خرسانة... مخزّنة للطاقة

تؤمن احتياجات المنازل منها

خرسانة... مخزّنة للطاقة
TT

خرسانة... مخزّنة للطاقة

خرسانة... مخزّنة للطاقة

طوّر مهندسو «معهد ماساتشوستس للتقنية» تقنية جديدة لتخزين الطاقة، وهي نوع جديد من الخرسانة يعتمد على مادتين قديمتين: الإسمنت الذي يُستخدم منذ آلاف السنين، وأسود الكربون؛ المسحوق أسود اللون الذي استُخدم حبراً للمخطوطات منذ مئات السنين.

يتمتّع أسود الكربون بخاصية توصيل الكهرباء، واكتشف الباحثون أنّ مزجه مع الإسمنت والمياه بطريقة معيّنة يحوّله إلى شبكة متشعّبة وطويلة من «أسلاك» الكربون مع اشتداد صلابة الإسمنت. وتحوّل هذه العملية المادّة إلى «مكثّف فائق»؛ أي إلى جهاز يخزّن الشحنة الكهربائية.

ويقول فرنز جوزيف أولم، أستاذ الهندسة المدنية في «معهد ماساتشوستس للتقنية» وأحد الباحثين المشاركين في الدراسة: «فجأةً؛ أصبحت لدينا مادّة ليست فقط قادرة على حمل الأوزان، بل تستطيع تخزين الطاقة أيضاً».

وعلى عكس البطارية التي تعمل عبر تحويل الطاقة الكيميائية إلى كهربائية، لا يفقد المكثّف الفائق متانته أو قدرته على الاحتفاظ بالشحنة مع الوقت. وعلاوةً على ذلك، لا يحتاج المكثّف الفائق إلى مواد مكلفة ومثيرة للأسئلة الأخلاقية مثل مواد الكوبالت والليثيوم اللذين يُستخدمان في بطاريات الأيون ليثيوم.

حلول بيئية

ويعدّ الباحثون أنّ انخفاض تكلفة أسود الكربون سيؤدّي إلى انخفاض تكلفة صناعة الخرسانة، فضلاً عن أنّه قد يكون حلاً لواحدٍ من أبرز التحديات التي تعوق توسيع نطاق استخدام الموارد المتجدّدة. ففي ظلّ عدم التوفّر الدائم للطاقتين الشمسية والهوائية، فلا بدّ من التسريع ببناء مخازن طاقة أقلّ تكلفة للاستغناء عن الوقود الأحفوري.

يستطيع أساسٌ - متّصل بواسطة أسلاك تمتدّ إلى السطح - مصنوع من المادّة الجديدة في أحد المنازل، تخزين طاقة شمسية موازية للطاقة التي يستهلكها المنزل خلال يومٍ واحد. كما يمكن استخدام مثل هذه الأساسات في منشآت الطاقة الهوائية لبناء قواعد التوربينات الهوائية، وفي الطرقات لشحن السيارات الكهربائية في أثناء سيرها.

ووجد الباحثون في دراستهم الجديدة أيضاً أنّه يمكن تصميم مكثّفات الطاقة للشحن البطيء في حالات المنازل، وللتحرير السريع في حالات شواحن العربات الكهربائية.

بعد اختبار نسخة صغيرة من المادّة في المختبر، يخطّط الفريق اليوم لتوسيع حجم عمله، حيث أشار أولم إلى أنّ النموذج التجريبي الأوّل من هذه الخرسانة قد يكون جاهزاً في غضون 18 شهراً.

* «فاست كومباني» - خدمات «تريبيون ميديا»


مقالات ذات صلة

«أدنوك» و«بنك اليابان للتعاون الدولي» يوقعان اتفاقية تمويل أخضر

الاقتصاد سلطان الجابر وثاني الزيودي وسايتو كين وخالد الزعابي وكازوهيكو أماكاوا خلال توقيع الاتفاقية (وام)

«أدنوك» و«بنك اليابان للتعاون الدولي» يوقعان اتفاقية تمويل أخضر

وقعت شركة «بترول أبوظبي الوطنية» (أدنوك) الإماراتية اتفاقية عامة مع «بنك اليابان للتعاون الدولي» للحصول على تسهيلات تمويل أخضر بقيمة 3 مليارات دولار.

«الشرق الأوسط» (أبوظبي)
الاقتصاد تسارع الاستثمارات الخضراء في السعودية عبر تكنولوجيات الاقتصاد الدائري والهيدروجين النظيف

تسارع الاستثمارات الخضراء في السعودية عبر تكنولوجيات الاقتصاد الدائري والهيدروجين النظيف

توقعت «سكاي تاورز» - وهي مبادرة سعودية أميركية صناعية عالمية - أن تشهد السعودية الفترة المقبلة زيادة جذب الاستثمار في المشاريع والفرص.

فتح الرحمن يوسف (الرياض)
الاقتصاد مصفاة «بيرنيس» التابعة لشركة «شل» في روتردام (من الموقع الإلكتروني للشركة)

«شل» تعلق أعمال بناء مصنع وقود حيوي في روتردام

أعلنت شركة الطاقة الأنجلو هولندية العملاقة «شل»، الثلاثاء، تعليق أعمال البناء في مصنع لإنتاج الوقود الحيوي في مشروع «شل للطاقة والكيماويات» بميناء روتردام الهول

«الشرق الأوسط» (لندن)
الاقتصاد ماركو آرتشيلي الرئيس التنفيذي لشركة «أكوا باور» مع ممثلي الشركات التمويلية (الشرق الأوسط)

«أكوا باور» السعودية لتمويل مشروع للطاقة الشمسية في أوزبكستان

أعلنت شركة «أكوا باور» السعودية عن توقيعها اتفاقيات تمويل لمشروع محطة ريفرسايد للطاقة الشمسية الكهروضوئية بأوزبكستان بتكلفة استثمارية تخطّت 533 مليون دولار.

«الشرق الأوسط» (الرياض)
الاقتصاد محطة سكاكا للطاقة الشمسية الكهروضوئية التابعة لـ«أكوا باور» (موقع الشركة الإلكتروني)

«أكوا باور» السعودية تستلم شهادة تشغيل محطة «كوم أمبو» بمصر

أعلنت شركة «أكوا باور» السعودية للطاقة، الاثنين، تلقيها إشعاراً باستلام شهادة التشغيل التجاري لمشروع محطة «كوم أمبو» للطاقة الشمسية الكهروضوئية.

«الشرق الأوسط» (الرياض)

طريقة مطورة لامتصاص الكربون الجوي بتكلفة زهيدة

طريقة مطورة لامتصاص الكربون الجوي بتكلفة زهيدة
TT

طريقة مطورة لامتصاص الكربون الجوي بتكلفة زهيدة

طريقة مطورة لامتصاص الكربون الجوي بتكلفة زهيدة

على حافة صحراء موهافي، على بعد 60 ميلاً إلى الشمال من مدينة لوس أنجليس، ستقوم محطة جديدة لمعالجة المياه بتحويل مياه الصرف الصحي إلى مياه صالحة للشرب.

إزالة ثاني أكسيد الكربون

سيختبر المصنع أيضاً شيئاً جديداً: إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي بتكلفة قليلة أو من دون تكلفة.

في الوقت الحالي، يعد استخدام آلات «الالتقاط المباشر للهواء» عملية مكلفة. إذ يمكن أن تكلف إزالة طن واحد منه وتخزينه ما يصل إلى 1000 دولار. ومع انبعاث نحو 40 مليار طن من ثاني أكسيد الكربون من البشر كل عام، لا يمكن للصناعة الناشئة أن تتوسع بسهولة لمعالجة المشكلة.

إلا أن شركة «كابتشر 6» Capture 6، وهي شركة ناشئة تشارك في المشروع الجديد في بالمديل، كاليفورنيا، تتبع نهجاً مختلفاً. ويقول إيثان كوهين كول، الرئيس التنفيذي للشركة، إن العملية الجديدة «لديها القدرة على تقليل أو حتى إلغاء تكلفة إزالة ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير». وتقوم الشركة بدمج التكنولوجيا الخاصة بها في المواقع الصناعية القائمة.

توظيف المخلفات لالتقاط الملوثات

وفي المشروع الجديد، الذي بدأ العمل به مؤخراً، ستعالج التكنولوجيا أيضاً مشكلة محطة معالجة المياه. فعندما تقوم المحطة بمعالجة مياه الصرف الصحي، سينتهي الأمر بتوليد أطنان من المياه المالحة - وهو أمر عادة ما يكون التخلص منه مكلفاً. وستستخدم «كابتشر 6» هذا المحلول الملحي لإنشاء مادة مذيبة تلتقط ثاني أكسيد الكربون من الهواء.

طريقة جديدة لامتصاص ثاني أكسيد الكربون الجوي

تعمل معظم تقنيات التقاط الهواء المباشر عن طريق سحب الهواء من خلال مرشح أو سائل لامتصاص ثاني أكسيد الكربون. ثم يستخدم الكثير من الطاقة لإخراج ثاني أكسيد الكربون للتخزين أو إعادة الاستخدام.

ولكن بدلاً من استخدام المرشحات، تعتمد طريقة «كابتشر 6» على خطوة رئيسية واحدة، وهي أن المادة المذيبة التي تصنع من الماء المالح تتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون لتكوين كربونات متمعدنة mineralized carbonate.

ولذا لا يلزم إزالة ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى. إذ وبدلاً من ذلك، يمكن استخدام الكربونات لصنع مواد كيميائية خضراء. وستستخدم محطة معالجة المياه المنتجة لاستبدال بعض المواد الكيميائية التي تستخدمها عادة، مما يقلل الانبعاثات من سلسلة التوريد الخاصة بها.

ويقول كوهين كول: «لقد تم تصميم نظام إزالة الكربون الخاص بنا منذ البداية كوسيلة لتسهيل عملية إزالة الكربون، وليس فقط إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي». كما ستعمل محطة معالجة المياه على تقليل الانبعاثات من خلال تجنب الحاجة إلى نقل نفايات المياه المالحة إلى مكان آخر.

طاقة متجددة ومياه صالحة للشرب

في المجمل، يقول إن العملية توفر الكثير من الطاقة في جميع أنحاء سلسلة التوريد، ما يعوض استخدامها المباشر للطاقة. وهي مصممة أيضاً للعمل بالطاقة المتجددة. تولد هذه التقنية أيضاً المزيد من مياه الشرب التي لا يمكن استخراجها من الماء المالح.

وسوف تضخ محطة معالجة المياه كل مياهها النظيفة تحت الأرض إلى طبقات المياه الجوفية، وبالتالي فإنها ستصل إلى إمدادات المياه بشكل غير مباشر بدلا من نقلها عبر الأنابيب إلى المنازل.

بالنسبة للمواد الكيميائية في المصنع، قد تكون الشركة الناشئة قادرة على تمويل عملية إزالة ثاني أكسيد الكربون بالكامل دون الاعتماد على بيع أرصدة الكربون.

التقاط مليارات الأطنان من ثاني أكسيد الكربون

يقول كوهين كول إن محطات معالجة المياه تنتج كمية هائلة من نفايات المياه المالحة كل عام، بحيث يمكن توسيع نطاق العملية لالتقاط مليارات الأطنان من ثاني أكسيد الكربون. وفي بالمديل، سيعمل المصنع الجديد على التقاط نحو 25 ألف طن من ثاني أكسيد الكربون سنوياً بينما يقوم بتنقية 4.5 مليون غالون (الغالون 3.785 لتر) من المياه.

ويمكن استخدام هذه التكنولوجيا أيضاً في صناعات أخرى، مثل التعدين، وفي محطات إزالة الكربون على طول الساحل، حيث غالباً ما تقوم الشركات بإلقاء المياه المالحة مرة أخرى إلى المحيط، ما يضر بالحياة البحرية. وتتوقع مرافق المياه توفير 40 في المائة من التكلفة الدائمة لمعالجة المياه في المحطة بفضل التكنولوجيا الجديدة.

وبسبب التوفير في التكاليف، تقول الشركة إن لديها بالفعل مجموعة من العملاء المهتمين. إذ سيتم إطلاق مشاريع أخرى قريباً في أستراليا وكوريا الجنوبية وأجزاء أخرى من الولايات المتحدة. وقد تحصل الشركة الناشئة أيضاً على دعم المجتمع بسهولة أكبر من غيرها، لأنها يمكن أن تساعد في توليد المياه النظيفة وتجنب التأثير البيئي لإلقاء المياه المالحة أو حقنها تحت الأرض. كما أنه يتجنب الحاجة إلى نقل ثاني أكسيد الكربون المحتجز إلى مكان آخر، وهي عملية تنطوي على مخاطر.

*مجلة : «فاست كومباني»، خدمات «تريبيون ميديا».

حقائق

25000 طن

تلتقطه المحطة من ثاني أكسيد الكربون سنوياً بعد تنقية 4.5 مليون غالون من المياه