هل سيتم تشغيل شبكات الطاقة المستقبلية باستخدام الهواء المضغوط؟ ابتكار جديد لحفظ الطاقة

0

بعد أكثر من مائة عام من اكتشاف الكهرباء من قبل العالم الكبير توماس أديسون الذي أنار لنا العالم، أصبحت حياتنا تعتمد بشكل كبير على الكهرباء المولدة عن طريق الوقود الأحفوري من خلال استخدامنا لها بغرض التدفئة والتبريد وبالإضافة إلى تشغيل العديد من الإلكترونيات والأجهزة الأخرى.

ما نلاحظه أن استخدام هذه الطاقة في تزايد مستمر، وهذا مع مرور الزمن سيصبح معضلة وموضع لا بد من التركيز عليه، نظرًا لكونها طاقة غير مستدامة. وهنا يطرأ على بالنا عدة أسئلة ومنها من أين يمكن تلبية هذه الحاجة؟

لذلك بدأ الباحثون في إنتاج وسائل أخرى بديلة لتوليد الكهرباء مثلا بالاعتماد على الطاقة المتجددة حيث قاموا بصنع شبكات الطاقة المتجددة تقوم بتوليد الكهرباء من خلال الاستفادة من قوة الطبيعة (الطاقة الشمسية والرياح)، لكن بسبب التغيرات المناخية تجعل تلك الابتكارات غير مجدية أحيانا حيث الشمس لا تشرق دائمًا والرياح لاتهب دائمًا.

بسبب كل ذلك سلط جميع الباحثون أفكارهم من أجل ابتكار طريقة أو وسيلة أخرى للتغلب على تلك المشكلة، حيث اتجهوا إلى تقنية تخزين الطاقة وتم التوصل الى عدة طرق، ومنها تخزين الطاقة على شكل هواء مضغوط، حيث بدأوا بالبحث كيف يمكنهم الاستفادة من تلك التقنية وهل يمكن تطبيقها على أرض الواقع وهل ستلبي حاجات الطاقة المستقبلية.

اقرأ المزيد: مراجعة جهاز iPhone 8 Plus

عملية تخزين طاقة الهواء المضغوط

الهواء المضغوط

تعد مشكلة التقطع في مصادر الطاقة المتجددة من المشاكل الأساسية التي تجعلها غير موثوقة في بعض الأحيان، ويعتبر إيجاد أدوات رخيصة وفعالة لتخزين الطاقة هو الحل الذي سيجعل من مصادرة الطاقة المتجددة تحل محل أي مصدر آخر للطاقة.

حاليًا هناك أدوات لتخزين الطاقة كالبطاريات على سبيل المثال التي تخزن الطاقة على شكل كهرباء، لكن بحسب المعطيات الحالية سيكون تخزين الطاقة على شكل هواء مضغوط أكثر فعالية عند الحاجة للتخزين لفترات طويلة أي تخزين موسمي، وسيغير هذا الأمر الكثير في واقع تقنيات الطاقة المتجددة.

مفهوم تخزين الطاقة على شكل هواء مضغوط هو عملية تجميع الهواء من الغلاف الجوي عن طريق ضواغط كهربائية وتخزينه بآلية مناسبة على شكل هواء مضغوط  (قد تكون اسطوانات هواء معدنية ضخمة)، وعند الحاجة الى طاقة يتم الاستفادة من ضغط الهواء المخزن لتشغيل مولدات طاقة كهربائية.

على سبيل المثال، توربينات الرياح ستقوم بإنتاج الكهرباء أو الطاقة عند هبوب الرياح لكن قد لا يكون هنالك حاجة لها، ولذلك من الضرورة أن تتواجد ادوات لكي يتم تخزين هذه الطاقة وضمان عدم ضياعها واستخدامها عند الطلب، وتتضمن تحويل طاقة الكهرباء الى هواء عالي الضغط الذي سيستخدم في وقت لاحق لإنتاج الكهرباء.

وبشكل مختصر هو نقل الطاقة إلى خارج أوقات الذروة من أجل الفترات التي تكون شبكات الطاقة المتجددة بحاجة إلى تغذية لأجل القيام بوظيفتها.

اقرأ المزيد: إطلاق لعبة ببجي لايت PUBG Mobile Lite في عدد من الدول

أين يتم تخزين الهواء المضغوط الهواء المضغوط

يمكن تخزين الهواء المضغوط في اسطوانات معدنية أو بكهوف المياه الجوفية في باطن الأرض التي تمثل وسيلة جيدة لتخزين كميات كبيرة من الهواء المضغوط الذي سيحل محل مياه جوفية مالحة غير صالحة للشرب، حيث ان بعض هذه الكهوف تختزن بداخلها الغاز الطبيعي.

ووفقًا لاعتقاد بعض الباحثون في جامعة Edinburgh and Strathclyde، فإن إحدى الخطوات المهمة لعملية تخزين الطاقة على شكل هواء مضغوط هي تحديد الطبقات (طبقات المياه الجوفية المالحة) التي سيتم تخزين الطاقة بها، لذلك يجب البحث عن مناطق جغرافية مناسبة مثل منجم صخري أو ملحي، وفي تلك الطبقات سيحل الهواء المضغوط محل بعض الماء غير الصالح للشرب، وتعتبر هذه الطريقة مثالية لتخزين الطاقة وذات تكلفة معقولة.

وكان أول مصنع لتخزين طاقة الهواء المضغوط في ألمانيا E.ON-kraftwerk’s 290MW لتعويض نقص في موارد الكهرباء في اوقات الذروة أي باعتباره مصدر طاقة احتياطي، حيث يتم ملئ كهفين جوفيين ملحيين خلال 8 ساعات وعند الحاجة يتم تحرير الهواء وتسخينه ليشغل توربينات توليد كهرباء 320MW وتنتج الكهرباء لمدة ساعتين.

ولزيادة فعالية هذه الطريقة يجب التركيز على احتفاظ الحرارة المرتبطة بالضغط واستخدامها عند تسخين الهواء.

خلال عملية البحث عن كهوف صخرية تحت الأرض على مقربة من سواحل المملكة المتحدة، وجد الباحثون أنه يمكن تخزين ما لا يقل عن 77 إلى 96 تيرا وات ساعي من الكهرباء في طبقات المياه الجوفية، هذه الكمية تكفي لتلبية الحاجة القصوى من الطاقة ويزيد.

اقرأ المزيد: هل تبحث عن برنامج ترجمه .. جميعُ اللغات أصبحت بين يديك مع هذه المجموعة من برامج الترجمة

مشاكل تواجهها التقنية

المحافظة على ضغط مرتفع

أحد أهم القضايا التي يجب التغلب عليها لنجاح هذه التقنية تدور حول نسبة الضغط عند خروج الهواء المضغوط من الكهف، حيث تكون نسبة الضغط عليا في حال كان مليء ومنخفضة في حال كان فارغ تقريبا. وهناك طريقتين للمحافظة على كهف ذو حجم ثابت عند تخزين الهواء المضغوط فيه:

  1. السماح للضغط بالتغير بشكل طبيعي عند إطلاق الهواء وذلك يعني يأن التوربينات ستولد طاقة أقل مع مرور الوقت.
  2. التحكم في تدفق الهواء الخارج من الكهف، حيث يتم إطلاقه بشكل أكبر في النهاية لمواجهة الضغط المنخفض، وذلك يضمن بأن الكهرباء المولدة ستكون بنسبة ثابتة.

وعادة ما يتم تطبيق الخيار الثاني، حيث يكون هناك كمية ثابتة من الهواء يقود التوربينات.

 ليست تقنية تعمل بشكل منفرد

هي تقنية تتألف من عدة تقنيات فرعية أخرى حيث تتضمن الضواغط والمبادلات الحرارية وتصميم مخازن الهواء وتصميم المخازن الحرارية. وكل ذلك يتطلب هندسة دقيقة للحصول على نتائج صحيحة.

اقرأ المزيد: تعرّف على كيفية إستعادة رسائل WhatsApp المحذوفة حتى بدون نسخة إحتياطية

 ليست الحل الأمثل لتخزين قصير الأمد

لا تزال كل من طاقة الرياح والطاقة الشمسية غير متوفرين في كل الأوقات وإن شبكات الطاقة المتجددة تقوم بتخزين تلك الطاقة لفترات قصيرة.

لكن مع استخدام تقنية الهواء المضغوط ­سيتم تخزين الطاقة لكن ذلك يرافقها تكاليف عالية، وبالتالي هي اقتصادية في حالة تخزين الطاقة على فترات طويلة.

التحكم بالحرارة

تشكل الحرارة أحد العوامل المؤثرة في عملية التخزين والتحويل الى كهرباء، وللحصول على أفضل مردود يجب تأمين مصدر حرارة عند عملية توليد الكهرباء لزيادة الضغط وتوليد كميات أكبر من الكهرباء.

اقرأ المزيد: بعد إيقاف خدمة الروابط المختصرة من جوجل … إليك أفضل مواقع اختصار الروابط

0

شاركنا رأيك حول "هل سيتم تشغيل شبكات الطاقة المستقبلية باستخدام الهواء المضغوط؟ ابتكار جديد لحفظ الطاقة"