عبَّارة كهربائية «طائرة» بزعانف رافعة تضاعف سرعتها

مدينة «نيوم» السعودية اشترت 8 منها

عبَّارة كهربائية «طائرة» بزعانف رافعة تضاعف سرعتها
TT

عبَّارة كهربائية «طائرة» بزعانف رافعة تضاعف سرعتها

عبَّارة كهربائية «طائرة» بزعانف رافعة تضاعف سرعتها

ابتداء من هذا الخريف، سيكون لدى الركاب في استوكهولم خيارٌ جديدٌ للنقل العام عند السفر بين مبنى البلدية وضاحية إيكيرو في المدينة: عبَّارة «هيدروفويل» (قارب بزعانف مائية) كهربائية تطير فوق الماء، وتستخدم ما يصل إلى 80 في المائة أقل من الطاقة مقارنة بالعبَّارات التقليدية العاملة بالديزل.

زعانف رافعة

العبَّارة من شركة «كانديلا»، وهي شركة سويدية أطلقت النموذج الأولي لسفينة «هيدروفويل (hydrofoil») كهربائية عام 2016. ونظراً لمحدودية تقنية البطاريات، أجنحة وزعانف رافعة.

كان من الصعب كهربة القوارب، إذ تعدّ بطاريات الليثيوم أيون أقل كثافة للطاقة من الديزل أو البنزين، لذلك فإن استبدال كل الوقود الذي تحتاجه سفينة ما يتطلب بطاريات كبيرة جداً وثقيلة للغاية بحيث يتعذر حملها.

هنا يأتي دور تقنية «الهيدروفويل»: فمثل الأجنحة الموجودة أسفل القارب، ترفع الزعانف السفلية السفينة من الماء بحيث تطير بشكل أساسي على طول سطح الماء، ما يُقلل من السحب ومقدار الطاقة التي تحتاجها.

مع الهيدروفويلات، يُسمح لقوارب «كانديلا» بالسفر بسرعة أكبر من حدود السرعة التقليدية. وفي استوكهولم، على سبيل المثال، تقتصر العبَّارات على سرعة 12 عقدة (نحو 13 ميلاً في الساعة) حتى لا تُخلف أي موجات، إذ يمكن لتلك الموجات التي يصنعها القارب التأثير على السفن الأخرى، وتتسبب في تلف خطوط الشاطئ، أو البنية التحتية للأرصفة.

إلا أن عبَّارة الهيدروفويل الكهربائية من «كانديلا»، التي تُسمى «بي - 12 (P - 12)»، مُعفاة من هذا الحد عبر التحليق فوق سطح الماء، فهي لا تخلق موجات. وعند نحو 20 عقدة (23 ميلاً في الساعة)، تبدأ في الإقلاع، ويمكنها الوصول إلى سرعة الإبحار 30 عقدة، أو نحو 35 ميلاً في الساعة.

سرعة عالية

بهذه السرعة، من المتوقع لعبَّارة «كانديلا» أن تُقلل وقت السفر بشكل كبير لسكان استوكهولم. تبلغ المسافة بين مبنى البلدية في استوكهولم وإيكيرو نحو 18 كيلومتراً أو 11 ميلاً. هناك حالياً عبَّارة تغطي هذا المسار، لكنها تستغرق ساعة؛ لكن من شأن عبَّارة «بي - 12» من «كانديلا» أن تُقلل هذا الوقت إلى النصف.

كما أن ركوب العبَّارة يتجنب الازدحام المروري الذي يمكن أن يجعل رحلة السيارة تستغرق أكثر من 45 دقيقة. وسيكون هذا المشروع التجريبي الجديد المرة الأولى التي تطلق فيها «كانديلا» سفينة للنقل العام.

تتسع سفينة الركاب «بي - 12» من «كانديلا» لـ30 راكباً (تنتج الشركة أيضاً طرازَين للاستخدام الخاص). وهي أصغر بكثير من العبَّارات الأخرى: يمكن أن تتسع العبَّارات التقليدية التي تعمل بالديزل في استوكهولم (بما في ذلك تلك التي تسافر حالياً إلى إيكيرو) لنحو 340 شخصاً، لكن شركة «كانديلا» تقول إن متوسط معدل إشغالها يبلغ نحو 10 في المائة فقط.

ويقول ميكائيل ماهلبرغ، رئيس الاتصالات في شركة «كانديلا»: «عبر التحول من السفن الكبيرة شبه الفارغة إلى نظام تكون لديك فيه أساطيل أكبر من السفن الأصغر حجماً والأكثر رشاقة، يمكنك الحصول على رحلات مغادرة أكثر تواتراً وأوقات سفر أقصر. وينتهي بك الأمر إلى نظام أكثر شبهاً بالحافلات ولكنه على الماء، مما يكون له كثير من الفوائد للركاب والبيئة».

ثورة في النقل الحضري

ترى شركة «كانديلا» أن عبَّارتها وسيلةٌ لإحداث ثورة في وسائل النقل الحضري. هناك كثير من المدن حول العالم مُشَّيدة على الماء، وكان الماء في السابق الطريقة الرئيسية للانتقال. ولكن بعد ذلك جاءت السيارات، وكل حركة المرور الخاصة بها. طَبَّقت بعض المدن سياسات مثل تسعير الازدحام (استوكهولم من بينها)؛ لتقليل حركة المرور وانبعاثات المركبات. لكن بالنسبة إلى شركة «كانديلا»، فإن المجاري المائية لا تُستخدَم بالقدر الكافي، وخيارات السفن الحالية ملوِّثة للبيئة بشكل عام. وفي غياب ضوابط الانبعاثات، يمكن للعبَّارات التي تعمل بالديزل أن تُطلق مزيداً من أكسيد النيتروجين، والجسيمات الملوِّثة لكل رحلة ركاب تكون أكثر مما إذا انتقل هؤلاء الركاب بالسيارة. ونظراً لأنها كهربائية، فلا تُطلق قوارب «كانديلا» أي انبعاثات للعوادم.

وخلص «تحليل دورة الحياة» لعام 2022 على عبَّارة «بي - 12» من «كانديلا»، الذي أجراه طلاب في المعهد الملكي للتكنولوجيا في استوكهولم، إلى أن عبَّارات الهيدروفويل الكهربائية تُطلِق انبعاثات من ثاني أكسيد الكربون أقل بنسبة 97.5 في المائة من العبَّارات العاملة بالديزل.

* مجلة «فاست كومباني»

- خدمات «تريبيون ميديا»



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.