وقود يخزن الطاقة الشمسية لمدة 18 سنة

كتبه لموقع “ساينس أليرت”: كارلي كاسيلا
نُشر بتاريخ: 6/11/2018
ترجمة: بان علي
مراجعة وتدقيق: عقيل صكر
تصميم الصورة: مثنى حسين

مهما كانت الطاقة الشمسية وفيرة ومُتجدّدة فلا تزال هناك نقطة ضعف فيها. إذ أنّه لحد الآن لا يوجد هناك خزان رخيص وطويل الأمد – لهذه الطاقة المُنتَجة من الشمس.
عانى مجال صناعة الطاقة الشمسية من هذه المشكلة لمدة طويلة، ولكن في السنة الماضية وحدها، أعلنت أربعة بحوث حلّاً جديداً مثيراً للاهتمام.
طوّر العُلماء السويديون سائلاً خاصاً، يُسمّى الوقود الشمسي الحراري، والذي بإمكانه أن يخزّن الطاقة من الشمس لأكثر من عقد من الزمن.
يشرح المهندس “جيفري كروسمان” للـ أن بي سي-(NBC)، والذي يعمل على هذه المواد الكيمياية في مؤسسة “ماستيتيوتس” للتكنلوجيا. «الوقود الشمسي الحراري يعمل كبطارية قابلة للشحن، ولكن بدل أن تشحنه بالكهرباء، يمكن شحنه بضوء الشمس، وتشغيله حسب الحاجة».
في الحقيقة أن هذا السائل ما هو إلّا مركب كيميائي في حالة سائله، وقد عمل على تطويره عُلماء من جامعة “جالمرز” للتكنلوجيا، في السويد، لمدة أكثر من سنة.

يتكوّن هذا المركب، من: الكاربون، والهيدروجين، والنتروجين، وعندما يتم تعريضه إلى ضوء الشمس، يقوم بشي غريب، حيث أن الأواصر التي تربط ذراته تعاود ترتيب نفسها وتتحوّل إلى نسخة جديدة مملوءة بالطاقة، تسمّى بـ المتزامر.
كما تُحصر الفريسة داخل الفخ، فالطاقة الشمسية أيضاً تُحصر بين الأواصر الكيميائية القوية، داخل هذا المتزامر، وتبقى هناك حتّى وإن انخفضت حرارة هذا المركّب إلى نفس درجة حرارة الغرفة.

متى ما أتت الحاجة للطاقة – مثلاً في الليل، أو في الشتاء – يتم تحفيز هذا المركّب بسهولة داخل جهاز، فيعود إلى حالته الأصلية، مفرزاً بذلك طاقة على شكل حرارة.
يقول أحد أعضاء الفريق، وهو باحث في المواد النانوية، “كاسبر موث بولسن” من جامعة جالمرز «يمكن الاحتفاظ بهذا الطاقة داخل المتزامر لمدة تصل إلى (18) سنة»…
«وعندما نأتي لاستخراج هذه الطاقة واستخدامها، نحصل على الدفء أكثر ممّا نأمل به».

تم وضع نموذج أوّلي لنظام الطاقة على سطح بناية جامعة، ووُضِع هذا السائل تحت الاختبار، وطبقاً لما قاله الباحثون: فإن النتائج جذبت انتباه العديد من المستثمرين.
تم صنع جهاز الطاقة المُتجدّدة والخالية من الانبعاثات من عاكس مقعّر مع أنبوب في الوسط، والذي يقوم بتتبّع الشمس مثل صحن الستلايات.

يعمل هذا النظام بشكل دوري، حيث يقوم بضخ السائل من خلال أنابيب شفّافة، وتسخينه عن طريق أشعة الشمس، محوّلاً المركّب (نوربورنادينس) إلى متزامر حافظ للطاقة، (كوادريسايلاين). وبعد ذلك يتم حفظ المركّب السائل في درجة حرارة الغرفة، مع أدنى نسبة لفقدان الطاقة.
وعندما تأتي الحاجة لهذه الطاقة، يتم تصفية هذا المحلول عن طريق جهاز محفّز خاص، والذي يقوم بإرجاع هذا المركّب إلى حالته الأصلية، ورفع درجة الحرارة إلى سيليزية (113 درجة، فهرنهايت).
من المتأمّل أن يتم استخدام هذه الحرارة في نظام التدفئة المنزلي، وتشغيل سخّان الماء في البنايات، وأيضاً غسّالات الصحون، ومنشّفات الملابس، والكثير من الاستخدامات الأخرى، قبل أن يصعد هذا السائل إلى السطح مرة أخرى.

وضع الباحثون هذا السائل خلال هذه الدورة أكثر من (125) مرة، من خلال رفع درجة الحرارة وتخفيضها بدون أي ضرر على المركب.
يقول موث-بولسن «لقد قمنا بالعديد من التطوّرات الحاسمة في الفترة الاخيرة، واليوم لدينا نظام طاقة خالٍ من الانبعاثات، ويعمل على مدار السنة».

وفقاً إلى ما ذكرت الـ أن بي سي-(NBC)، فبعد سلسلة من التطوّرات السريعة، يزعم الباحثون: أن بإمكان محلولهم أن يحمل طاقة (250) واط، في الساعة؛ لكل كيلوغرام، أي ضعف الطاقة الاستيعابية لبطاريات “تيسلا بوروول”.
مع ذلك، فلا يزال هناك مجال كبير للتطوير. فمن خلال بعض المعالجات الصحيحة، يعتقد الباحثون: أن بإمكانهم الحصول على حرارة أكبر من خلال هذا النظام، على الأقل (110) درجة سيليزية (230 درجة-فهرنهايت) وأكثر.
يقول موث-بولسين « لا يزال هناك الكثير لفعله، فنحن قد بدأنا لتونا بتشغيل النظام. الآن علينا أن نتأكّد من أن كل شيء مصمّم على النحو الأمثل».

إذا سار كل شيء كما هو مخطّط له، يعتقد “موث-بولسين” بأن هذه التكنولجيا ستكون جاهزة للاستخدام التجاري، خلال عشرة سنوات.

المقال باللغة الإنجليزية: هنا