تقنية منخفضة التكلفة لتحلية المياه بالطاقة الشمسية

يجلس الباحث جوناثان بيسيت فوق مقطورة تحتوي على نظام التحلية الجديد (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا)
يجلس الباحث جوناثان بيسيت فوق مقطورة تحتوي على نظام التحلية الجديد (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا)
TT

تقنية منخفضة التكلفة لتحلية المياه بالطاقة الشمسية

يجلس الباحث جوناثان بيسيت فوق مقطورة تحتوي على نظام التحلية الجديد (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا)
يجلس الباحث جوناثان بيسيت فوق مقطورة تحتوي على نظام التحلية الجديد (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا)

طوّر مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بالولايات المتحدة تقنية جديدة لتحلية المياه تعمل وفقاً للإيقاع الشمسي، وبالتالي لا تتطلب بطاريات إضافية باهظة التكلفة لتخزين الطاقة في الأوقات التي لا تتوفر فيها أشعة الشمس.

ووفق باحثي الدراسة المنشورة، الثلاثاء، في دورية «نيتشر واتر Nature Water»، فإن هذه التقنية يمكن أن توفر مياه شرب نظيفة بتكلفة منخفضة للمجتمعات الفقيرة والغنية على السواء.

وتقوم التقنية الجديدة التي تعمل بالطاقة الشمسية بإزالة الملح من المياه بوتيرة تتبع مستمرة، تتوافق مع التغيرات التي تحدث في الطاقة الشمسية. فمع زيادة ضوء الشمس على مدار اليوم، تقوم بتكثيف عملية تحلية المياه، بحيث تتكيف تلقائياً مع أي تغير مفاجئ في ضوء الشمس، على سبيل المثال تقلل سرعتها استجابة لسحابة عابرة أو تزيدها عند صفاء السماء.

ونظراً لأن التقنية يمكنها الاستجابة بسرعة للتغيرات الطفيفة في ضوء الشمس، فإنها تزيد من فائدة الطاقة الشمسية، وتنتج كميات كبيرة من المياه النظيفة على الرغم من الاختلافات في ضوء الشمس طوال اليوم.

وعلى النقيض من تصميمات تحلية المياه الأخرى التي تعمل بالطاقة الشمسية، لا تتطلب التقنية الجديدة بطاريات إضافية لتخزين الطاقة، ولا مصدر طاقة إضافياً، كشبكات الطاقة.

اختبر المهندسون نموذجاً أولياً على آبار المياه الجوفية في نيو مكسيكو بالولايات المتحدة على مدى 6 أشهر، وعملوا في ظروف جوية وأنواع مياه متغيرة. وقد استغلت التقنية الجديدة في المتوسط ​​أكثر من 94 في المائة من الطاقة الكهربائية المولدة من الألواح الشمسية لإنتاج ما يصل إلى 5 آلاف لتر من المياه يومياً، على الرغم من التقلبات الكبيرة في الطقس ومقدار أشعة الشمس المتاحة.

ويقول آموس وينتر، أستاذ الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: «تتطلب تقنيات تحلية المياه التقليدية مصدراً للطاقة الثابتة، ما يتطلب ما يعرف بـ(أنظمة تخزين طاقة البطاريات) لتيسير الاستفادة من مصدر طاقة متغير مثل الطاقة الشمسية».

ويوضح في بيان صادر، الثلاثاء: «من خلال تغيير معدلات استهلاك الطاقة باستمرار بالتزامن مع الشمس، تستخدم تقنيتنا الطاقة الشمسية بشكل مباشر وفعال لصنع المياه النظيفة».

ويضيف: «القدرة على صنع مياه الشرب باستخدام مصادر الطاقة المتجددة، دون الحاجة إلى تخزين البطاريات، تشكل تحدياً كبيراً. وقد نجحنا في تحقيق ذلك».

ويهدف النظام الجديد إلى تحلية المياه الجوفية المالحة، وهو مصدر مالح للمياه يوجد في الخزانات الجوفية، ويعد أكثر انتشاراً من موارد المياه الجوفية العذبة.

مصدر غير مستغل

ويرى الباحثون أن المياه الجوفية المالحة تشكل مصدراً ضخماً غير مستغل لمياه الشرب المحتملة، خاصة أن احتياطيات المياه العذبة تعاني من نقص في أجزاء من العالم. وهم يتصورون أن النظام الجديد المتجدد الخالي من البطاريات يمكن أن يوفر مياه الشرب التي تشتد الحاجة إليها بتكلفة منخفضة، وخاصة للمجتمعات الداخلية التي يكون الوصول فيها إلى مياه البحر وطاقة الشبكة الكهربائية محدوداً.

«ويعيش غالبية السكان في الولايات المتحدة بعيداً عن الساحل. وبالتالي، يعتمدون بشكل كبير على المياه الجوفية، خصوصاً في المناطق النائية ذات الدخل المنخفض. ومن المؤسف أن هذه المياه الجوفية أصبحت أكثر ملوحة بسبب تغير المناخ»، كما يقول جوناثان بيسيت، طالب الدكتوراه في الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، مؤكداً على أنه «يمكن لهذه التقنية الجديدة أن توفر مياه نظيفة مستدامة وبأسعار معقولة للأماكن التي لا تصل إليها المياه في جميع أنحاء العالم».

وقام المهندسون بدمج استراتيجية التحكم الجديدة في نظام آلي بالكامل، قاموا بتعديل حجمه بحيث يتناسب مع تحلية المياه الجوفية المالحة بكمية يومية تكفي لتزويد مجتمع صغير يبلغ عدد سكانه نحو 3 آلاف شخص.

مياه جوفية

قاموا بتشغيل النظام لمدة 6 أشهر على عدة آبار في منشأة الأبحاث الوطنية للمياه الجوفية المالحة في ألاموغوردو، في نيو مكسيكو. وخلال التجربة، عمل النموذج الأولي في ظل مجموعة واسعة من الظروف الشمسية، حيث سخّر أكثر من 94 في المائة من الطاقة الكهربائية للوحة الشمسية، في المتوسط، لتشغيل تحلية المياه بشكل مباشر.

يقول وينتر: «بالمقارنة بالطريقة التقليدية التي يصمم بها نظام تحلية المياه بالطاقة الشمسية، فقد خفّضنا سعة بطارية تخزين الطاقة المطلوبة بنحو 100 في المائة».

ويخطط المهندسون لمزيد من اختبارات النظام وتوسيع نطاقه على أمل تزويد المجتمعات الأكبر، حتى البلديات بأكملها، بمياه شرب منخفضة التكلفة ومدعومة بالكامل بأشعة الشمس. ومن المقرر أن يطلق الفريق شركة تعتمد على تقنيتهم ​​في الأشهر المقبلة.


مقالات ذات صلة

«استدامة الطلب على البترول» السعودي يوقع مذكرة تفاهم مع «هيونداي»

الاقتصاد جانب من توقيع «برنامج استدامة الطلب على البترول» مذكرة تفاهم مع شركة «هيونداي موتور»... (واس)

«استدامة الطلب على البترول» السعودي يوقع مذكرة تفاهم مع «هيونداي»

وقّع «برنامج استدامة الطلب على البترول»، التابعُ لوزارة الطاقة السعودية، مذكرة تفاهم مع شركة «هيونداي» بالعاصمة الكورية بهدف تسريع وتيرة الابتكار في قطاع النقل.

«الشرق الأوسط» (سيول)
تكنولوجيا يتطلب تحقيق الاستدامة نهجاً شاملاً يشمل الابتكار التكنولوجي وإطالة عمر المعدات وتعاوناً بين جميع أطراف سلسلة التوريد (شاترستوك)

تقرير جديد: 165 % زيادة متوقعة في استهلاك الطاقة بسبب الذكاء الاصطناعي عام 2030

تقرير «سيغايت» يكشف عن تصاعد الضغط على مراكز البيانات بفعل الذكاء الاصطناعي، ويدعو إلى حلول توازِن بين الكفاءة والاستدامة عبر الابتكار والمسؤولية المشتركة.

نسيم رمضان (لندن)
خاص التبريد وحده يستهلك ما يصل إلى 50 % من الطاقة في مراكز البيانات بالمنطقة ما يعزز الحاجة إلى تقنيات أكثر كفاءة (شاترستوك)

خاص الطاقة المستدامة... هل ستكون ركيزة مستقبل مراكز البيانات في الشرق الأوسط؟

يشهد الشرق الأوسط تحولاً في تشغيل مراكز البيانات باستخدام الطاقة المستدامة، مثل الغاز المشتعل، لتحقيق كفاءة أكبر وسيادة رقمية وتقليل الانبعاثات البيئية.

نسيم رمضان (لندن)
الاقتصاد وزير الطاقة الأميركي خلال المؤتمر الصحافي المنعقد في العاصمة السعودية الرياض (تصوير: تركي العقيلي) play-circle 02:14

وزير الطاقة الأميركي: سنوقع اتفاق تعاون مع السعودية في الطاقة النووية المدنية

كشف وزير الطاقة الأميركي، كريس رايت، عن أن الولايات المتحدة والسعودية ستوقعان اتفاقية أولية بشأن التعاون طويل الأمد في مجال الطاقة والتكنولوجيا النووية المدنية.

عبير حمدي (الرياض)
الاقتصاد عبد العزيز بن سلمان ورايت في كابسارك (واس)

وزيرا الطاقة السعودي والأميركي يناقشان فرص التعاون في بحوث الطاقة

بحث الأمير عبد العزيز بن سلمان وزير الطاقة السعودي مع نظيره الأميركي كريس رايت، السبت، فرص التعاون في مجالات بحوث الطاقة وتبادل الخبرات وتعزيز العمل المشترك.

«الشرق الأوسط» (الرياض)

هزة أرضية شرق السعودية... ولا تأثيرات

تبعد الهزة الأرضية 66 كم عن شرق مدينة الجبيل (واس)
تبعد الهزة الأرضية 66 كم عن شرق مدينة الجبيل (واس)
TT

هزة أرضية شرق السعودية... ولا تأثيرات

تبعد الهزة الأرضية 66 كم عن شرق مدينة الجبيل (واس)
تبعد الهزة الأرضية 66 كم عن شرق مدينة الجبيل (واس)

رصدتْ «هيئة المساحة الجيولوجية» السعودية، مساء الثلاثاء، هزةً أرضيةً في الخليج العربي بلغ قدرها الزلزالي 4.36 درجات على مقياس ريختر تبعد 66 كم شرق مدينة الجبيل (شرق المملكة).

وأرجع طارق أبا الخيل، المتحدث الرسمي للهيئة، أسباب الزلزال إلى الإجهادات التي تتعرض لها صدوع قديمة موجودة في منطقة الخليج العربي تسببها حركة الصفيحة العربية واصطدامها بالصفيحة الأوراسية، موضحاً أن هذه الهزة تعد أقل من المتوسطة، ومؤكداً أن «الحدود السعودية لم تتأثر، والوضع آمن».

وهذه الهزة هي الثانية خلال أقل من شهر بعد أخرى في 4 أبريل (نيسان) الحالي تبعد 55 كم عن شرق الجبيل بلغ قدرها 4 درجات على مقياس ريختر، ولم تسجل أي تأثيرات ناتجة عنه، مضيفةً أنها «من الهزات الصغيرة».

عاجل الجيش الإسرائيلي: اعتراض صاروخ أطلق من اليمن