نحو 70 في المئة من الطاقة التي ننتجها يتسرب مباشرة إلى الغلاف الجوي على شكل حرارة. وأصعب ما يمكن الاستفادة منه هو الحرارة الفاترة دون 100°C، لأن استعادتها لا تكون مجدية في العادة. وتقول الشركة السويدية ZIGRID إنها وجدت طريقة لذلك، ومن دون أي توربين: غاز يتمدد ويتقلص بإيقاع منتظم، ويدير في النهاية مولدًا. تعرّف على طريقة عمله وإلى أين تتجه هذه التقنية، ثم اختبر كم بقي في ذهنك من أحجية الطاقة هذه.
تريد أوروبا تحقيق صافي انبعاثات صفري بحلول عام 2050. يبدو الاتجاه واضحًا: وقود أحفوري أقل، وشمس ورياح أكثر. ما زال إنتاج الفحم يتراجع، بينما تحتل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح مكانًا أهم فأهم في مزيج الطاقة.
غير أن هناك مشكلة يُذكر عنها أقل مما يُذكر عن الألواح وتوربينات الرياح. نحو 70% من الطاقة المنتجة تضيع على شكل حرارة تنتهي ببساطة في الغلاف الجوي. وهذه ليست خسارة مجردة: فهي تؤثر في البصمة الكربونية وفي تكاليف الصناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة، كما تسخّن المحيط.
يمكن للمصانع استعادة الحرارة المهدرة، لكن ذلك لا يكون منطقيًا اقتصاديًا دائمًا. فحين تكون الحرارة منخفضة الجودة، أي دون 100°C، فإن هذه الحلول لا تكون مجدية في العادة.
والنتيجة؟ طاقة جرى إنتاجها بالفعل تضيع بلا فائدة.
تصدّت الشركة السويدية ZIGRID لهذه المشكلة. اسم المشروع ZiGrid Technology، وعنوانه الإنجليزي يعبّر جيدًا عن الطموح: Shifting Waste Heat from Problem to Power، أي تقريبًا نقل الحرارة المهدرة من فئة المشكلات إلى فئة الطاقة.
من أين جاء الموضوع؟ يشير لارس بيرجينغ (Lars Birging)، منسق المشروع، إلى خبرة الفريق نفسه: «كان أحد مؤسسينا يتمتع بفهم عميق لمشكلة الحرارة المتبقية من الصناعات التحويلية.» وأظهرت أبحاث أخرى وزيارات إلى صناعات أخرى أن الحرارة المهدرة مشكلة خطيرة، وليست طرفة تخص قطاعًا واحدًا.
يمكن شرح المبدأ من دون معادلات. تأخذ التقنية حرارة متبقية بدرجة 50–80°C وتستخدمها لتسخين غاز وتمديده. تتمدد المادة وتتقلص بصورة دورية، تمامًا كالرئتين اللتين تسحبان الهواء وتطلقانه باستمرار.
«تُستثمر قوة هذه الحركة الدورية عبر نظام هيدروليكي يدير مولدًا لإنتاج الكهرباء»، يوضح بيرجينغ.
الجزء الأكثر إثارة هو ما لا يوجد في هذا النظام. «ما يجعل هذه التقنية فريدة هو أنها لا تستخدم توربينات»، يؤكد المنسق. وبحسب مبتكريها، فلهذا بالذات يحافظ الجهاز على كفاءة أعلى عند درجات الحرارة المنخفضة ويمكنه العمل ابتداءً من 50°C فقط.
يجدر بنا جمع الأرقام التي ترد في هذه القصة:
حصل المشروع على دعم من المجلس الأوروبي للابتكار (EIC). كان الهدف تهيئة التقنية للسوق، وحللت الشركة في أثناء ذلك الأماكن التي يمكنها بيعها فيها. بلغت التكلفة الإجمالية للمشروع 4,147,365 يورو، منها 2,499,999 يورو مساهمة من الاتحاد الأوروبي. واستمر العمل من 1 مارس 2024 إلى 31 أغسطس 2026.
«كانت الفكرة أن ننتقل من إجراء الاختبارات في مواقع العملاء إلى تحسين منتجنا وضمان جودته»، يقول بيرجينغ. ولتحقيق ذلك، شُكّل فريق تقني للتعامل مع مشكلات التوسع في الحجم.
اختُبرت تشكيلات بأحجام مختلفة في صناعة الصلب. وقورنت النتائج بنتائج منتجي الهيدروجين وصناعتي الورق والعجينة الورقية.
لم يسر كل شيء بسلاسة. «في أحد مواقعنا التجريبية اضطررنا إلى التعامل مع درجات حرارة أكثر صعوبة مما توقعنا، لكن ذلك أفاد تطويرنا»، يعترف بيرجينغ. وحدد الفريق المجالات الرئيسية التي تحتاج إلى تحسين، وحوّل النتائج إلى خطة عمل تقنية منسجمة مع خطة الأعمال.
أين يمكن أن تكون هذه التقنية أكثر فائدة؟ يشير الفريق إلى مراكز البيانات التي تولّد كميات كبيرة من الحرارة. «هذه تناسب حلنا جدًا، وأصبحت أكثر قطاعاتنا أهمية من الناحية الاستراتيجية»، يقول بيرجينغ. وتعتبر الشركة هذا القطاع الأهم استراتيجيًا.
الخطوات التالية هي الحصول على الشهادات، وزيادة الطاقة الإنتاجية، وتوقيع اتفاقيات مع العملاء، ومنهم منتجو الهيدروجين ومراكز البيانات. والغاية من هذا الجهد كله دعم أهداف الاتحاد الأوروبي في مجالي الطاقة والمناخ.
تُظهر هذه القصة أن التحول في مجال الطاقة ليس مجرد مزارع رياح جديدة وأسطح مليئة بالألواح. ومن الأهمية نفسها السؤال عما نفعله بالطاقة التي أُنتجت بالفعل وتتسرب الآن. وبالنسبة إلى طلاب هندسة الطاقة أو الهندسة الميكانيكية أو الهندسة البيئية، هذا مثال جيد على كيف يمكن للفيزياء البسيطة، غاز يتمدد ويتقلص، أن تتحول إلى منتج له خطة أعمال واختبارات في مصنع للصلب وقائمة عملاء. وللمبرمجين في المستقبل طرفة أيضًا: حرارة غرفة الخوادم، المزعجة اليوم، هي مادة خام لهذه الشركة.
في مشروع ZiGrid Technology تطور الشركة السويدية ZIGRID نظامًا يحوّل الحرارة المهدرة بدرجة 50–80°C إلى كهرباء، من دون توربينات، بفضل غاز يتمدد ويتقلص بصورة دورية ونظام هيدروليكي. اختُبرت التقنية في صناعة الصلب، وتستهدف الشركة الآن الحصول على الشهادات ورفع الإنتاج واستقطاب عملاء مثل مراكز البيانات ومنتجي الهيدروجين.
5 أسئلة · دقيقة واحدة
English
Čeština
Deutsch
Español
Français
Magyar
Italiano
Polski
Português
Русский
Slovenčina
Türkçe
Українська
العربية
中文