تطوير حل واعد لاستثمار الطاقة الحرارية
يعمل باحثون على تطوير تقنية واعدة لاستثمار الطاقة الحرارية، قائمة على تغير حالة المادة، وتقنيات امتصاص المادة أو تحريرها، وانتقالها من صلبة إلى سائلة أو غازية.
وحظيت المواد المتغيرة الحالة التي تمتص وتطلق الحرارة باهتمام الباحثين، لأنها توفر طريقة مستدامة وخضراء للحصول على الطاقة، في ظل تزايد الاهتمام العالمي بالتحول من الوقود الأحفوري إلى مصادر الطاقة المتجددة والنظيفة.
وليس الانتقال إلى الطاقة النظيفة بالأمر السهل، فمصادرها غير متوفرة بشكل متواصل، وضوء الشمس مثلا يغيب ليلا، فضلا عن تقلبات شدة الرياح.
ويزيد من صعوبات الانتقال مواجهة معضلة التخزين، والتحديات التقنية المرافقة لها، ليركز الباحثون على سبل انتقال المادة من حالة إلى أخرى بطريقة تسهل عمليات التخزين والنقل.
وفي هذا الإطار، نشر باحثون ورقة بحثية في مجلة نيتشر إنيرجي العلمية، تحتوي فكرة بسيطة للتغلب على تحد صعب متعلق باستخدام المواد المتغيرة الحالة، ما يفتح المجال للاستخدام الموسع لها في عمليات التسخين والتبريد الفعالة حراريا.
وقال الأستاذ الدكتور نيناد ميليكوفيتش، المشارك في الدراسة، إن "تخزين الطاقة الحرارية يعتمد على مقياسين، الأول متعلق بكثافة الطاقة، أي كمية الطاقة القابلة للتخزين في وحدات خاصة، والثاني الاستطاعة، ويمثل معدل استخراج الطاقة من الوحدة الحجمية".
وأوضح: "كلا المقياسين ضروري، على الرغم من أن نسبة أحدهما تكون أعلى من الآخر، مثل مكعب الثلج، فكثافة الطاقة فيه عالية بالمقارنة مع مقدار الاستطاعة فيه التي تبقى منخفضة، في حين تنخفض كثافة الطاقة في مكعب معدني ويرتفع مقدار الاستطاعة".
وأضاف: "خلال ثلاثة إلى أربعة عقود، وللتعامل مع هذا الوضع، اعتاد الناس طريقة دمج العاملين السابقين، ليشكلوا مركبات خليطة من المواد".
وأشار ميليكوفيتش إلى أن الطريقة الجديدة المبتكرة "تعتمد على تطبيق ضغط بسيط على المادة المتغيرة الحالة، ما يجعلها أقرب لمصدر الحرارة، وسابقا كانت المادة توضع قرب مصدر الحرارة لتذوب، ومع الوقت تتقلص وتزداد المسافة بين المادة ومصدر الحرارة، ما يتسبب في ضياع الحرارة المنبعثة، أما الطريقة الجديدة فتعتمد على الضغط، وتمتاز بكفاءة أعلى من الطريقة التقليدية"، وفقا لموقع تك إكسبلور.
ويمكننا تشبيه الطريقة الجديدة بإذابة قطعة من الزبدة على المقلاة مع الضغط عليها، عوضا عن تركها تذوب وحدها بفعل الحرارة، لذلك لا ترتبط التقنية بالتكاليف العالية بل ببساطة الفكرة.
وقال الباحث ويليام كينغ، المشارك في الدراسة: "لطالما كان تخزين الطاقة الحرارية موضع اهتمام للباحثين، غير أنها لم توضع محل التطبيق بعد، فهي تحتاج طاقة عالية لجعلها مفيدة لتطبيقات نحتاجها، مثل المركبات الكهربائية والمولدات ومراكز البيانات، ولذلك فإن بحثنا يسمح بتحقيق تخزين حراري باستطاعة عالية غير مسبوقة".
