https://arabicpost.net/?p=960649
“السر القذر”.. كيف يتحول العالم المتقدم نحو الطاقة النظيفة على حساب استغلال موارد إفريقيا والدول النامية؟
“السر القذر”.. كيف يتحول العالم المتقدم نحو الطاقة النظيفة على حساب استغلال موارد إفريقيا والدول النامية؟
ضمن البحث عن الجديد في تقنيات توليد الطاقة الكهربائية لفت نظري نمطان جديدان (بالنسبة لي ، وقد يكون سمع بهما غيري) احدهما في مجال توليد الطاقة ، والآخر في مجال خزن الطاقة ، النمط الأول هو عبارة عن خلية حرارية- فولتو ضوئية تنتج الكهرباء والآخر عبارة عن بطارية رملية تخزن الحرارة في الرمل على مدى طويل لتحويلها الى طاقة كهربائية لاحقا ابتكرها مهندسون فنلنديون اثناء محاولة البحث عن حلول لتجاوز ازمة الوقود التي تعاني منها اوروبا حاليا بسبب الحرب الروسية الاوكرانية . ساحاول البحث اكثر حول هذين النمطين لاضافتها كتحديثات للمادة العلمية لهذه القناة ان شاء الله.
البطاريات الرملية Sand Battery :
تتلخص فكرة هذه التقنية ببساطة في خزن الحرارة في الرمال الرخيصة عبر الكهرباء المنتجة من الطاقة الشمسية او طاقة الرياح وعزلها بحيث يتم استخدامها فيما بعد وربما بعد شهور لتسخين الماء وتبخيرة واستخدامه للتدفئة أو لتدوير التوربينات البخارية لانتاج الكهرباء ، الخ . والفكرة ليست جديدة، يستخدمها بعفوية سكان البادية عندما تشتد الحرارة نهارا وتنخفض ليلا فيقومون في النهار بتجميع كمية من الرمل الساخن طبيعيا بفعل اشعة الشمس وعزله واستخدامه في الليل للتدفئة وتسخين الماء .
تطبيق الفكرة تقنيا وبشكل تجاري تم في فنلندا مؤخرًا ، وذلك بتركيب أول "بطارية رملية" تعمل بكامل طاقتها في العالم، بالاستفادة من طاقة الشمس والرياح في تسخين الرمل حتى 500 درجة مئوية , ويقول مطوروها إنها قد تحل المشكلة التي تواجهها الطاقة المتجددة من خلال مصادر الطاقة المتوفرة فقط بشكل موسمي وهي الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
كيف يتم تسخين الرمل في البطاريات الرملية؟
حتى الآن وجدت ان هناك طريقتان :
1 . عبر سخان كهربائي مركب في خزان مليء بالرمل المراد تسخينه ، ومصدر الكهرباء هو الطاقة المتجددة ، وهي التقنية المطبقة في فنلندا.
2 . يمكن ان يسخن الرمل عبر أبراج الطاقة الشمسية solar tower ، وهذه الابراج سبق وان تكلمنا عنها سابقا ضمن انماط توليد الكهرباء عبر الطاقة الشمسية المركزة CSP في محطات الابراج الشمسية بنفس المكونات من المرايا المسطحة العاكسة heliostats الى خزان الاستقبال المركزي Receiver والذي فيه يوضع الرمل المراد تسخينه ، وتقوم المرايا بعكس اشعة الشمس وتسليطها الى الرمل في الخزان فيتم تسخينه.
تتلخص فكرة هذه التقنية ببساطة في خزن الحرارة في الرمال الرخيصة عبر الكهرباء المنتجة من الطاقة الشمسية او طاقة الرياح وعزلها بحيث يتم استخدامها فيما بعد وربما بعد شهور لتسخين الماء وتبخيرة واستخدامه للتدفئة أو لتدوير التوربينات البخارية لانتاج الكهرباء ، الخ . والفكرة ليست جديدة، يستخدمها بعفوية سكان البادية عندما تشتد الحرارة نهارا وتنخفض ليلا فيقومون في النهار بتجميع كمية من الرمل الساخن طبيعيا بفعل اشعة الشمس وعزله واستخدامه في الليل للتدفئة وتسخين الماء .
تطبيق الفكرة تقنيا وبشكل تجاري تم في فنلندا مؤخرًا ، وذلك بتركيب أول "بطارية رملية" تعمل بكامل طاقتها في العالم، بالاستفادة من طاقة الشمس والرياح في تسخين الرمل حتى 500 درجة مئوية , ويقول مطوروها إنها قد تحل المشكلة التي تواجهها الطاقة المتجددة من خلال مصادر الطاقة المتوفرة فقط بشكل موسمي وهي الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.
كيف يتم تسخين الرمل في البطاريات الرملية؟
حتى الآن وجدت ان هناك طريقتان :
1 . عبر سخان كهربائي مركب في خزان مليء بالرمل المراد تسخينه ، ومصدر الكهرباء هو الطاقة المتجددة ، وهي التقنية المطبقة في فنلندا.
2 . يمكن ان يسخن الرمل عبر أبراج الطاقة الشمسية solar tower ، وهذه الابراج سبق وان تكلمنا عنها سابقا ضمن انماط توليد الكهرباء عبر الطاقة الشمسية المركزة CSP في محطات الابراج الشمسية بنفس المكونات من المرايا المسطحة العاكسة heliostats الى خزان الاستقبال المركزي Receiver والذي فيه يوضع الرمل المراد تسخينه ، وتقوم المرايا بعكس اشعة الشمس وتسليطها الى الرمل في الخزان فيتم تسخينه.
تستخدم البطارية الفنلندية نظام تخزين حراري حاصل على براءة اختراع طورته شركة Polar Night Energy الفنلندية الناشئة ، وتم تركيبها في منشأة محطة Vatajankoski لتزويد المدينة بالطاقة الحرارية اللازمة للتدفئة.
يستخدم النظام كهرباء متجددة منخفضة التكلفة لتسخين الرمال حتى 500 درجة مئوية في تقنية تسمى التسخين المقاوم ، (هي نفس الطريقة التي تستخدم لتوليد الحرارة من الكهرباء)، ويتم نقل حرارة الرمال بواسطة الهواء المضغوط.
يتم احتواء الحرارة داخل حاوية فولاذية معزولة حراريا وتحتوي على سخانات كهربائية ونظام تخزين الطاقة الحرارية الأوتوماتيكي لشركة Polar Night Energy و 100 طن من الرمال منخفضة الجودة. الرمل المستخدم متين ورخيص ، ويمكنه تخزين الكثير من الحرارة عند احتوائه في حجم صغير وتسخينه إلى حوالي 500 أو 600 درجة مئوية.
يستخدم النظام كهرباء متجددة منخفضة التكلفة لتسخين الرمال حتى 500 درجة مئوية في تقنية تسمى التسخين المقاوم ، (هي نفس الطريقة التي تستخدم لتوليد الحرارة من الكهرباء)، ويتم نقل حرارة الرمال بواسطة الهواء المضغوط.
يتم احتواء الحرارة داخل حاوية فولاذية معزولة حراريا وتحتوي على سخانات كهربائية ونظام تخزين الطاقة الحرارية الأوتوماتيكي لشركة Polar Night Energy و 100 طن من الرمال منخفضة الجودة. الرمل المستخدم متين ورخيص ، ويمكنه تخزين الكثير من الحرارة عند احتوائه في حجم صغير وتسخينه إلى حوالي 500 أو 600 درجة مئوية.
فيديو توضيحي لخزن الحرارة في الرمل بواسطة السخانات الكهربائية 👆
فيديو توضيحي لخزن الحرارة في الرمل بواسطة ابراج الطاقة الشمسية👆
المزايا :
- تعد البطارية الرملية حلا منخفض التكلفة وسهلا لايتطلب موادا جديدة ونادرة مثل بطاريات الليثيوم مثلا ، فهي تستخدم الرمل الغير جيد الرخيص( الغير مرغوب في أعمال البناء ) .
- يمكنها تحمل زيادات كبيرة في الطاقة. يمكن للبطاريات الرملية أيضًا تخزين ارتفاعات عالية من الطاقة من مصادر متجددة بسرعة ، مما يزيد من كفاءة النظام.
- لا يفقد الرمل الا القليل من الطاقة بمرور الوقت عند عزل خزاناته جيدا، ويمكنه تخزين الحرارة في بطارية رملية لعدة أشهر عند 500 درجة مئوية. هذا يعني أن البطارية يمكنها تفريغ الهواء الساخن عندما تكون أسعار الطاقة أعلى ، مما يمكّن المنطقة من تدفئة المنازل بتكلفة أقل بكثير.
- يمكن أن يساعد التخزين الفعال للبطاريات في الحفاظ على التوازن في الشبكة عن طريق امتصاص زيادات الطاقة وإطلاق هذه الطاقة لاحقًا عندما تحتاجها الشبكة.
مع وجود أول بطارية رملية تجارية تعمل في موقعها ، قد تكون مسألة وقت فقط قبل أن تصبح هذه التكنولوجيا منخفضة التكلفة والفعالة شائعة في شبكات الكهرباء في العالم.
يمكن لمخازن الحرارة القائمة على الرمال تخزين كمية من الطاقة أكبر من تلك التي يمكن تخزينها في خزان مياه بحجم مماثل ؛ هذا بسبب ارتفاع كثافة الرمل مقارنة بالماء ، كذلك فان انخفاض السعة الحرارية النوعية(هي كمية الحرارة اللازمة لرفع واحد كيلوغرام من المادة درجة مئوية واحدة) للرمل مقارنة بالماء تسمح برفع نطاق درجة الحرارة أكبر مما يسمح به نفس الحجم من الماء عند امتصاصه لنفس الكمية من الطاقة لذلك، فان الرمل يوفر مساحة ويسمح برفع حرارة التخزين أعلى من الماء ، ويمكن استخدامه في العديد من التطبيقات الصناعية.
المراجع :
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=21871
https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-61996520
https://polarnightenergy.fi/news/2022/7/5/the-first-commercial-sand-based-thermal-energy-storage-in-the-world-is-in-operation-bbc-news-visited-polar-night-energy
https://polarnightenergy.fi/sand-battery
- تعد البطارية الرملية حلا منخفض التكلفة وسهلا لايتطلب موادا جديدة ونادرة مثل بطاريات الليثيوم مثلا ، فهي تستخدم الرمل الغير جيد الرخيص( الغير مرغوب في أعمال البناء ) .
- يمكنها تحمل زيادات كبيرة في الطاقة. يمكن للبطاريات الرملية أيضًا تخزين ارتفاعات عالية من الطاقة من مصادر متجددة بسرعة ، مما يزيد من كفاءة النظام.
- لا يفقد الرمل الا القليل من الطاقة بمرور الوقت عند عزل خزاناته جيدا، ويمكنه تخزين الحرارة في بطارية رملية لعدة أشهر عند 500 درجة مئوية. هذا يعني أن البطارية يمكنها تفريغ الهواء الساخن عندما تكون أسعار الطاقة أعلى ، مما يمكّن المنطقة من تدفئة المنازل بتكلفة أقل بكثير.
- يمكن أن يساعد التخزين الفعال للبطاريات في الحفاظ على التوازن في الشبكة عن طريق امتصاص زيادات الطاقة وإطلاق هذه الطاقة لاحقًا عندما تحتاجها الشبكة.
مع وجود أول بطارية رملية تجارية تعمل في موقعها ، قد تكون مسألة وقت فقط قبل أن تصبح هذه التكنولوجيا منخفضة التكلفة والفعالة شائعة في شبكات الكهرباء في العالم.
يمكن لمخازن الحرارة القائمة على الرمال تخزين كمية من الطاقة أكبر من تلك التي يمكن تخزينها في خزان مياه بحجم مماثل ؛ هذا بسبب ارتفاع كثافة الرمل مقارنة بالماء ، كذلك فان انخفاض السعة الحرارية النوعية(هي كمية الحرارة اللازمة لرفع واحد كيلوغرام من المادة درجة مئوية واحدة) للرمل مقارنة بالماء تسمح برفع نطاق درجة الحرارة أكبر مما يسمح به نفس الحجم من الماء عند امتصاصه لنفس الكمية من الطاقة لذلك، فان الرمل يوفر مساحة ويسمح برفع حرارة التخزين أعلى من الماء ، ويمكن استخدامه في العديد من التطبيقات الصناعية.
المراجع :
https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=21871
https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-61996520
https://polarnightenergy.fi/news/2022/7/5/the-first-commercial-sand-based-thermal-energy-storage-in-the-world-is-in-operation-bbc-news-visited-polar-night-energy
https://polarnightenergy.fi/sand-battery
AZO Materials
What are Sand Batteries and Can They Solve the Sustainable Energy Crisis?
An energy partnership in Finland recently installed the first fully operational “sand battery” in the world. The innovative technology can store green power for months on end, and its developers say it may solve the problem renewable energy has with power…
خبر .. خبر ..
الاستفادة من محطات انتاج الكهرباء بالفحم وتحويلها الى مواقع خزن طاقة الشمس والرياح ، واعادة انتاج الكهرباء في اوقات العجز عبر استخدام توربينات ومولدات هذه المحطات . ويتم خزن الطاقة على شكل حرارة في خزانات مليئة بالصخور الحرارية او الملح المصهور . ولا اعلم لماذا لم يستخدموا البطاريات الرملية الرخيصة ... التفاصيل في هذا الخبر :
https://attaqa.net/2022/11/13/%D9%85%D8%AD%D8%B7%D8%A7%D8%AA-%D8%A7%D9%84%D9%83%D9%87%D8%B1%D8%A8%D8%A7%D8%A1-%D8%A7%D9%84%D8%B9%D8%A7%D9%85%D9%84%D8%A9-%D8%A8%D8%A7%D9%84%D9%81%D8%AD%D9%85-%D9%82%D8%AF-%D8%AA%D8%AA%D8%AD%D9%88/
الاستفادة من محطات انتاج الكهرباء بالفحم وتحويلها الى مواقع خزن طاقة الشمس والرياح ، واعادة انتاج الكهرباء في اوقات العجز عبر استخدام توربينات ومولدات هذه المحطات . ويتم خزن الطاقة على شكل حرارة في خزانات مليئة بالصخور الحرارية او الملح المصهور . ولا اعلم لماذا لم يستخدموا البطاريات الرملية الرخيصة ... التفاصيل في هذا الخبر :
https://attaqa.net/2022/11/13/%D9%85%D8%AD%D8%B7%D8%A7%D8%AA-%D8%A7%D9%84%D9%83%D9%87%D8%B1%D8%A8%D8%A7%D8%A1-%D8%A7%D9%84%D8%B9%D8%A7%D9%85%D9%84%D8%A9-%D8%A8%D8%A7%D9%84%D9%81%D8%AD%D9%85-%D9%82%D8%AF-%D8%AA%D8%AA%D8%AD%D9%88/
الطاقة
محطات الكهرباء العاملة بالفحم قد تتحول إلى بطارية تخزين تنقذ الدول - الطاقة
رغم أن العالم يقترب من توديع محطات الكهرباء العاملة بالفحم، يبدو أن المحطات التقليدية سيكون لها دور في المستقبل، عندما تعجز مصادر الطاقة المتجددة عن تلبية