قطار يعمل بالهيدروجين يدخل موسوعة غينيس للأرقام القياسية

في أطول رحلة تمتد لـ2800 كلم

قطار يعمل بالهيدروجين يدخل موسوعة غينيس للأرقام القياسية
TT

قطار يعمل بالهيدروجين يدخل موسوعة غينيس للأرقام القياسية

قطار يعمل بالهيدروجين يدخل موسوعة غينيس للأرقام القياسية

تصدرت شركة تصنيع مركبات السكك الحديدية السويسرية «ستادلر ريل» Stadler Rail عناوين الأخبار من خلال قطار الركاب الذي يعمل بخلايا الوقود الهيدروجينية، الذي سجل رقماً قياسياً جديداً في موسوعة غينيس للأرقام القياسية بالسفر بشكل متواصل تقريباً لمدة يومين تقريباً، حيث قطع مسافة مذهلة تبلغ 1741.7 ميل (2803 كلم).

قطار «هيدروجيني»

وفي الوقت الذي تبذل فيه الجهود لتطوير تقنيات نظيفة للنقل بالسكك الحديدية في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك مشاريع الكهربة وإدخال القاطرات الكهربائية التي تعمل بالبطارية، لا تستطيع كل شبكات السكك الحديدية دعم هذه التطورات بسهولة. وبالنسبة لوسائل النقل لمسافات طويلة، حيث لا يكون استخدام الكهرباء ممكناً، فإن القطارات التي تعمل بالهيدروجين تقدم حلاً واعداً، حيث ينبعث منها البخار والماء فقط كمنتجات ثانوية.

وقد صممت الشركة نموذج قطار الركاب Flirt H2 الذي تم تقديمه لأول مرة في معرض InnoTrans 2022 في برلين. وتم اختباره في سويسرا، ليحل محل القطارات التي تعمل بالديزل على الطرق غير المكهربة أو المكهربة جزئياً.

ويتميز Flirt H2 بمقطورتين بمحركين مع خزانات الهيدروجين وخلايا الوقود بينهما.

وتستخدم خلايا الوقود لتوليد الطاقة لبطارية على متن المقطورة، ما يعمل على تشغيل المحرك الكهربائي. وقد تم تصميمه في الأصل لصالح هيئة النقل في مقاطعة سان برناردينو في كاليفورنيا.سرعات ومسافاتويسير القطار بسرعة قصوى تبلغ 79 ميلاً (127 كلم) في الساعة ومدى يصل إلى 286 ميلاً (460كلم) لكل محطة للتزود بالوقود. ومع ذلك، فإن الاختبارات الأخيرة التي أجريت في حلبة اختبار ENSCO في بويبلو، بولاية كولورادو الأميركية، حطمت الأرقام القياسية السابقة للمدى، حيث قطع القطار المسافة المذهلة المذكورة بخزان واحد من الهيدروجين.

أدى هذا الإنجاز إلى دخول الشركة في موسوعة غينيس للأرقام القياسية عن «أطول مسافة يقطعها قطار ركاب يعمل بالهيدروجين دون التزود بالوقود أو إعادة الشحن».

وفي حين لم يتم الكشف عن تفاصيل محددة مثل متوسط السرعة وقدرة نظام خلايا الوقود، فإن هذا الإنجاز يسلط الضوء على إمكانات القطارات التي تعمل بالطاقة الهيدروجينية في إحداث ثورة في النقل بالسكك الحديدية.

ومع تأكيد الطلبيات في كاليفورنيا والعقود الموقعة من قبل اثنين من مشغلي السكك الحديدية الإيطاليين لتزويد 15 قطاراً يعمل بالهيدروجين، تستعد الشركة لقيادة الجهود في تطوير تكنولوجيا السكك الحديدية المستدامة.



ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة

الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
TT

ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة

الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)

تُشكل ندرة المياه العذبة تحدياً عالمياً زائداً، خصوصاً في المناطق الجافة التي تشهد استنزافاً سريعاً لمواردها المحدودة. كما يزيد النمو السكاني والتطور الاقتصادي من حدة المشكلة، حيث يرفعان الطلب على المياه لأغراض الشرب والزراعة والصناعة؛ مما يهدد الصحة العامة والأمن الغذائي.

وتعتمد الطرق التقليدية لتحلية المياه على الطاقة بشكل مكثف ولها آثار بيئية سلبية، بينما تعد تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية حلاً واعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي، حيث تستفيد من الطاقة الشمسية المتجددة. وعلى الرغم من أن أنظمة «المقطرات» الشمسية لتحلية المياه تعد طريقة مستدامة، فإنها تواجه تحديات مثل الكفاءة المنخفضة التي تتراوح بين 30 و40 في المائة، ومعدلات إنتاج منخفضة للمياه العذبة، بالإضافة إلى التلوث البيئي الناجم عن استخدام مواد تقليدية، مثل المواد ذات التغير الطوري.

ألياف طبيعية

واستعرضت دراسة مرجعية أجراها باحثون مصريون، إمكانية استخدام الألياف الطبيعية بوصفها وسيلة مستدامة لتعزيز أداء الأنظمة الشمسية لتحلية المياه. وتتميز الألياف الطبيعية، المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية متاحة في المناطق النائية، بكونها بديلاً منخفض التكلفة، وقابلة للتحلل الحيوي، ومتعددة الاستخدامات.

ووفق النتائج المنشورة بعدد نوفمبر (تشرين الثاني) بدورية (Solar Energy)، يمكن للألياف الطبيعية مثل القطن، وقش الأرز، وألياف شجرة الموز، ونبات السيزال، وقش الخيزران، تحسين الأداء من خلال توفير الهيكل المسامي من أجل ترشيح المياه، وإزالة الشوائب، وتعزيز نقل الحرارة.

يقول الدكتور محمد عجيزة، الباحث الرئيسي للدراسة بقسم الهندسة الميكانيكية في جامعة كفر الشيخ، إن الألياف الطبيعية توفر حلاً مستداماً لتحسين كفاءة تحلية المياه بالطاقة الشمسية مع تقليل الأثر البيئي، لأنها تتميز بالتحلل البيولوجي، ما يجعلها خياراً جذاباً لتعزيز كفاءة الأنظمة الشمسية في المناطق التي تفتقر إلى الموارد.

وأضاف لـ«الشرق الأوسط» أن الألياف الطبيعية توفر امتصاصاً عالياً للإشعاع الشمسي؛ مما يُحسّن الاحتفاظ بالحرارة ويزيد معدلات التبخر، كما تعزز الكفاءة الحرارية والعزل وتقلل الفاقد الحراري؛ مما يزيد من كفاءة التكثيف بفضل مساحتها السطحية الكبيرة، فيما تُسهّل خصائصها نقل المقطر الشمسي، وتوزيعه في المناطق النائية، حيث تقلل من الوزن الإجمالي له.

تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية تعد حلا ًواعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي (جامعة واترلو)

تقييم الأداء

أثبتت الدراسة أن الألياف الطبيعية تتمتع بقدرة استثنائية على امتصاص المياه تصل إلى 234 في المائة، بالإضافة إلى خصائصها الحرارية المميزة؛ مما يتيح استخدامها بوصفها مواد عازلة أو ممتصة أو موصلة للحرارة في الأنظمة الشمسية. ويسهم ذلك في تحسين عمليات التبخير والتكثيف. وتعمل هذه الألياف على تعزيز نقل الحرارة وتقليل فقد الطاقة؛ مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة بنسبة 15 في المائة. كما وجد الباحثون أن هذه الألياف أثبتت قدرتها على زيادة إنتاجية المياه العذبة بشكل ملحوظ، حيث حققت زيادة تصل إلى 123.5 في المائة مع قشور الجوز الأسود، و126.67 في المائة مع مزيج من ألياف النباتات التي تنمو في البرك والمستنقعات وألياف السيزال.

وبالمقارنة مع المقطرات التقليدية، حققت بعض الألياف زيادة ملحوظة في إنتاج المياه العذبة، مثل نشارة الخشب وقش الأرز (62 في المائة)، واللوف الأسود (77.62 في المائة)، وألياف السيزال (102.7 في المائة)، والقماش القطني (53.12 في المائة)، وألياف النخيل (44.50 في المائة)، وألياف الكتان (39.6 في المائة).

وحددت الدراسة أبرز مميزات التوسع في استخدام الألياف الطبيعية في تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية، مثل وفرة الموارد الشمسية والمساحات الواسعة لتركيب الأنظمة، بالإضافة لكون الألياف خياراً مستداماً. كما تدعم زيادة استنزاف الموارد المائية العالمية، ونمو السكان، وزيادة الوعي بتغير المناخ الحاجة الملحة لهذه التكنولوجيا.

في المقابل، أشار الباحثون إلى تحديات تواجه هذه التقنيات، منها قلة الاستثمارات في الطاقة المتجددة، والوعي المحدود بفوائد أنظمة التحلية الشمسية، بالإضافة إلى قلة الانتشار والعوائق التجارية مقارنة بالتقنيات التقليدية، والاختلافات في سياسات الطاقة بين الدول، ما يؤثر على إمكانية توسيع نطاق استخدامها.

وأوصى الباحثون بإجراء مزيد من الأبحاث لتحسين تركيبات الألياف الطبيعية، واستكشاف بدائل قابلة للتحلل الحيوي لتقليل الأثر البيئي. وأكدوا أهمية إجراء تقييمات شاملة لتقنيات التحلية الشمسية لتحقيق أقصى تأثير ممكن وتلبية الاحتياجات الزائدة للمياه بشكل مستدام؛ مما يسهم في دعم الأمن المائي، وتعزيز القدرة على التكيف مع التغيرات المناخية.