حافلات نقل مدرسية كهربائية تدعم الشبكة بالطاقة

خارج أوقات خدمتها في توصيل الطلاب

حافلات نقل مدرسية كهربائية تدعم الشبكة بالطاقة
TT

حافلات نقل مدرسية كهربائية تدعم الشبكة بالطاقة

حافلات نقل مدرسية كهربائية تدعم الشبكة بالطاقة

عندما تنتهي حافلات النقل المدرسية الكهربائية الصغيرة في مقاطعة إلكاهون في ولاية كاليفورنيا، من خدمة توصيل الطلّاب، فإنها تؤدّي مهمّة إضافية: تغذية الشبكة الكهربائية بالمزيد من الطاقة.

شواحن إضافية
عمدت مؤسسة «سان دييغو غاز أند إلكتريك» المحليّة إلى تركيب ستّة شواحن ثنائية الاتجاه في الباحة المخصصة للحافلات في مدرسة المقاطعة في إطار برنامج تجريبي لاختبار كيف يمكن لحافلاتها الثماني أن تدعم الشبكة الكهربائية، في حالات الضغط عليها، كموجات الحرّ أو عند ارتفاع استهلاك الطاقة مع تشغيل آلاف النّاس لأنظمة التبريد.
وهكذا وفي وسط النهار، وعندما تكون الحافلات خارج الخدمة، يمكنها أن تساعد في تخزين كميات أكبر من الطاقة الشمسية للولاية. وتنتج كاليفورنيا حالياً مستويات هائلة من الطاقة الشمسية. ولكن إذا احتاجت المقاطعة إلى المزيد من الطاقة في وقتٍ لاحق من اليوم، تستطيع المدرسة إرسال بعض الطاقة للشبكة والحصول على بدلٍ مالي لقاء الخدمة.
ونقلت أديل بيترز المحررة في «فاست كومباني» عن ميغيل روميرو، نائب رئيس قسم ابتكار الطاقة في المؤسّسة: «نحن نعلم أنّه ومع حصول الشبكة الكهربائية على المزيد من الطاقة من موارد متجدّدة، سنكون بحاجة إلى حلول متعدّدة للحفاظ على الفعالية والمرونة».
عندما يرتفع عدد العربات الكهربائية على الطرقات، يزيد الطلب على الطاقة من الشبكة. ولكنّ هذه العربات بدأت أخيراً بالعمل كمصانع طاقة مصغّرة، خصوصاً تلك المجهّزة ببطاريات كبيرة، على حدّ تعبير روميرو.
تعتبر الحافلات المدرسية خياراً مناسباً جداً لهذا الهدف لأنّها مجهّزة ببطاريات كبيرة، فضلاً عن أنّها تسير وفقاً لجدولٍ معروف وتخرج من الخدمة لساعات متعدّدة في اليوم. وعندما يرتفع الطلب على الكهرباء خلال الصيف، تكون الحافلات المدرسية خارج خدمة التوصيل بالكامل.

خطط تجريبية
من جهة أخرى، تعمل مؤسسة «دومينيون إنرجي» في ولاية فيرجينيا على مساعدة المدارس المحلية للاستحواذ على حافلات كهربائية بتغطية جزء من التكلفة وتنظيم معدّات الشحن مقابل السماح لها باستخدام الحافلات لدعم الشبكة العامّة خلال الصيف.
وفي ولاية ماساتشوستس، تخطّط شركة اسمها «هايلاند إلكتريك ترانسبورتيشن» الناشئة لمساعدة مدارس المقاطعة في التحوّل غير المكلف إلى الحافلات الكهربائية - عبر نموذج يشحن بالميل الواحد بدل التكلفة الثابتة المرتفعة، ومن ثمّ الاستفادة ببيع الكهرباء للشبكة العامّة. أطلقت الشركة هذا المشروع التجريبي عام 2021.
بالعودة إلى كاليفورنيا، دخلت مؤسسة «سان دييغو غاز أند إلكتريك» في شراكة مع «نيوفي»، شركة متخصصة بالبرمجيات تساعد في تنظيم عمل هذه الأنظمة: على سبيل المثال، إذا كانت الحافلة التي تهمّ بالعودة للعمل على الطريق لا تملك الوقت الكافي للشحن، يمكنها رفض طلب مشاركة الطاقة.
وقدّمت المؤسسة مشروعاً جديداً ستدفع بموجبه لزبائنها التجاريين كمدرسة المقاطعة دولارين للكيلوواط الواحد مقابل نقل الطاقة إلى الشبكة العامّة في حالات الطوارئ كارتفاع الطلب على الكهرباء.
سيساعد البرنامج التجريبي المؤسسة في فهم كيف يمكن استخدام نظام الحافلات لدعم إنتاج الطاقة إلى جانب أساطيل أخرى من العربات الكهربائية كشاحنات التوصيل.
يقول روميرو إنّ شركته «تسعى لتطوير هذا المشروع على نطاق واسع. نحن نعي مستوى الكهرباء الذي تشهده صناعة النقل، لا سيّما في مجال الأساطيل الكبيرة. ونعلم أيضاً أنّ البطاريات في هذه الأساطيل تكون عادة أكبر بكثير من تلك الموجودة في العربات التي تنفّذ مهام خفيفة... من الواضح أنّنا على موعدٍ مع طفرة في مصادر الطاقة الموزّعة - أساطيل كبيرة تجوب الأرجاء ونحن نريد توظيفها في المستقبل».


مقالات ذات صلة

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

علوم النموذج تم تطويره باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

أنتجت مجموعة من العلماء هيكلاً يشبه إلى حد كبير الجنين البشري، وذلك في المختبر، دون استخدام حيوانات منوية أو بويضات.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم الهياكل الشبيهة بالأجنة البشرية تم إنشاؤها في المختبر باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء يطورون «نماذج أجنة بشرية» في المختبر

قال فريق من الباحثين في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة إنهم ابتكروا أول هياكل صناعية في العالم شبيهة بالأجنة البشرية باستخدام الخلايا الجذعية.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

تمكنت مجموعة من العلماء من جمع وتحليل الحمض النووي البشري من الهواء في غرفة مزدحمة ومن آثار الأقدام على رمال الشواطئ ومياه المحيطات والأنهار.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
علوم صورة لنموذج يمثل إنسان «نياندرتال» معروضاً في «المتحف الوطني لعصور ما قبل التاريخ» بفرنسا (أ.ف.ب)

دراسة: شكل أنف البشر حالياً تأثر بجينات إنسان «نياندرتال»

أظهرت دراسة جديدة أن شكل أنف الإنسان الحديث قد يكون تأثر جزئياً بالجينات الموروثة من إنسان «نياندرتال».

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

توصلت دراسة جديدة إلى نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات على كوكب الأرض مشيرة إلى أن نظرية «تبلور العقيق المعدني» الشهيرة تعتبر تفسيراً بعيد الاحتمال للغاية.

«الشرق الأوسط» (لندن)

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.