تخزين الطاقة الحرارية في الصخور.. تقنية رخيصة وغير تقليدية

تمثّل تقنية تخزين الطاقة الحرارية في الصخور حلًا غير تقليدي وواعدًا للقضاء على معضلة الطبيعة المتقطعة لمصادر الطاقة المتجددة؛ بما يضمن تحقيق إمدادات مستدامة ومستقرة من الكهرباء النظيفة، تكفي لاستعمالها عند الحاجة.

ويمكن أن تُسهِم تلك التقنية الواعدة في تسريع جهود تحول الطاقة، عبر تقليل الاعتماد على مصادر الوقود الأحفوري في توليد الكهرباء، والاستعاضة عنها بالمصادر الخضراء، بجانب إسهاماتها في تعزيز أمن الطاقة، وفق معلومات جمعتها منصة الطاقة المتخصصة.

وتبرز الطبيعة المتقطعة لمصادر الطاقة المتجددة من التحديات الرئيسة التي تقوّض ازدهار تلك الصناعة النظيفة، وربما تقوّض جهود التحول الأخضر، بل تعرّض أمن الطاقة للخطر.

فبخلاف الوقود الأحفوري الذي يمكن حرقه عند الطلب، تعتمد مصادر الطاقة المتجددة على الظروف الطبيعية التي لا يمكن التحكم فيها أو حتى التنبؤ بها دائمًا.

إمدادات موثوقة

إن تخزين الكهرباء المولدة من الطاقة المتجددة لا غنى عنه لضمان إمدادات موثوقة ومستقرة لتلك السلعة الإستراتيجية، ومن ثم استعمالها للتطبيقات المختلفة.

وهناك طرق مختلفة لتخزين الكهرباء المولدة من المصادر المتجددة مثل البطاريات، وتخزين الطاقة الكهرومائية بالضخ، والهواء المضغوط، والتخزين الحراري والهيدروجين، وفق ما أورده موقع إنسيبتيف مايند (Inceptive Mined).

ولكل من طرق تخزين الكهرباء تلك مزاياها وعيوبها من حيث التكلفة والكفاءة وقابلية التوسع إلى جانب الأثر البيئي.

تخزين الطاقة الحرارية

تتعاون -الآن- مجموعة من المهندسين من مختبرات سانديا الوطنية بالولايات المتحدة الأميركية مع شركة "سي إس أو آي باور إل إل سي" (CSolPower LLC) لتطوير طريقة ميسورة التكلفة لتخزين الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة.

ويتمثل الهدف الرئيس لتلك الشراكة في التحول إلى استعمال طاقة الشمس والرياح لتوليد الكهرباء النظيفة حيادية الكربون.

ويستهدف المشروع تطوير تقنية تخزين الطاقة الحرارية في الصخور، عبر نظام يمكن استعماله في مكان يُشحَن فيه بطاقة الشمس والرياح، وفق ما اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

آلية التقنية

يتألّف هذا النظام من صخور توضع في طبقة يمكن تسخينها أو تبريدها بالهواء لتخزين الطاقة الحرارية.

وقال الباحثون إن الحصى الذي تُنتجه الشركات التي تنشط في مجال تنسيق الحدائق، يمكن استعماله بنجاح لهذا النظام دون الحاجة إلى غسله أو تجهيزه.

وصممت مختبرات سانديا الوطنية منصة اختبار صغيرة سعة 100 كيلوواط/ساعة، لاختبار أداء طبقة الصخور.

وتُركب ألواح شمسية وأيضًا تُحدث لإظهار عملية الشحن في طبقة الصخور، باستعمال مصدر متقطع للطاقة.

مزايا التقنية

قال المؤسس المشارك لشركة "سي إس أو إل باور" ومقرها مدينة ألباكركي بولاية نيومكسيكو، والتر غريستل، إن "واحدة من مزايا نظام تخزين الطاقة الحرارية في الصخور هي أنه يمكن بناؤه في أي مكان".

وأوضح غريستل: "من الممكن كذلك تحويل تقنية تخزين الطاقة الحرارية في الصخور إلى سلعة، دون أن يتطلب هذا الحصول على تراخيص معقّدة، ونحن نعتقد أنه من الممكن تنفيذها بسرعة أكبر، وبطريقة أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية، مقارنة بالتقنيات الأخرى".

وتبرز التكلفة عاملًا حاسمًا آخر في تقنيات تخزين الطاقة الحرارية في الصخور، وهو ما يؤكده مهندس الميكانيكا المتخصص في مختبرات سانديا الوطنية ناثان سكرويدر، بقوله: "إن خفض التكلفة في نظام تخزين الطاقة الحرارية في الصخور هذا، أو أنظمة تخزين الكهرباء بوجه عام، من شأنه أن يُعزز إمكان نشر تلك الأنظمة في الصناعة".

وأضاف سكرويدر: "يُزيد هذا -أيضًا- فرص استعمال مصادر الطاقة المتجددة لكونها تصبح أكثر موثوقية واستدامة".

وتركز تقنية تخزين الطاقة الحرارية في الصخور التي استحدثتها شركة "سي إس أو آي باور" على تخزين الكهرباء لمدة طويلة؛ ما يعني إمكان إتاحتها لمدة تتراوح من ساعات إلى شهور.

مرحلة الاختبار

خلال الاختبار، شُحِنَ النظام بالهواء في درجات حرارة تتجاوز 500 درجة مئوية، وتمكن هذا النظام بالفعل من المحافظة على تلك الحرارة لمدة تصل إلى 20 ساعة متواصلة.

بل جرى كذلك تفريغ الشحنة الكهربائية من هذا النظام بنجاح، وهو ما شجّع الباحثين على القول إن أداء النظام جاء متسقًا مع "توقعاتنا حتى الآن".

وأضاف المؤسس المشارك لشركة سي إس أو إل باور والتر غريستل: "هناك منحى طبيعي يتمثل في تخزين الكهرباء الزائدة المولدة في أثناء وقت النهار من اليوم في شكل حرارة، ثم استعمالها لتسخين المياه وتدفئة المنازل في وقت الليل".

وتابع: "هذا مثال على استعمال محدود النطاق لخيار تخزين الطاقة الحرارية في الصخور"، في بيان رسمي اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

على صعيد متصل قالت مختبرات سانديا الوطنية إن هذا الاختبار الأولي سيستمر حتى يونيو/حزيران (2024)، مشيرةً إلى أنه حال تكللت المرحلة الأولى من الاختبار بالنجاح، سيُقبِل العديد من مشروعات الصوبات الزجاجية في شمال نيو مكسيكو على استعمال تقنية تخزين الطاقة الحرارية في الصخور المذكورة لتخزين تلك السلعة الحيوية، واستعمالها عند الحاجة.

موضوعات متعلقة..

• افتتاح أول مشروع لتخزين الطاقة الحرارية في الصخور (فيديو)
• بطارية لتخزين الطاقة الشمسية عبر مضخة حرارية
• محطات الكهرباء العاملة بالفحم قد تتحول إلى بطارية تخزين تنقذ الدول

اقرأ أيضًا..

• نتائج أعمال إكسون موبيل في الربع الثالث 2023 تهبط بالأرباح 54%
• مقترح أوروبي قد يضع صادرات الغاز الجزائري في ورطة
• وكالة الطاقة الدولية ترفع توقعاتها للطاقة المتجددة.. وهجوم جديد على النفط والغاز