يرى عدد من المتخصصين في مجال طاقة الرياح ورجال أعمال أن الحل لمشكلة إمكان توقف توربينات توليد الطاقة عند عدم توافر رياح، يكمن في الإفادة من الضغط الطبيعي لقاع البحر.
وقال رئيس شركة “أوشن غريزر” الهولندية الناشئة، فيرتس بليك، لوكالة الصحافة الفرنسية على هامش المشاركة في معرض لاس فيغاس للإلكترونيات: “وجدنا حلاً نطلق عليه اسم بطارية المحيط”.
وفي حين تزداد النداءات للتخلي عن مصادر الطاقة المساهمة في التغير المناخي، مثل الفحم والوقود الأحفوري، وتحظى المحاولات لإيجاد وسائل لتخزين الطاقة النظيفة أهمية جوهرية لتلبية الحاجات المتزايدة إلى الطاقة، وفق المتخصصين.
ليست وحدها في السوق
ويعود ذلك إلى أن الطبيعة لا توفر باستمرار طاقة الرياح أو أشعة الشمس في فترات تكون فيها الحاجة إلى الطاقة الكهربائية على أشدُّها.
وتعمل “بطارية المحيط” المطورة من شركة “فريتس بليك” على جيوب ضخمة في قاع المحيط، يتم ملؤها بمياه البحر بواسطة توربينة رياح.
وفي حال الحاجة إلى الكهرباء، يتيح الضغط الممارس من المحيط على هذه الجيوب تمرير المياه عبر النظام الذي يضم توربينات، ما يولد الطاقة.
وتشكل التكلفة أحد الجوانب الرئيسة الواجب أخذها في الاعتبار على صعيد إنتاج الطاقة الكهربائية.
مع ذلك، يتبين أن نظام التخزين الذي يتضمن بطارية من أي نوع ليس مكلفاً فحسب، بل ينطوي أيضاً على مخاطر التسرب والتلوث في بيئة المحيط.
“تخزين الضخ”
الأجهزة التي تستعين بالضغط الهيدروليكي تستخدم أصلاً في السدود الكهرومائية التي تعيد ضخ المياه المسحوبة من الأحواض أو الأنهار، إلى خزاناتها عندما ينخفض الطلب على الكهرباء. هذا المبدأ، الذي يسمى “تخزين الضخ”، يجعل من الممكن تخزين الموارد المخصصة لتزويد توربينات السد.
وقد حددت وزارة الطاقة الأميركية أصل هذا المفهوم في إيطاليا وسويسرا في تسعينيات القرن التاسع عشر. وتوجد الآن منشآت من هذا النوع في كل أنحاء العالم.
في ما يتعلق بالنسخة تحت الماء من هذا النوع من التخزين، فإن “أوشن غريزر” ليست وحدها في السوق.
فقد صممت “فلاسك”، وهي شركة تابعة لجامعة مالطا، نظاماً يستخدم الكهرباء المنتجة من الطاقة المتجددة لضخ المياه في غرفة تحتوي على هواء مضغوط، والذي يمكنه بعد ذلك تدوير التوربينات الهيدروليكية لتوليد الكهرباء بدورها.
لن يحصل قبل سنوات
مشروع آخر يسمى “ستنسي” يستخدم كريات خرسانية كهفية لآليته، تم اختباره في بحيرة في ألمانيا عام 2016.
يقول رئيس شركة “أوشن غريزر”، إن الهياكل الموجودة تحت الماء تستخدم ضغط قاع المحيط لصالحها، وهو مورد مجاني لتشغيل نظام يعتقد أنه فعال بنسبة 80 في المئة في تخزين الطاقة.
ويرى فريتس بليك أن هياكل التخزين هي مسألة رئيسة في الطاقات المتجددة، ويزدهر استخدامها في استهلاك الطاقة العالمي مع انخفاض تكاليف الإنتاج.
وفي الولايات المتحدة، على سبيل المثال، سجلت مصادر الطاقة الخالية من الكربون أسرع نمو في مزيج الطاقة، إذ زادت بنسبة 42 في المئة بين عامي 2010 و2020، بحسب مركز المنظمات غير الحكومية لحلول المناخ والطاقة.
مع ذلك، فإن إنشاء هياكل مثل “بطارية المحيط” على نطاق يكفي لإدماجها في شبكة الكهرباء لن يحصل قبل سنوات.
يخطط فريتس بليك لتثبيت نظامه في البحر للمرة الأولى بحلول عام 2025، بعد نشره لأول مرة في بحيرة في شمال هولندا في عام 2023.
وكالات
اقرأ أيضاً: ثورة في تكنولوجيا البطاريات.. تطوير بطارية يصل طولها إلى كيلومتر
فيما يمكن أن يطلق عليه ثورة في تكنولوجيا البطاريات القابلة للارتداء، طوّر باحثون من جامعة ماساتشوستس للتكنولوجيا MIT أطول بطارية مرنة في العالم، بطارية ليثيوم من الألياف الطويلة قابلة لإعادة الشحن.
ويبلغ طول هذه البطارية نحو 140 مترًا، وقد تمتد إلى أطول من ذلك بكثير.
نشرت صحيفة Materials Today أن طول البطارية هو إثبات لإمكانية تشكيل المواد بأطوال كبيرة جدًا.
وصنعت البطارية للمرة الأولى بطريقة الرسم الحراري، ما يمكننا من صنع أي بطارية ثلاثية الأبعاد بكل الأشكال الممكنة.
وفقًا للفريق المطوّر لبطارية الألياف، يفتح الابتكار أمامنا فرصًا لا تحصى لصناعة أجهزة اتصال ذاتية القدرة –أي لا تتطلب مصدرًا خارجيًا للطاقة- وأجهزة استشعار، وأجهزة حاسوبية قابلة للارتداء، إضافةً إلى أجهزة تُعد بطارياتها جزءًا من هيكلها.
وصنع الباحثون سابقًا أليافًا تحتوي العديد من المكونات الإلكترونية، لكنها تتطلب مصدرًا خارجيًا للطاقة.
أما الآن، وبفضل بطارية الألياف القابلة للطيّ والغسل، أصبح بوسع الأجهزة العمل دون أي مصدر خارجي للطاقة.
أشار تقرير سابق إلى أن الليثيوم قد يكون مستقبل صناعة تكنولوجيا البطاريات، ويبدو أن ذلك الاختراع هو إثبات حي على ذلك.
صنعت بطارية الألياف الجديدة باستخدام مواد هلامية جديدة وبالاستعانة بنظام رسم الألياف.
في مؤتمر صحفي عقدته جامعة ماساتشوستس، أشار طالب ما بعد الدكتوراه، تورال خودييف، إلى أن المحاولات السابقة لصناعة بطاريات الألياف اعتمدت على وضع المواد الأساسية على السطح الخارجي للألياف.
أما هذه المرة، فتلك المواد الأساسية -إضافةً إلى الليثيوم- موجودة داخل الألياف، ومعزولة بطبقة واقية تجعلها أكثر ثباتًا ومضادة للمياه. أيضًا يمكن صنع بطارية الألياف بطول يصل إلى كيلومتر، وبقدرة عالية على التحمل، وبإمكانيات عملية فائقة.
يمكن بطارية الألياف بطول 140 مترًا شحن الساعات الذكية أو الهواتف المحمولة بقدرة تصل إلى 123 ملي أمبير في الساعة.
يقول طالب ما بعد الدكتوراه جونج تي لي: «يكمن جمال أسلوبنا في إمكانية تضمين أكثر من جهاز في الألياف ذاتها». تمكن الفريق من تضمين بطارية ليد وبطارية أيون ليثيوم ضمن الألياف ذاتها، ويرى جونج لي أنه يمكن تضمين ثلاثة أو أربعة أجهزة في المستقبل. وأضاف أنه بتضمين عدة أجهزة في الألياف ذاتها، قد نتمكن في المستقبل من تضمين جهاز حاسوب ضمن الألياف.
أيضًا يمكن استخدام المادة في الطباعة ثلاثية الأبعاد، لتصميم أشكال حسب الحاجة وتكوين أجسام صلبة. لتوضيح ذلك، استخدمت لعبة في شكل غواصة وغلفت بألياف تمدها بالطاقة.
يقول خودييف: «هذه هي التجربة الأولى لطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام بطاريات الألياف. هذا لا يتطلب إضافة أي مادة أخرى لأن كل شيء موجود في الألياف بالفعل، كل المعادن والمواد الفعالة، إنها طباعة بخطوة واحدة فقط للمرة الأولى».
تقدم فريق الباحثين بطلب الحصول على براءة اختراع، ويمضون قدمًا نحو صناعة بطاريات عالية القدرة من مواد مختلفة.
هذا آخر ما توصلنا إليه في تكنولوجيا صناعة البطاريات. في وقت سابق هذا العام، تمكن فريق من الباحثين في سنغافورة من صناعة «بطارية ورقية» بسمك شعرتين بشريتين تقريبًا. وفي جامعة ستانفورد، تمكن علماء من تطوير ألواح شمسية مرنة خفيفة الوزن، يمكنها تزويد المركبات الكهربائية وسفن الفضاء الخفيفة بالطاقة.
المصدر: ibelieveinsc
