اگر همه مردم جهان همزمان چراغ‌ها را روشن کنند، چه اتفاقی می‌افتد؟

تأمین برق و پایداری شبکه

برق، شکلی از انرژی است که از منابع متنوعی مانند زغال‌سنگ، گاز طبیعی، اورانیوم، آب، باد و نور خورشید تولید می‌شود. نیروگاه‌ها این انرژی را به برق تبدیل کرده و سپس از طریق شبکه‌ای پیچیده از سیم‌های انتقال و توزیع به نام شبکه برق به خانه‌ها و کسب‌وکارها می‌رسانند.

برای حفظ پایداری شبکه، تولید برق باید دقیقاً با میزان تقاضا مطابقت داشته باشد. هرگاه مصرف‌کننده‌ای چراغی را روشن می‌کند، برق از شبکه کشیده می‌شود و یک مولد باید بلافاصله همان مقدار برق را به شبکه تزریق کند. حتی چند ثانیه عدم تعادل می‌تواند منجر به خاموشی گسترده شود.

اپراتورهای سیستم با استفاده از حسگرها و کامپیوترهای پیشرفته، میزان تقاضای برق (بار) را به دقت زیر نظر دارند تا تولید را متناسب با آن افزایش یا کاهش دهند. تقاضای کل برق به صورت ساعتی و فصلی نوسانات زیادی دارد؛ برای مثال، مصرف برق در طول روز و شب، یا در تابستان و پاییز، تفاوت چشمگیری دارد.

واکنش نیروگاه‌ها به جهش تقاضا

در صورت روشن شدن همزمان چراغ‌ها توسط همه مردم جهان، تقاضای ناگهانی و عظیمی برای برق ایجاد می‌شود. نیروگاه‌ها باید به سرعت تولید خود را افزایش دهند تا از فروپاشی سیستم جلوگیری کنند، اما هر نوع نیروگاهی واکنش متفاوتی به این تغییرات نشان می‌دهد:

• نیروگاه‌های زغال‌سنگ و هسته‌ای: این نیروگاه‌ها می‌توانند مقادیر زیادی برق تولید کنند، اما راه‌اندازی مجدد آن‌ها پس از خاموشی یا مشکل، ساعت‌ها طول می‌کشد و واکنش کندی به تغییرات بار دارند.
• نیروگاه‌های گاز طبیعی: این نیروگاه‌ها می‌توانند سریع‌تر به تغییرات بار پاسخ دهند و معمولاً برای پوشش دوره‌های اوج تقاضا، مانند بعدازظهرهای گرم تابستان، استفاده می‌شوند.
• منابع تجدیدپذیر (خورشیدی، بادی، آبی): این منابع آلودگی کمتری تولید می‌کنند، اما کنترل آن‌ها دشوارتر است؛ زیرا تولید برق به عواملی مانند سرعت باد و تابش خورشید بستگی دارد.

مدیران شبکه از باتری‌های بزرگ برای هموار کردن جریان برق در نوسانات تقاضا استفاده می‌کنند، اما ذخیره برق کافی برای تأمین نیاز یک شهر یا منطقه کامل در باتری‌ها هنوز به دلیل هزینه بالا و تخلیه سریع، امکان‌پذیر نیست.

برخی از نیروگاه‌های آبی می‌توانند در دوره‌های کم‌تقاضا آب را به دریاچه‌ها پمپ کرده و سپس هنگام افزایش تقاضا، آن را از طریق توربین‌ها آزاد کنند تا برق تولید شود.

عوامل جلوگیری از فروپاشی کامل سیستم

خوشبختانه، دو عامل اصلی مانع از سقوط کامل سیستم برق در صورت روشن شدن همزمان چراغ‌ها توسط همه مردم جهان می‌شوند:

1. عدم وجود شبکه برق جهانی واحد: هیچ شبکه برق جهانی واحدی وجود ندارد. بیشتر کشورها شبکه‌های مستقل یا چند شبکه منطقه‌ای دارند. شبکه‌های مجاور، مانند شبکه‌های ایالات متحده و کانادا، معمولاً به هم متصل هستند تا برق بتواند از طریق مرزها منتقل شود، اما می‌توانند به سرعت از یکدیگر جدا شوند. بنابراین، حتی اگر در برخی مناطق خاموشی رخ دهد، بعید است که همه شبکه‌ها همزمان سقوط کنند.
2. گسترش لامپ‌های LED: در ۲۰ سال گذشته، لامپ‌های LED جایگزین بسیاری از لامپ‌های قدیمی شده‌اند. این لامپ‌ها از هر واحد برق، نور بسیار بیشتری تولید می‌کنند و به برق بسیار کمتری از شبکه نیاز دارند. طبق گزارش وزارت انرژی آمریکا، استفاده از لامپ‌های LED به طور میانگین، سالانه ۲۲۵ دلار صرفه‌جویی در هزینه برق خانوار را به دنبال دارد. تا سال ۲۰۲۰، تقریباً نیمی از خانه‌های آمریکا برای اکثر یا همه نیازهای روشنایی خود از LED استفاده می‌کردند. ال‌ای‌دی‌ها یا دیودهای ساطع‌کننده نور، دستگاه‌های نیمه‌هادی هستند که تقریباً بدون تولید گرما نور تولید می‌کنند.

پیامدهای زیست‌محیطی: درخشش بیشتر، ستاره‌های کمتر

علاوه بر مصرف برق، باید به سرانجام نورهای منتشرشده نیز توجه کرد. افزایش ناگهانی نور باعث افزایش قابل توجه در درخشش آسمان می‌شود؛ این درخشش همان روشنایی مه‌آلودی است که شب‌ها روی شهرها و روستاها را می‌پوشاند.

درخشش آسمان زمانی اتفاق می‌افتد که نور از ذرات مه و گرد و غبار در هوا منعکس شده و با ایجاد نوری پراکنده، آسمان شب را روشن می‌کند. کنترل این نور بسیار دشوار است و می‌تواند از سطوح روشن مانند شیشه ماشین‌ها و بتن بازتاب شود.

نورپردازی‌های شبانه اغلب بیش از حد هستند؛ مانند چراغ‌های روشن ساختمان‌های اداری خالی یا چراغ‌های خیابانی که به جای روشن کردن خیابان‌ها، به سمت بالا می‌تابند. حتی سیستم‌های نورپردازی با طراحی بهینه نیز می‌توانند مشکل را تشدید کنند، به طوری که شهرها و بزرگراه‌ها از فضا قابل مشاهده‌اند و ستارگان از زمین ناپدید می‌شوند.

این آلودگی نوری می‌تواند به سلامت انسان آسیب بزند، چرخه‌های طبیعی خواب و بیداری بدن را مختل کند و حشرات، پرندگان، لاک‌پشت‌های دریایی و دیگر گونه‌های حیات‌وحش را گیج کند.

در نهایت، اگر همه مردم جهان همزمان چراغ‌هایشان را روشن کنند، شاهد افزایش متوسطی در مصرف برق خواهیم بود، اما به دلیل افزایش درخشش آسمان، ستاره‌ها در آسمان شب دیده نخواهند شد که نمای چندان جذابی نیست.