6 ابتكارات خضراء مذهلة لتوليد الكهرباء.. أبرزها الميكروبات المنتجة للهيدروجين

برزت خلال شهر أكتوبر/تشرين الأول المنصرم، تقنيات وابتكارات خضراء تهدف إلى تسريع الانتقال إلى مستقبل مستدام.

وجمعت شركة أبحاث الطاقة والاستدامة "إيدي" البريطانية، وشريكتها منصة "سبرينغوايز"، 6 من أفضل التقنيات، التي يمكنها المساعدة في تسريع الانتقال لمستقبل مستدام.

وتشمل التقنيات ابتكارات خضراء، أبرزها توربينات الرياح ثلاثية الأبعاد الخالية من الشفرات، وإنتاج الهيدروجين المبتكر.

كما أصبحت السيارات الطائرة -الآن- في عام 2022 حقيقة واقعة، وفق المعلومات التي رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

• 5 خطوات لتحقيق الحياد الكربوني في القطاع الصناعي (تقرير)

سيارة طائرة كهربائية

أكمل خبراء شركة تكنولوجيا التنقل إكس بنغ الصينية -مؤخرًا- رحلة عرض عامة للسيارة الطائرة الكهربائية "إكس بنغ إكس 2" في مناسبة استضافها مركز دبي التجاري العالمي.

وتُعدّ السيارة ذات المقعدين واحدة من ابتكارات خضراء عديمة الانبعاثات، تستخدم الإقلاع والهبوط العموديين للانتقال من السفر على الطرق إلى الجو.

وقد صُمِّمَت سيارة إكس 2 خصيصًا لتلائم تعقيدات القيادة في المدن، إذ تطير على ارتفاعات منخفضة، ويمكن قيادتها يدويًا أو ذاتيًا، حسبما نشر موقع منصة "إيدي" (Edie) في 28 أكتوبر/تشرين الأول الماضي 2022.

وتستخدم السيارة نظام القيادة الذاتية المساعد "إكس بايلوت" المتقدم، الذي يوفّر خيارات موجهة خصيصًا إلى القيادة في المدينة والطرق السريعة، بما في ذلك الرحلات الذكية، والمساعدة على المنحدرات وخارجها، وتعديلات حدود السرعة.

وصُنِعت السيارة من ألياف الكربون لتقليل الوزن في أثناء الطيران.

وفي المستقبل، ستكون سيارة إكس 2 من شركة "إكس بنغ" واحدة من أهم ابتكارات خضراء مناسبة للرحلات منخفضة الارتفاع، ضمن المدن خصوصًا لمسافات قصيرة.

لذلك يُعدّ النقل الطبي ومشاهدة المعالم السياحية تطبيقين محتملين واعدين لهذه التكنولوجيا.

وبدعم من هيئة دبي للطيران المدني لرحلة العرض التي نفذتها سيارة إكس 2 الطائرة، فإن نجاح الرحلة الأخيرة يسلّط الضوء على حاجة الهيئات التنظيمية لمواكبة التطورات التكنولوجية.

ميكروبات آكلة للنفط منتجة للهيدروجين

تتمثل إحدى العقبات الرئيسة أمام اعتماد طاقة الهيدروجين، في أن معظم إنتاجه يأتي حاليًا من مصادر وقود أحفورية، إذ ذهب نحو 6% من الغاز الطبيعي العالمي إلى إنتاج الهيدروجين في عام 2019.

لذلك، قدّمت شركة "سيمفيتا فاكتوري" الأميركية الناشئة عدة ابتكارات خضراء، أبرزها التحول إلى الميكروبات الخاصة لتوليد الهيدروجين من آبار النفط والغاز المستنفدة والمهجورة.

وتستخدم عملية الشركة الكائنات الحية الدقيقة التي تحدث بصورة طبيعية والتي تستهلك الكربون في الغاز والنفط وتطلق الهيدروجين، وتولد ما يصل إلى 20-50 طنًا مما تسميه الهيدروجين "الذهبي" لكل حقل.

وتُعرِّف شركةُ "سيمفيتا" الهيدروجين الذهبي بأنه الإنتاج البيولوجي للهيدروجين في باطن الأرض من خلال استهلاك الموارد المحصورة أو المهجورة، حسب تقرير اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

وتدّعي "سيمفيتا" أن باحثيها قدموا ابتكارات خضراء، تمكنوا بوساطتها من زيادة أداء الميكروبات بمعدل 6 أضعاف ونصف المعدل الطبيعي -وهو ما يكفي لإنتاج الهيدروجين بتكلفة دولار لكل كيلوغرام-.

إنتاج فولاذ أكثر مراعاة للبيئة

تبني شركة "إتش 2 غرين ستيل" السويدية مصنعًا جديدًا للصلب في بلدة بودن في شمال البلاد، تستغل فيه ابتكارات خضراء لزيادة إنتاج الصلب بالطاقة المتجددة والهيدروجين الأخضر.

وتدّعي الشركة أن عملية إنتاج الصلب للشركة ستطلق انبعاثات أقل بنسبة 95% مقارنة بالطرق الحالية.

وسيكون المحلل الكهربائي اللازم لإنتاج كميات صناعية من الهيدروجين الأخضر بحجم كبير وقادر على إنتاج ما يكفي من الغاز لإنتاج 5 ملايين طن من الفولاذ سنويًا.

وتهدف خطط الشركة إلى تشغيل مصنع بهذا المستوى بحلول عام 2030.

ولدى زيادة الإنتاج في المصنع، سيستفيد قطاع الإسكان، والترفيه، ومشروعات التنمية الحكومية المحلية من منتجات نفايات المطاحن المعاد تدويرها في شكل موارد الطاقة والكهرباء.

وستواصل الشركة بناء المصنع وتنفيذ عمليات إنتاج الهيدروجين والصلب، بعد أن أتمّت مؤخرًا جولة تمويل من الفئة "ب"، وجمعت 260 مليون يورو (259.10 دولارًا أميركيًا)، حسبما نشر موقع منصة "إيدي" (Edie) في 28 أكتوبر/تشرين الأول الماضي.

ابتكارات خضراء غير تقليدية لتوليد الكهرباء

تعتمد معظم الأجهزة التي تستخدم طاقة المحيطات لتوليد الكهرباء، أو غيرها من أشكال الطاقة القابلة للاستخدام، على مولد واحد كبير.

وتتصف هذه المنهجية بوجود العديد من العيوب، بما في ذلك الحاجة إلى بنية تحتية باهظة الثمن وخطر الفشل الذريع.

وعلى النقيض من ذلك، تُعَدّ "دي إي إي سي-تيك" تقنية لتحويل الطاقة الموزعة، وتستخدم العديد من المحولات الصغيرة والمرنة بدلًا من محولات وحيدة كبيرة.

وتعتمد تقنية "دي إي إي سي-تيك" على مبدأ الكهرباء الانضغاطية، وهي قدرة بعض المواد على توليد شحنة كهربائية استجابة للضغط الميكانيكي المطبق.

وعلى الرغم من أن هذه التقنية ما تزال في المراحل الأولى من التطوير، فإنها تبشّر بإحداث تغيرات جذرية في طريقة توليد الكهرباء واستخدامها.

ويمكن استخدام هذه التقنية لتسخير الطاقة من مجموعة متنوعة من مواقع المحيطات وترددات طاقة الأمواج.

ويمكن استخدام التكنولوجيا نفسها في المستقبل لتوليد الكهرباء من الاحتكاك الناتج عن السيارات المتحركة، واهتزازات المباني في مهب الريح، وحركة الملابس.

نظرة جديدة لدور الماء في توليد الكهرباء

على الرغم من أن الطاقة الكهرومائية وطاقة الرياح والطاقة الشمسية تُعدّ أشكالًا راسخة من الطاقة النظيفة، يوجد مصدر طاقة ناشئ آخر يستفيد من مستويات الملوحة المختلفة للمياه المالحة والعذبة.

ويمكن استخدام المواد القائمة على أساس حيوي -بصفتها ابتكارات خضراء- على مقياس نانوي لتوليد الكهرباء التي تُنتج عندما تصب المياه العذبة في البحر عند مصبات الأنهار.

وبهذا الصدد، طوّرت شركة الطاقة الفرنسية "سويتيك إنرجي" تقنية "آي إن دي أو" التي تجعل هذا الاحتمال حقيقة واقعة.

وتتميز هذه التقنية باستمرار إمدادات الطاقة ما دام النهر يتدفق بصورة ثابتة، ويُطلق عليها الطاقة التناضحية.

ويُعدّ مثل هذا الثبات والوفرة نادرين نسبيًا بين مصادر الطاقة المتجددة، ما يجعل الحل مصدرًا موثوقًا للطاقة للمجتمعات على السواحل وما وراءها.

وبوصفها ابتكارات خضراء، تعمل أنظمة الأقطاب الكهربائية المملوكة لشركة "سويتيك إنرجي" جنبًا إلى جنب مع الأغشية النانوية على تقليل فقد الطاقة في أثناء التحويل والنقل.

تُجدر الإشارة إلى أن التناضح هو عملية ينتقل فيها الماء من محلول مخفف إلى محلول مركز عبر غشاء شبه نافذ.

وفي أنظمة الطاقة التناضحية، تُستخدم الزيادة في الضغط على جانب واحد من الغشاء لتوليد الكهرباء.

ورغم اقتراح قوة التناضح لأول مرة في السبعينيات، وكانت تُعَد ابتكارات خضراء، فإن تقنية الأغشية في ذلك الوقت لم تكن متقدمة بما يكفي لجعلها فعالة من حيث التكلفة.

وفي عام 2000، جربت شركة الطاقة النرويجية "ستاتكرافت" هذه التقنية، وافتتحت منشأة نموذجية، وتوقف هذا البرنامج في عام 2013.

والآن، يمكن أن تكون أغشية شركة "سويتيك" ذات النطاق النانوي الإنجاز الذي يجعل الطاقة التناضحية مصدرًا عمليًا لتوليد الكهرباء.

توربينات رياح بلا شفرات للتوليد المتواصل

تتباين قدرة الرياح بصفتها مصدرًا للطاقة. ويمكن لتوربينات الرياح الصغيرة والأنيقة التي تولد الكهرباء من الرياح منخفضة السرعة تصل إلى 5 أميال/ساعة معالجة هذه المشكلة، وتكون واحدة من أسرع الطرق لتحقيق الحياد الكربوني في قطاع المباني.

وتَشْغل التوربينات الخالية من الشفرات، التي أنشأتها شركة "آيرومين تكنولوجيز"، جزءًا صغيرًا من مساحة مزارع الرياح التقليدية، وتنتج كمية الكهرباء نفسها التي تنتجها 16 لوحًا شمسيًا.

وصُمِّمَت التوربينات خصيصًا للاستخدام فوق المباني الكبيرة ذات الأسطح المستوية، وهي سهلة التركيب والصيانة، خصوصًا لأنها لا تحتوي على شفرات دوارة.

وتتصل التوربينات مباشرة بالشبكة الكهربائية للمبنى، وتعمل مثل سيارات السباق، باستخدام التصميمات الديناميكية الهوائية لزيادة تدفق الهواء بعيدًا عن الهيكل.

وعلى الرغم من تشغيلها المستمر، تُعدّ هذه التوربينات صامتة تمامًا، ما يجعلها ابتكارات خضراء تتناسب بصفة كبيرة مع الاحتياجات العامة.

وتركّب شركة "آيرومين" عمومًا 20 إلى 40 توربينًا على جانب سطح المبنى الذي يتلقى الرياح الأكثر اتساقًا، ويُعدّ هذا العدد كافيًا لتوفير الكهرباء اللازمة للمباني التجارية أو السكنية الكبيرة.

التحول الرقمي في قطاع الخرسانة

تشير التقديرات إلى مسؤولية صناعة الخرسانة عن نحو 8% من جميع انبعاثات الكربون العالمية. وذلك لأن العملية الكاملة لإنتاج الخرسانة وتوزيعها واستخدامها تتطلب طاقة عالية.

• تويوتا تستثمر 300 مليون دولار في المشروعات الخضراء

وتُعدّ الخرسانة ومكونها الرئيس، الأسمنت، أمرًا حيويًا لجميع أنواع البناء تقريبًا. وتمثّل الإدارة الأفضل لإنتاج الأسمنت وتسلمه، الفكرة الأساسية وراء تأسيس شركة "كلاود سايكل" البريطانية الناشئة.

وتستخدم شركة "كلاود سايكل" مستشعرات لمراقبة الخرسانة الجاهزة الطازجة في الشاحنة، ما يسمح لشركات البناء بتحديد أي مشكلات في وقت مبكر وتمكين تسليم الخرسانة بأكثر الطرق فاعلية ممكنة.

وتوجد المستشعرات في جهاز "كلاود بوكس"، الذي يحتوي على واجهات مصممة للتوافق مع شاحنات الخرسانة الجاهزة الحالية والمستقبلية. والجهاز قادر على تشغيل خوارزميات التعلم الآلي المتطورة.

وعلى الرغم من أنها -بصفتها ابتكارات خضراء- عمرها عامان فقط، تدعي شركة "كلاود سايكل" أنها تتلقى استحسانًا وتعمل بنشاط على التمويل وطلبات براءات الاختراع.

اقرأ أيضًا..

• نتائج أعمال أرامكو.. قفزة تاريخية لعملاق النفط السعودي (إنفوغرافيك)
• تعتمد على الغاز الجزائري.. هل تصبح أيبيريا قوة جديدة للطاقة في أوروبا؟ (تقرير)
• السيارات الكهربائية ومركبات الهيدروجين تنتظر منافسة مستقبلية