تطوير المصائد الحرارية لإنتاج الأسمنت والفولاذ بالطاقة الشمسية

قد تؤدي المصائد الحرارية دورًا مهمًا في المستقبل القريب، خاصة مع الصناعات كثيفة استهلاك الطاقة، مثل عمليات إنتاج الأسمنت والفولاذ.

والمصيدة هي جهاز يلتقط الحرارة عبر صمامات وأنابيب مثبتة، وتعمل بتقنية معينة تضمن "فلترة" تدفّق المكثفات والغازات دون فقد للحرارة، وتتلخص مهمتها مع الصناعات في التسخين لدرجات حرارة مرتفعة.

ووفق ما تابعته منصة الطاقة المتخصصة، طوّر باحثون وعلماء من معهد أبحاث سويسري هذه المصائد لتأهيلها للعمل بالطاقة الشمسية المركزة لرفع درجة حرارة التسخين.

ويومًا بعد يوم، يزداد الزخم حول استعمالات الطاقة الشمسية، وبعد أن انصبّ التركيز على دورها في توليد الكهرباء النظيفة، تتوسع هذه الاستعمالات حاليًا لتشمل عددًا من الصناعات والتطبيقات.

ورغم أن التوسع في مصادر الطاقة المتجددة والتخلص من الكربون وجهان لعملة واحدة تخدم الأهداف المناخية، فإن "تطويع" التقنيات الشمسية لفصل الكربون عن الصناعات كثيفة الاستهلاك يعدّ ابتكارًا مهمًا.

وداعًا للوقود الأحفوري

قبيل تطوير المصائد الحرارية للعمل بالطاقة الشمسية، كان يُعتمد على حرق الفحم أو النفط للحصول على طاقة كافية تُستعمل في إنتاج الأسمنت والفولاذ.

ومستقبلًا، قد تؤدي الطاقة الشمسية المركزة هذا الغرض بكفاءة، مع تطوير المصائد القادرة على رفع درجة حرارة التسخين إلى ما يزيد عن 1000 درجة مئوية، وفق نتائج التطوير التي توصل إليها علماء معهد إي تي إتش (ETH Zurich).

ويدفع ذلك باتجاه تطبيق جديد لاستعمالات الطاقة الشمسية، بتوسعة نطاق عملها بعيدًا عن توليد الكهرباء فقط، إذ يمكن القول بأن التقنية السويسرية تؤسس لتخلّص الصناعات كثيفة استهلاك الطاقة من الكربون.

ويُترجم ذلك إلى استقلال صناعة الأسمنت والفولاذ عن الوقود الأحفوري، ويمكن أن يمتد ذلك إلى صناعات أخرى أو عمليات التعدين، على سبيل المثال.

وتوفر المصائد الحرارية المطورة "هدر" الحرارة خلال عمليات التسخين، وقد تقلب التقنية موازين الصناعات كثيفة الاستهلاك التي ظلت معتمدة على الوقود الأحفوري، كونه سبيلًا وحيدًا للوصول إلى درجات حرارة مرتفعة.

وبعد أن كانت مصادر الطاقة المتجددة متهمة بضعف فاعليتها في الوصول لدرجات تسخين عالية، يمكن أن تغير الطاقة الشمسية المركزة عبر المصائد الحرارية هذا المعتقد.

مواصفات المصائد

تتنوع خصائص المصائد الحرارية المبتكرة من قبل العلماء والباحثين في المعهد السويسري، إذ يتلاءم طولها وقطرها مع متطلبات ضوء الشمس المركّز.

واختبر العلماء مكوناتها عبر تعريضها لضوء يفوق ضوء الشمس بما يصل إلى 135 ضعفًا، حتى درجة حرارة 1050 درجة مئوية، ارتفاعًا من مستوى 170 درجة مئوية كان قد وصل إليها باحثون من قبل، طبقًا للموقع الإلكتروني للمعهد.

وسبق أن طوّر علماء في إسبانيا وأميركا والصين استعمالات الطاقة الشمسية في التطبيقات الصناعية كثيفة الاستهلاك، لكن قدرة هذه الأنظمة لم تتجاوز الوصول إلى 600 درجة مئوية.

ومع محاولات رفع درجة الحرارة لأعلى من ذلك، يحدث هدر وفقدان للحرارة يقلّص من كفاءة المحطات، وهو ما تجنّبته المصائد التي ابتكرها الباحثون السويسريون.

واعتمد باحثو المعهد السويسري على استعمال بعض الأدوات المعتمة؛ نظرًا لقدرتها على امتصاص الإشعاع الشمسي ونقله ما يوفر أعلى قدرة على رفع درجة الحرارة دون فقد.

طفرة للمحطات الشمسية

يمكن أن تعود المصائد الحرارية المطورة بالنفع على إستراتيجية عمل محطات الطاقة الشمسية، ولن تقتصر فقط على استعمالها في إنتاج الأسمنت والفولاذ أو الصناعات كثيفة الاستهلاك بصورة عامة.

ويؤكد مؤلف البحث السويسري "إيميليانو كاساتي" أن تطوير المصائد يعزز من كفاءة امتصاص الطاقة الشمسية، ما يمكن أن يسهم في نشر المحطات المعتمدة على درجات حرارة عالية.

وأضاف أنّ تخلُّص موارد الطاقة من الكربون هدف رئيس يصبّ بنهاية الأمر في صالح مكافحة تغير المناخ.

وقال كاساتي، إن موارد الطاقة لا تُستعمل فقط لإنتاج الكهرباء، لكنها تظهر في استعمالات أخرى مثل التدفئة والحرارة، طبقًا لمجلة بي في مغازين (PV Magazine).

ويواصل الباحثون تطوير تقنية المصائد الحرارية، في ترقّب لتحليل نتائجها على الصعيدين التقني والاقتصادي.

موضوعات متعلقة..

• دراسة: طريقة رخيصة لإنتاج الوقود والأسمدة من الأعشاب البحرية
• الفرق بين الطاقة الشمسية المركزة والطاقة الكهروضوئية.. والأفضل في توليد الكهرباء
• إزالة الكربون من مصافي تكرير النفط.. هذه أبرز 5 تقنيات (تقرير)

اقرأ أيضًا..

• المغرب يطور أقدم مزرعة رياح في أفريقيا.. فيديو لأول مرة من ارتفاع 900 متر
• حقل أبو الغراديق للغاز في مصر.. ماذا حدث بعد 53 عامًا من اكتشافه؟
• الغاز الروماني من البحر الأسود.. طريق أوروبا للتخلي عن الإمدادات الروسية