تاريخ النشرة : 06-12-2022
يكتبها هذا الأسبوع: شوكت قنبر
هناك سؤال محير يتعلق بالطاقة المتجددة، عندما تهب الرياح أو تكون الشمس مشرقة، تتوفر طاقة يمكن استخدامها، لكن حين يحل الظلام أو تهدأ الرياح، ما الذي سنفعله للحصول على طاقة؟
هذا هو السبب الذي يمنع العالم من الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة ويجعلنا نستمر في حرق الوقود الأحفوري على الرغم من الانبعاثات الضارة التي تنتج عنه.
إن إيجاد حل يمكن من خلاله تخزين الطاقة المتجددة بكفاءة سيجعل العالم قادراً على الاعتماد على هذه المصادر ويحل أكبر مشكلة تهدد مستقبل البشرية ومستقبل التنوع الحيوي على كوكبنا.
حلول عديدة على الطاولة
الجدل حول أفضل طريقة لتخزين الطاقة النظيفة مستمر منذ عقود، يعتقد البعض أن بطاريات الليثيوم أيون (Lithium Ion) ستكون حلاً جيداً، هذه البطاريات يمكنها تخزين الطاقة بكفاءة عالية، ويمكننا صناعة بطاريات أكبر حجماً لتخزين المزيد من الطاقة.
يفكر آخرون في الهيدروجين الأخضر، إنه الهيدروجين الذي يتم استخراجه بطرق صديقة للبيئة عن طريق تحليل المياه، ويؤدي حرقه إلى إطلاق انبعاثات ليست ضارة تتكون من بخار الماء بنسبة 100%.
معظم الخيارات التي تم طرحها لتخزين الطاقة المتجددة تعتمد على علم الكيمياء، لكن هناك من يفكر في علمٍ آخر، وهو علم الفيزياء، وتحديداً في قوة موجودة في كل مكان، إنها الجاذبية.
بطاريات الجاذبية
تعتمد بطاريات الجاذبية على منطق نيوتن الذي نعرفه جميعاً، ما يصعد للأعلى يجب أن ينزل، يمكن استغلال هذا المنطق لتخزين الطاقة المتجددة على النحو التالي:
حين تكون الطاقة المتجددة (أشعة الشمس والرياح) متوفرة، ستنتج الألواح الشمسية وتوربينات الرياح كمية جيدة من الطاقة الكهربائية النظيفة، يمكن استخدام الفائض من هذه الطاقة لرفع وزن كبير (مثل الماء أو كتل معدنية) إلى ارتفاع معين.
عندما لا تكون الطاقة المتجددة متوفرة، أو حين تكون كميتها محدودة، يمكن تحرير الوزن لينزل بتأثير الجاذبية الأرضية، وأثناء نزوله بشكل متحكم به، يقوم بتدوير مولدات تولد طاقة كهربائية.
هذا يعني أن بطاريات الجاذبية تعمل بطريقة مشابهة لطريقة ضخ المياه من السدود المشيدة على الأنهار، هذه السدود تقوم بتخزين المياه في بحيرة خلفها حتى يصل منسوب المياه إلى ارتفاع معين، ثم يتم تحرير المياه تدريجياً لتنزل بتأثير الجاذبية الأرضية، وأثناء نزولها تدير مولدات تعطينا تياراً كهربائياً.
جهود تطوير بطاريات الجاذبية
في مدينة أدنبرة بالمملكة المتحدة، تعمل شركة غرافيتي سيتي (Gravitricity) الناشئة على تحويل مصطلح بطاريات الجاذبية إلى حقيقة على أرض الواقع، وفي شهر في أبريل/نيسان 2021، قامت الشركة بتجربة أول نموذج لبطارية جاذبية.
يتكون هذا النموذج من برج فولاذي يبلغ طوله 15 متراً، وفي هذا البرج، تم تعليق كتلة من الحديد يبلغ وزنها 50 طناً.
خلال التجربة، تم تشغيل المحركات الكهربائية لرفع الوزن ببطء إلى أعلى البرج خلال عدة ساعات، ثم قام المهندسون بتحرير الوزن بشكلٍ متحكم به لينزل نحو الأسفل ببطء، وأثناء نزوله، عمل على تدوير مجموعة من المولدات الكهربائية التي ولدت طاقة كهربائية.
بطارية الجاذبية هذه ساهمت في توليد 250 كيلوواط من الطاقة، وهي كمية كافية لتأمين الكهرباء لـ 750 منزلاً أثناء فترة نزول الوزن. إنه رقم مشجع للغاية، وتريد الشركة تطوير بطاريات جاذبية أخرى لكن بأحجام أكبر من ذلك بكثير.
على الرغم من أن أول بطارية جاذبية يبلغ ارتفاعها 15 متراً، إلا أن المهندسين في غرافيتي سيتي يفكرون في استغلال مناجم الفحم التي توقفت عن العمل في أوروبا ومناطق أخرى حول العالم.
التفكير في مناجم الفحم هو حل معقول. ففي العديد من دول العالم، هناك الكثير من المناجم العميقة التي لا يتم الاستفادة منها، بعض هذه المناجم تمتد مئات الأمتار تحت الأرض.
تقوم الشركة حالياً بجمع تمويل كافٍ لإنشاء نموذج بطارية جاذبية عميقة تحت الأرض في أحد المناجم، سيكون النموذج هذا على الأغلب في جمهورية التشيك، وسوف يتم اختباره في عام 2024.
لا نعلم ما إذا كانت بطاريات الجاذبية ستشكل الحل لمشكلة تخزين الكهرباء المولدة من مصادر الطاقة المتجددة، لكنها بكل تأكيد فكرة منطقية ويجب اختبارها.
