آفاق بيئية : اسماء سيد مصطفى
تستخدم تكنولوجيات حديثة لخفض استهلاك الطاقة خلال عملية التشغيل وتشجيع كافة المبادرات التى تهدف إلى ترشيد استهلاك الطاقة .فالمواد أو المنتجات النانوية مباشرةً يمكنها تنظيف مواقع النفايات الخطرة ، تحلية المياه ، معالجة الملوثات، تحسس ورصد الملوثات البيئية .ويتم باستخدام كواشف ذات حساسية عالية وتدعى بكواشف النانو وتستطيع اكتشاف اي تلوث في الهواء حتى لو كان بتراكيز ضئيلة.
واستخدمت تقنية النانو ، بشكل غير مباشر ، لإنتاج سيارات خفيفة الوزن. ويمكن لتكنولوجيا النانو تمكين خلايا الوقود من خفض التلوث الناجم عن توليد الطاقة. وهناك مجموعة من الجزيئات النانونية لمعادن ثمينة يمكنها اكسدة اول اكسيد الكربون لتحوله الى ثانى اكسيد الكربون اى حدوث احتراق كامل للوقود المستخدم. ولا يمكن تخزين الطاقة الكهربائية مباشرة حيث أن التيار الكهربائي عبارة عن حركة الإلكترونات .
ولذلك فلا بد دائما من تحويل الطاقة الكهربائية إلى نوع آخر من الطاقة ثم استعادتها في صورة طاقة كهربية عند الحاجة إليها . وتتم أي عملية لتحويل الطاقة من صورة لأخرى دائما بحدوث فقد جزء منها قد يكون فقدا كبيرا أو صغير.
و تتميز الطاقة ، التي يتم الحصول عليها من مصادر الألواح الضوئية والرياح ، بالتنوع بطبيعتها وفي شبكات الطاقة الكهربائية التي لا تحتوي على ميزة تخزين الطاقة، ويجب أن يتم زيادة وتقليل مصادر الطاقة التي تعتمد على الطاقة المخزنة في الوقود (الفحم والنفط والغاز) من أجل التوافق مع ارتفاع وانخفاض إنتاج الطاقة الواردة من مصادر الطاقة المتقطعة.
وبالنسبة لتخزين طاقة الشبكات كطريقة يمكن أن يستخدمها مشغل شبكة طاقة كهربائية لتعديل إنتاج الطاقة حسب استهلاك الطاقة، وكلاهما يمكن أن يتغير مع مرور الوقت. ويتم القيام بذلك من أجل زيادة الكفاءة وتقليل تكلفة إنتاج الطاقة، أو من أجل تسهيل استخدام مصادر الطاقة المتقطعة.
ويجب أن يتوافر في مخزنات الطاقة عدة مواصفات تعتمد على سعة المخزن، وسرعته في التخزين والتفريغ، وكذلك الكفاءة وعدم فقد جزء كبير من الطاقة عند استردادها، وعمر المخزن الافتراضي، وأخيرا تكلفة التخزين.
ويعتبر تخزين الهواء من الطرق القديمة في تخزين الطاقة والتي تقوم بضغط الهواء وضخه مسخنا في كهوف (خزانات) تحت الأرض حينما يكون لديها فائض في الطاقة، ويتم إعادة استرجاع هذا الهواء المضغوط مرة ثانية لتوليد الكهرباء وقتما يزداد الطلب على الكهرباء.
ويعد طرق تخزين الطاقة البطاريات الكهربائية من مصادر الطاقة الصديقة للبيئة كإحدى أساليب تخزين الطاقة حديثا، ويتم تخزين الطاقة في تلك البطاريات في صورة كيميائية يتم استدعاؤها فيما بعد عند الحاجة إليها عن طريق التفاعلات التي تحدث بين المعادن الموجودة فيها مع المحلول، وتلك البطاريات الكهربائية تكون قابلة للشحن مرة أخرى. لكن طاقتها التخزينية منخفضة بالمقارنة بحجمها الضخم وثقل وزنها، كما أن تكرار شحنها وتفريغها يقلل من كفاءتها مع مرور الزمن.
ويشار أن الهيدروجين واحد من أحدث أساليب تخزين الطاقة وتعتمد إستراتيجية استخدامه في تخزين الطاقة على تحليل الماء كهربيا إلى عناصره الكيميائية الأولية وتخزين الهيدروجين منه كمادة كيميائية أولية حاملة للطاقة، والهيدروجين ، وإن كان مكلفا في تخزينه،إلا أنه يتميز بقدرته على إنتاج طاقة عالية وخفيف الوزن.
وتعتبر طريقة تخزين الطاقة في المحطات الكهرومائية من الطرق العبقرية كإحدى أساليب تخزين الطاقة. اما خلايا الوقود فلديها قدرة فائقة على تخزين الطاقة وتكثيفها، وهي تعتمد أساسا على توليد الكهرباء من التفاعل بين غازي الأكسجين والهيدروجين ولكن ما زالت قليلة الانتشار بسبب ارتفاع تكلفتها وبالتالي ارتفاع ثمن السيارات التي تعتمد عليها.
ويستهلك الإنسان المزيد من الطاقة المتجددة وغير المتجددة وبالرغم من بحث الإنسان والعلماء بصورة مستمرة عن أساليب تخزين الطاقة وعلى الرغم من ظهور العديد من التطبيقات والبدائل لتخزين الطاقة المتجددة والنظيفة ، إلا أنه يبقى الأسلوب الأكثر فاعلية لتوفير الطاقة والحفاظ عليها وهو ترشيد استهلاك الطاقة ومن هنا وجب بذل أكبر جهد ممكن للتوعية بشأن ذلك جنبا إلى جنب مع جهود العلماء للبحث عن بدائل جديدة لتخزين الطاقة.
*اسماء سيد مصطفى : كيمياءية في شركة القاهرة لإنت اج الكهرباء ، ماجستير معهد الدراسات والبحوث البيئية عين شمس