سياراتأخبار السياراترئيسية

بطاريات الزنك الهوائية.. تطور ثوري في صناعة تخزين الكهرباء

محمد عبد السند

اقرأ في هذا المقال

  • بطاريات الزنك الهوائية حل مثالي لتخزين الكهرباء
  • بطاريات الزنك الهوائية البديل الأمثل لبطاريات الليثيوم أيون
  • يعول على السيارات الكهربائية في جهود إزالة الكربون
  • تُنتج بطاريات الزنك الهوائية متوسط فرق جهد كهربائي يلامس نحو 1.4 فولت
  • بطاريات الليثيوم أيون الأكثر استعمالًا في الأجهزة الإلكترونية المحمولة والسيارات الكهربائية

تفتح بطاريات الزنك الهوائية المطورة نافذة أمل في القضاء على العديد من التحديات التي تواجه قطاع السيارات الكهربائية، أبرزها اعتمادها على بطاريات الليثيوم أيون مرتفعة التكلفة، التي تعتمد في تصنيعها على موارد محدودة، إلى جانب مخاطر السلامة المتعلقة بها.

وتقف تلك التحديات حجر عثرة -حتى الآن- أمام انتشار استعمال السيارات الكهربائية التي يُعول عليها في جهود إزالة الكربون، لكن تلك التحديات قد تتبدد مع تطوير بطاريات الزنك لتصبح حلًا مثاليًا لتخزين الكهرباء.

وفي هذا السياق الباعث على التفاؤل، خلصت نتائج دراسة حديثة أجرتها جامعة إديث كوان الأسترالية بشأن تطوير أنظمة البطاريات المستدامة إلى أن بطاريات الزنك الهوائية تبرز بديلًا أفضل لبطاريات الليثيوم، وفق ما أورده موقع وورلد إنرجي WORLD-ENERGY المتخصص.

وقاد الباحث في جامعة إديث كوان، الدكتور محمد رضوان أزهر، المشروع الذي كشفت أبحاثه أن بطاريات الليثيوم أيون تواجه بعض القيود ذات الصلة بالتكلفة، والموارد المحدودة، والمخاوف المتعلقة بالسلامة، رغم أن تلك البطاريات أضحت الخيار المفضل -عالميًا- للسيارات الكهربائية صديقة البيئة.

مميزات وعيوب

قال أزهر: "بطاريات الزنك الهوائية القابلة لإعادة الشحن تصبح أكثر جاذبية بفضل كلفتها المنخفضة، وكونها صديقة للبيئة، إضافة إلى كثافة طاقتها العالية -نظريًا- ومعايير السلامة العالية".

وأضاف: "مع ظهور مركبات ذات مدى سير طويل من الجيل التالي، والطائرات الكهربائية في السوق، هناك حاجة متنامية لتطوير أنظمة بطاريات عالية الأداء بتكلفة اقتصادية أقلّ، يمكنها أن تتفوق على إمكانات بطاريات الليثيوم أيون".

وتتألف بطاريات الزنك الهوائية من قطب كهربائي سالب من الزنك، وقطب موجب هوائي.

ولعل العيب الأبرز في بطاريات الزنك الهوائية -حتى الآن على الأقلّ- هو إنتاج الكهرباء المحدود، نتيجة الأداء المتواضع للأقطاب الهوائية الكهربائية، والعمر الافتراضي القصير.

ومكّنت الطفرة التي أحدثتها جامعة إديث كوان المهندسين من استعمال مجموعة من المواد الخام، مثل الكربون والحديد رخيص الثمن، والمعادن القائمة على الكوبالت، لإعادة تصميم بطاريات الزنك الهوائية.

وفي هذا الصدد، أوضح الباحث في جامعة إديث كوان الدكتور محمد رضوان أزهر أن: "التصميم الجديد يتّسم بقدر عالٍ من الكفاءة، بما يمكّنه من خفض المقاومة الداخلية للبطاريات، كما أن جهدها الكهربائي كان قريبًا من الجهد الكهربائي النظري الذي أنتج أقصى قدر من كثافة الكهرباء المرتفعة، والاستقرار لمدة زمنية طويلة".

وقال: "إضافة إلى إشعالها ثورة في صناعة تخزين الكهرباء، فإن تلك الطفرة تسهم بقوة في بناء مجتمع مستدام، وخفض اعتمادنا على مصادر الوقود الأحفوري، وتخفيف الآثار البيئية".

وأضاف: "عبر استعمال الموارد الطبيعية، مثل الزنك من أستراليا، والهواء، تعزز تلك الطفرة فاعلية التكلفة، وجدوى تلك البطاريات بما يواكب متطلبات المستقبل".

سيارة كهربائية تشحن
شحن سيارة كهربائية - الصورة من سي إن إن

قابلية التطبيق والموثوقية

قال أزهر، إن موارد الطاقة المتجددة -مثل الشمس والرياح والمياه- تؤدي دورًا عظيم الأهمية في مستقبل الكهرباء الخضراء، مضيفًا أنها تُعدّ -أيضًا- حلولًا موثوقة؛ لكونها تضمن إمدادات غير متقطعة للكهرباء".

وتابع: "نظرًا لوفرة عنصر الزنك في بلدان عديدة مثل أستراليا، وانتشار الهواء في كل مكان، تصبح تلك البطاريات حلًا مثاليًا قابلًا للتطبيق وموثوقًا لتخزين الكهرباء".

ويُعوَّل على الطفرة التي كشفتها جامعة إديث كوان الأسترالية فيما يتعلق بإعادة تصميم بطاريات الزنك الهوائية، بمساعدة أستراليا على تحقيق أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة، الواردة في بنود اتفاقية باريس للمناخ 2015.

وتؤكد تلك الأهداف الطموحة الحاجة لموارد الكهرباء المستدامة من أجل كبح التغيرات المناخية.

تحسينات يابانية

يبدو أن بطاريات الزنك الهوائية قد أصبحت محور اهتمام العديد من العلماء حول العالم.

ومؤخرًا، نجح باحثون في جامعة توهوكو اليابانية في إدخال تحسينات على أداء بطاريات الزنك الهوائية التي لم تُستغل إمكاناتها حتى الآن في تشغيل السيارات الكهربائية، حسبما أورد موقع "إنوفيشن أوريجينز" Innovation Origins.

وأظهرت تلك البطاريات التي تعمل عبر تفاعل كيميائي بين الزنك والأكسجين قدرات تخزين كهرباء عالية، إضافة إلى تكلفة إنتاجها المنخفضة، التي تُعدّ ميزة مهمة جدًا، مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون المستعملة بكثرة في السيارات الكهربائية.

وإذا ما استطاع العلماء حلّ مُعضلة السعة المنخفضة لبطاريات الزنك الهوائية، فستبرز تلك الأخيرة منافسةً لبطاريات الليثيوم أيون.

وتُنتج بطاريات الزنك الهوائية المُستعملة -حاليًا- في أجهزة السمع، وغيرها من الأجهزة الصغيرة، متوسط فرق جهد كهربائي يلامس نحو 1.4 فولت، مقارنة بنظيرتها من بطاريات الليثيوم أيون، والبالغ 3.7 فولت للخلية، وهو ما يقيّد فرص استعمالاتها للأغراض المتطورة.

بطارية ليثيوم أيون
بطارية ليثيوم أيون - الصورة من indiamart

بطاريات الليثيوم تتفوق

بينما تتيح بطاريات الليثيوم أيون مستويات عالية من الشحن وفرق الجهد، فإن تكلفة إنتاجها باهظة.

وبينما تُعدّ بطاريات الليثيوم أيون آمنة الاستعمال بوجه عام، فإن المخاطر التي قد تنتج عن تلفها تشتمل على الحرائق أو حتى الانفجار.

وعلاوة على ذلك، فإن الوصول إلى الموارد اللازمة لتصنيع بطاريات الليثيوم أيون، وإدارتها، ينطوي على مشكلات بيئية وإنسانية، وفق ما أوردته مجلة "نيتشر".

لكن رغم تلك التحديات، تبقى بطاريات الليثيوم أيون الأكثر استعمالًا في الأجهزة الإلكترونية المحمولة والسيارات الكهربائية.

وأظهرت دراسة جامعة توهوكو اليابانية تحسنًا في استقرار ومتانة بطاريات الزنك الهوائية، إضافة إلى سعة التخزين والإنتاجية الكهربائية المعززتين، وهي خطوة مهمة في مسار تصنيع تلك البطاريات بأسعار تنافسية لسوق السيارات الكهربائية، والتطبيقات الأخرى واسعة النطاق.

ورغم أن هناك حاجة لمزيد من الدراسات المتخصصة، فإن التطورات في هذا البحث من الممكن أن تقلل الحاجة لتعدين المعادن الأرضية النادرة بهدف تشغيل الأجهزة الذكية، والسيارات الكهربائية، بل وحتى شبكات الكهرباء؛ ما يُسهم في توفير الأموال المُنفَقة على استيراد ونقل المعادن النفيسة، مع خفض الأضرار التي قد تلحق بالبشر والكوكب على حدّ سواء.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..

إشترك في النشرة البريدية ليصلك أهم أخبار الطاقة.
الوسوم

مقالات ذات صلة

تعليق واحد

  1. مصر لم تتغير.. الفوضي مازالت تضرب بسهامها في أعماق حياتنا، حتي صار الخراب عنوانًا بارزًا في العديد من القطاعات المهمة، مشاهد هذا الخراب لم تتوقف عند حدود الإهمال أو إهدار المال العام، في المكافآت والذي منه.. لكنها امتدت إلي صناعة الكوارث بصورة عمدية ومتقنة، بمباركة من أجهزة الدولة التنفيذية، والرقابية سواء البرلمان أو الجهات المعنية بالحفاظ علي أموال الدولة، ومراقبة مساراتها، من الجهاز المركزي للمحاسبات إلي الرقابة الإدارية فالجميع متورط ولو بالصمت.
    نحن أمام عدد من الوقائع التي تدفع إلي الصراخ في وجه كل مسئول علي أرض هذا البلد، حتي يفيق من غفوته إذا كان نائمًا ولا يعلم بما يجري حوله من فضائح، وصلت الي المدي الذي لا يمكن الصمت عليه بأي حال من الأحوال.. هذه الوقائع تخص قطاعات الشركة القابضة لكهرباء مصر ، التي يتولي المسئولية عنها تنفيذيا جابر دسوقي رئيسها منذ ٢٠١٢ حتي الآن المسنود من قوي تحالفات غامضة بالداخل والخارج .. فرضت وجوده منذ 11 سنة، من الببلاوي الي مدبولي ، قبل انفجار ثورة 30 يونيو المجيده، واستطاعت هذه القوي أن تبقي عليه في وزارة الاخوان وربما تفرض بقاءه بنص دستوري في الدستور مستقبلا.
    جابر دسوقي الذي كثر حول بقائه اللغط، لم يضبط مرة متلبسًا باتخاذ خطوة إيجابية، من شأنها منع نزيف إهدار المال العام، الذي يذهب من خزائن الدولة، إلي جيوب المحظوظين، ولم يعرف عنه أنه تصدي ولو مرة، بإحالة المتورطين في الكوارث إلي جهات التحقيق القضائي بعد توافر أركان إدانتهم سواء بتقارير الجهاز المركزي للمحاسبات أو من خلال الأوراق المقدمة في بلاغات ومذكرات رسمية، الأمر الذي دفع إلي يأس الغيورين علي هذا البلد، فتقدموا ضده وبصفته الرئيس التنفيذي للكهرباء ، ببلاغات بمساءلته، وبإقالته وإبعاده عن الوزارة.
    جانب من هذه الملفات إصدار نحو 90 مليون جنيه من أموال الكهرباء لضباط بشرطة الكهرباء، وحصلوا عليها في ثمانية أشهر فقط حسب تقرير الجهاز المركزي للمحاسبات ولم تتم مساءلة أحد.
    لم تتوقف فصول المآسي والكوارث التي اجتاحت قطاعات الشركة القابضة لكهرباء مصر المختلفة عند تلك الجوانب، لكنها امتدت إلي مناح متعددة، ربما تقيم الدنيا ولا تقعدها، هذا إذا كانت هناك حكومة جادة في محاربة الفساد، وبرلمان قادر علي مواجهة الانحرافات بدون مناورات أو مواءمات تحقق مصالح ضيقة، ومكاسب سياسية لا تصب في الصالح العام.. الفضيحة الجديدة التي نتحدث عنها، انفجرت في أمريكا والدولة الاوروبية، ووصل صداها إلي مصر وبلدان أخري، ومفادها أن السلطات الأميركية من خلال وزارة العدل الأميركية ومكتب التحقيقات الفيدرالي عام 2014 تمكنت من ضبط قضية رشوة، بما يعرف برشاوى ألستوم هزت الأوساط العامة في الدولة الأوروبية قيمة الرشوة بملايين الدولارات ، قدمها المسئولون في شركة «ألستوم » الفرنسية إلي عملائها ووكلائها، للحصول علي عقود تنفيذ محطات الطاقة بمليارات الدولارات وألقت السلطات في أمريكا القبض علي عاصم الجوهري المدير التنفيذي لشركة بجسكو وتم حبسه 42 شهر بأمريكا وتغريم مليون دولار لتقاضيه رشاوي من ألستوم وتوزيعها علي مسئولين مصريين بكهرباء مصر رفيعي المستوي، واعترفت ألستوم بأنها مذنبة ونادمة بشده وغرمت أكبر غرامة ماليا في تاريخ قضايا الفساد بقيمة 772 مليون دولار ، ومازال يتم التستر عن الذين حصلوا علي رشاوي من «ألستوم »داخل قطاع كهرباء مصر ولم يتم مسائلتهم بهذه القضية الي وقتنا الحالي، والغريب أن هذا الملف لم يتم فتحه إلا بعد انهيار نظام الاخوان ، وتزايد المطالب الشعبية بالكشف عن المتورطين بقطاع الكهرباء ، وتقديمهم الي المحاكمة وعزلهم من مناصبهم واستبدالهم بوطنيين ، وهو ما يدفع بكثير من الشكوك، خاصة أن الشركة القابضة لكهرباء مصر حصلت علي 8 محطات للتوليد، من شركة ألستوم التي يثار بشأنها لغط في أوروبا.
    وان هذه المحطات تشير الأحاديث المرتبطة بها، إلي أنها في حالة سيئة وأن مهندسين الصيانة، والعاملين فيها ضاعفوا من صراخهم لعدم مطابقة قطع الغيار، للمواصفات الفنية المعمول بها في كل دول العالم، فضلاً عن تكرار تعطل «التوربينات» والتروس، هذه المحطات في النوبارية، التبين ــ طلخا ــ عقد صيانة السد العالي ، والكريمات والتي نتج عند تشغيلها التجريبي الكوارث انفجارات خروجها عن الخدمة والموضوع سبق والإشارة اليه دون أي محاسبة لمن قاموا بالتسليم والاستلام المحطات المعيوبة الخربانه
    المثير أن بعض رجال كهرباء مصر أوعزوا للوزير المختص بوجود مشكلات، فأرسل إنذارًا للشركة، الأمر الذي جري تفسيره بأنه محاولة من بعض المسئولين للإفلات من أي أمور تنال منهم، فالحديث عن وجود عيوب وخلافه، ظهر علي خلفية انفجار الفضيحة المرتبطة بالرشاوي في أمريكا التحقيقات التي جرت والتي أشارت الي ثلاثه شركات اجنبية من بينها شركة ألستوم الفرنسية ، في حين أن المسئولين قاموا باستلام المحطات غير المطابقة، وهو ما يطرح العديد من علامات الاستفهام.
    الغريب في الأمر أن الجهات المسئولة عن الرقابة والمتابعة التزمت الصمت، ولم تبادر أي منها، بإرسال مندوب عنها إلي أمريكا لمعرفة ما يجري من تحقيقات حول فضيحة الرشوة، ومعرفة اسماء وارتباط مسؤلين كبار في الكهرباء بهذه القضية لكن ربما يثار الكثير من اللغط والتكهنات، بعد أن تتداول الشبكة الإلكترونية تحقيقات القضية، لعرضها علي المجتمع الأوروبي في إطار الشفافية المعمول بها، لكن هنا مازلنا نعيش عصر التعتيم، وعدم التحرك لمراقبة تصرفات المسئولين إلا بعد خراب مالطة، تسير الأمور في طريق الألغاز، فهناك مذكرات يتم تداولها علي أوسع نطاق، تخص أعمال الفحص علي توربينات ومحطات ومشروعات الطاقة الجديدة والمتجددة، التي تتبع «الكهرباء».
    فبعد الفحص تبين أنها غير مطابقة للمواصفات الأمر الذي أثار دهشة المتخصصين كون أن الشركة الفرنسية الستوم المنتجة للطراز السيئ، هي وحدها التي احتكرت معظم مشروعات الكهرباء المصرية ، منذ أن دخلت السوق، وعدد المتخصصون المشكلات العلمية والفنية التي تدفع إن لم تكن تجبر كل الجهات الرقابية علي التدخل لإنقاذ ما يمكن إنقاذه، والبحث في تفاصيل العلاقات الغامضة بين شركة ألستوم ، والمسئولين عن التعاقد معها، لأن التلفيات والأعطال تقلل العمر الافتراضي لهذه المحطات، وكأننا ننفق ملايين ومليارات الدولارات بدون ضابط أو رابط، وتسير الفوضي أيضًا في جميع الاتجاهات لمحطات الطاقة الشمسية والرياح وغيرها من مصادر الطاقة الجديده المتجددة
    وامتدت الأمور أيضًا إلي الأرجنتين التي قامت بالتعاقد علي توريد وتركيب المفاعلات الذرية التابعة لهيئة الطاقة الذرية، وهي ضمن اختصاصات الوزير .. فبعد سنوات مازال الحديث يدور عن إنتاج النظائر المشعة عبر التصريحات، والواقع يقول عكس ذلك، بل ذهبت الفوضي إلي الحد الذي رفض فيه ممثل وزارة المالية في الهيئة إضافة أي اعتمادات جديدة لأن هذا المشروع مفتوح منذ سنوات «اعتمادات مفتوحة» دون عائد، وهذا يمثل إهدارًا للمال العام.. لكن العائد الوحيد هو المكافآت المليونية لكبار المسئولين في الهيئة ووزارة الكهرباء .
    الأحوال المتردية في هيئة الطاقة الذرية، كانت دافعة للوزير السابق «علي الصعيدي» لأن يخرج قبل 4 أشهر عن صمته، ويعلن أن المفاعل الذري، فيه عيوب، ولا يصلح للعمل، وهناك ضرورة ملحة لإعادته إلي الأرجنتين مرة أخري، ومحاكة المسئول عن استلام المفاعل، وأشار إلي أنه رفض استلامه أثناء وجوده في الوزارة، هذا جزء من بعض الفوضي في الكهرباء والحديث له بقية في الأيام القادمة للحاجة الملحة علي سيادة الرئيس المصري القائد عبدالفتاح السيسي نقول له بكل صراحة افتح الباب من فضلك يا سيادة الرئيس لمحاسبة كافة قيادات الكهرباء في الفساد وعلي راسهم ملفات رشاوي ألستوم وشركات اخري أشار لهم الادانة بتقرير وزارة العدل الأميركية ومكتب التحقيقات الفيدرالي عام 2014 ومحاسبة من تورط وتستر وصمت عن هذا الملف طوال العشر سنوات الماضية مهما كانت سلطته الكل يجب أن يحاسب ويتم عزلة واحداث ثورة علي الفساد داخل قطاعات الكهرباء المختلفة لان الفاسدة هم القاتل الهادم الوحيد المسارات التنمية

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق