بمساهمات من SciDevNet. ماذا لو أمكن تحويل صحارينا إلى محطات طاقة ضخمة تلبي احتياجاتنا من الطاقة ببساطة؟ أمر مثير للاهتمام، أليس كذلك؟ لا نقول إن هذا قد يصبح حقيقة قريباً، لكن باحثين في أبوظبي نجحوا إلى حد ما في تسخير القوة الكامنة في رمالنا.
ماذا لو أمكن تحويل صحارينا إلى محطات طاقة ضخمة تلبي احتياجاتنا من الطاقة ببساطة؟ أمر مثير للاهتمام، أليس كذلك؟
لا نقول إن هذا قد يصبح حقيقة قريباً. لكن باحثين في أبوظبي نجحوا إلى حد ما في تسخير القوة الكامنة في رمالنا.
ويقوم الباحثون حالياً باختبار جهاز تجريبي يمكنه تخزين الطاقة الشمسية في الرمال لتحسين كفاءة محطات الطاقة وتوفير الطاقة ليلاً.
تستخدم هذه التقنية، التي تم تطويرها في معهد مصدر للعلوم والتكنولوجيا، الجاذبية لتصريف الرمال من حوض علوي إلى حوض سفلي، مما يؤدي إلى تسخين حبيبات الرمل بالطاقة الشمسية أثناء الانتقال. وفي الحوض السفلي، يمكن تخزين الطاقة وسحبها بتكلفة منخفضة لتوفير طاقة إضافية عند الحاجة، على سبيل المثال خلال ساعات الذروة وفي الليل.
يقول نيكولاس كالفيت، الأستاذ المساعد في قسم الهندسة الميكانيكية بمعهد مصدر: "تم اختبار نموذجين أوليين للنظام في محاولة لإثبات كفاءته وقابليته للتطبيق على نطاق واسع في المشاريع الكبرى".
ويضيف كالفيت أن الخطوة التالية هي اختبار نموذج أكثر تطوراً استعداداً لتسويقه تجارياً.
ستتضمن هذه الاختبارات بحث الاستقرار الحراري للرمال وقدرتها النوعية على امتصاص الحرارة. وأظهرت النتائج قدرة على تخزين الطاقة الحرارية تصل إلى 800-1000 درجة مئوية.
وعلى عكس وسائط التخزين التقليدية المستخدمة في أنظمة تخزين الطاقة الحرارية، مثل الزيوت الاصطناعية والأملاح المنصهرة، فإن الرمال متوفرة بكثرة في المناطق التي تكثر فيها أشعة الشمس، وغير مكلفة للحصول عليها.
وفي شرحه للطريقة المستخدمة لتخزين الطاقة في الرمال، قال كالفيت: "فكرة الساعة الرملية ألهمت النظام، حيث يستخدم خزانين متصلين ببعضهما البعض عمودياً عبر ممر ضيق يسمح بحركة حبيبات الرمل 'الباردة' من الخزان العلوي إلى الخزان السفلي 'الساخن'".
يتم تسخين الرمال عن طريق تمرير الرمال الباردة عبر مجمع حراري شمسي، حيث يتم تسخينها قبل تخزينها في خزان ساخن. ويمكن استخدام هذه الرمال الساخنة لتشغيل توربينات توليد الكهرباء.
ويوضح كالفيت أن الدورة تكتمل بإعادة الرمال الأكثر برودة إلى خزان الرمال الباردة العلوي. ويقول أمين مبارك، أستاذ هندسة القوى الميكانيكية بكلية الهندسة في جامعة القاهرة بمصر، إن هناك العديد من التجارب حول هذه التقنية في أوروبا والولايات المتحدة.
ومع ذلك، يضيف: "حتى الآن، لم تسفر هذه التجارب عن أي نتائج يمكن إتاحتها أو الاستفادة منها تجارياً".
وقال مبارك: "هناك تحديات تواجه تلك التجارب، أهمها عنصر التكلفة للجدوى الاقتصادية، والطريقة المستخدمة لاستعادة الطاقة. تتطلب عملية استعادة الطاقة المخزنة وجود سائل أو هواء أو غاز يتم حقنه في التوربين. هذه العملية تستهلك الكثير من الطاقة، مما يرفع التكلفة".
ويقر كالفيت بأن هناك حاجة إلى مزيد من البحث والتمويل لتسويق هذه التكنولوجيا.
ويوضح قائلاً: "يمثل تأمين التمويل تحدياً، حيث نحتاج إلى ما يقرب من 300 ألف دولار أمريكي لاختبار النظام في مرحلة ما قبل التسويق".
