قد تُبقي الرطوبة نفسها التي تستقر كل صباح ندًى على العشب الأضواء مضاءة يومًا ما. يعمل مشروع CATCHER الممول من الاتحاد الأوروبي على تطوير تقنية تحوّل بخار الماء في الهواء إلى كهرباء، وتعمل ليلًا ونهارًا، سواء أشرقت الشمس وهبّت الرياح أم لا. وقد اشتغلت محوّلاتها آلاف الساعات في اختبارات مخبرية صارمة، وفي النهاية يمكنك أن تختبر مدى استعدادك لطاقة المستقبل.
أصبحت الألواح الشمسية وتوربينات الرياح الوجهين المألوفين للطاقة النظيفة. غير أن لكليهما نقطة الضعف نفسها: فهما يعتمدان على الطقس. فحين تكون السماء غائمة أو الهواء ساكنًا ينخفض إنتاجهما، ويتعين على الشبكة سدّ الفجوة بمصادر أخرى. ولهذا يواصل الباحثون البحث عن موارد متجددة قادرة على العمل على مدار الساعة.
أحد المرشحين الأكثر إدهاشًا موجود حولنا في كل مكان. فالهواء يحتوي دائمًا على قدر من بخار الماء، حتى في الأيام التي يبدو فيها جافًا. والرطوبة غير مرئية في معظم الأوقات، لكنها تظهر كل صباح على هيئة ندى فوق العشب. وقد طرح فريق من الباحثين الأوروبيين سؤالًا بسيطًا: هل يمكن تحويل هذه الرطوبة إلى إمداد ثابت بالكهرباء؟
تُطوَّر الفكرة ضمن مشروع CATCHER الذي يموّله الاتحاد الأوروبي عبر المجلس الأوروبي للابتكار (EIC). وقد استمر من 1 أبريل 2022 إلى 31 مارس 2026 بموجب اتفاقية المنحة 101046307. ونسّقت العمل في البرتغال شركة COFAC، التعاونية التي تقف وراء جامعة لوسوفونا، وقادته سفيتلانا ليوبتشيك (Svitlana Lyubchyk)، الأستاذة المشاركة في الجامعة، التي تولّت منصب منسّقة المشروع.
العنوان الكامل للمشروع يتحدث عن نفسه: فقد كان هدفه ابتكار تقنية جديدة لتحويل الطاقة المتجددة «من الرطوبة إلى كهرباء». وبحسب المنسّقة، كان الانطلاق من حاجة أوسع. «كانت الحاجة الأوسع هي رسم مسار موثوق نحو تقنية مستقلة مستقبلية لتحويل الرطوبة إلى كهرباء، وتكملة التقنيات التقليدية مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.»
العملية الأساسية هي الامتزاز: إذ تلتصق جزيئات بخار الماء من الهواء المحيط بسطح مادة داخل المحوّل. ثم تُحوَّل الطاقة المرتبطة بامتزاز الماء الجوي هذا إلى طاقة كهربائية. كما ساعد المشروع على تفسير كيفية تعاون المسام ذات الأحجام المختلفة داخل المحوّل في هذه العملية، وهو أمر مهم لتحسين الأجهزة المستقبلية.
ولأن الرطوبة موجودة في أي ساعة، لا يحتاج مثل هذا المحوّل إلى ضوء الشمس أو الرياح كي يعمل. وهذا هو الوعد الرئيسي للتقنية: مصدر يواصل العمل ليلًا وفي الأيام الهادئة الغائمة.
الأرقام التي يذكرها الفريق لافتة، لكن ينبغي قراءتها بحذر. تقول ليوبتشيك: «يشير تقييمنا إلى أن الطاقة المرتبطة بامتزاز الماء الجوي تعادل نحو 50 ضعف الاستهلاك العالمي السنوي الحالي للطاقة».
وتضيف على الفور تحفظًا مهمًا: «هذا سقف نظري للمورد، يضع الرطوبة الجوية بين أكبر الموارد المتجددة في العالم، وهي مقارنة بطاقة الرياح تقريبًا من حيث الحجم، وأكبر من موارد متجددة أخرى تُستغل تجاريًا بالفعل». وبعبارة أخرى، يصف الرقم الحد الأعلى لما هو موجود في الطبيعة، لا ما تستطيع الأجهزة الحالية تقديمه. ويشدد المقال أيضًا على أن التقنية ما زالت في مرحلة مبكرة من التطوير على الرغم من التقدم الأخير.
الأرقام النظرية الكبيرة لا تعني الكثير دون أدلة من المختبر. وخلال المشروع أعلن الشركاء عدة نتائج ملموسة:
التشغيل الطويل المتواصل مهم بصفة خاصة، لأن مصدر الطاقة الجديد يجب أن يثبت أنه يظل موثوقًا على مدى الزمن، لا في عرض قصير فحسب.
لا يقدّم الفريق الرطوبة بديلًا عن الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، بل مكمّلًا لهما. والهدف حل للطاقة يعمل على مدار الساعة، وسهل الاستخدام، وقابل لإعادة التدوير بالكامل، ويمكن أن يعمل على نطاقات متباينة جدًا، من محطة كبيرة لإنتاج الطاقة إلى منزل واحد. وعلى المدى الأبعد، يُراد دمج التقنية في شبكة الكهرباء الأوروبية وتمكين المحطات والأسر من توليد كهربائها بنفسها في أي مكان في العالم.
وترى ليوبتشيك للتقنية مكانًا واضحًا في السوق: «سيعزز منتج جديد ثوري قادر على تكملة التقنيات القائمة ومعالجة تحديات كبيرة في كفاءة الطاقة السوق الأوروبية للطاقة المتجددة واللامركزية. وسيسهم ذلك في تحقيق هدف الاتحاد الأوروبي المتمثل في منظومة طاقة متجددة بالكامل بحلول عام 2050».
يُعد CATCHER أيضًا مثالًا جيدًا على كيفية ولادة مصدر جديد للطاقة. فهو يبدأ بفكرة وتقدير نظري، ثم ينتقل إلى فهم الفيزياء والمواد، ثم يواجه آلاف الساعات من الاختبار قبل أن يتحدث أحد عن منتجات. وتجمع مشاريع كهذه أشخاصًا من هندسة الطاقة والفيزياء وكيمياء المواد والهندسة البيئية، لذا قد يعمل طلاب هذه التخصصات يومًا ما على تحديات مشابهة. وتُظهر القصة كذلك دور المجلس الأوروبي للابتكار الذي يدعم الأبحاث الساعية إلى الانتقال من المختبر نحو السوق.
أظهر CATCHER أن رطوبة الهواء يمكن التعامل معها بوصفها موردًا متجددًا جديًا. فقد عملت محوّلاته أكثر من 9 000 ساعة دون فقدان في الأداء، ووضع الفريق الأسس لربط أجهزة عديدة معًا. والإمكانات النظرية هائلة، لكن التقنية ما زالت فتية، ولا يزال أمامها عمل كثير قبل أن تصل الكهرباء المولّدة من الرطوبة إلى المنازل والشبكة. يمكنك قراءة القصة الأصلية على CORDIS.
المصدر: CORDIS، المفوضية الأوروبية.
5 أسئلة · دقيقة واحدة
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文