدید و آسمانی بدون ستاره خواهیم داشت؛ منظره‌ای که چندان خوشایند نیست.