تحسين الكفاءة الطاقية: دور تكنولوجيا النانو في تطوير الأنظمة المتجددة
تاريخ النشر: 10th, March 2024 GMT
في عالم يتسارع التقدم التكنولوجي، تظهر تكنولوجيا النانو بشكلٍ واضح كمحرك رئيسي لتحسين الكفاءة الطاقية وتطوير الأنظمة المتجددة. تأتي هذه التكنولوجيا الحديثة لتحدث تحولًا جذريًا في مجال الطاقة، حيث تعد وسيلة حيوية لتحقيق أهداف الاستدامة وتوفير مصادر الطاقة النظيفة. في هذا السياق، سنستكشف دور تكنولوجيا النانو في تعزيز كفاءة الأنظمة المتجددة وتحقيق تقدم ملموس.
إحدى الابتكارات البارزة في مجال النانوتكنولوجي هي تحسين كفاءة الخلايا الشمسية. باستخدام النانومواد، يتم تحسين امتصاص الضوء وزيادة كفاءة تحويله إلى طاقة كهربائية. هذا التحسين يساهم في تحقيق مزيد من الكفاءة في توليد الطاقة الشمسية.
2. زيادة كفاءة تخزين الطاقة:تلعب تكنولوجيا النانو دورًا حيويًا في تطوير تقنيات تخزين الطاقة. يُستخدم النانومواد في تصميم بطاريات ليثيوم أيون بتصاميم أكثر كفاءة وسعة أكبر، مما يحسن أداء نظم التخزين ويزيد من فاعليتها.
3. تطوير المواد النانوية للوحات الشمسية:تُستخدم المواد النانوية لتحسين خصائص وحدات الطاقة الشمسية. فتكنولوجيا النانو تمكن من تحسين انتقال الكهرباء وتقليل فاقد الطاقة، مما يزيد من كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
4. تقنيات التحكم الحراري باستخدام النانومواد:تلعب التقنيات النانوية دورًا في تحسين أداء أنظمة التحكم الحراري في محطات توليد الطاقة الحرارية والمراجل. يمكن استخدام المواد النانوية لزيادة كفاءة نقل وتوزيع الحرارة، مما يقلل من فقدان الطاقة ويحسن الأداء العام.
5. تحسين أداء أنظمة تحلية المياه باستخدام النانوتكنولوجي:تستفيد تكنولوجيا النانو أيضًا في تطوير أنظمة تحلية المياه. يُستخدم النانوفلاتر لفصل الشوائب والأملاح بفعالية، مما يساهم في إنتاج مياه نقية بكفاءة أكبر.
تظهر التكنولوجيا النانو بشكلٍ واضح كركيزة أساسية في تحسين الكفاءة الطاقية وتطوير الأنظمة المتجددة. من خلال تكامل تكنولوجيا النانو في مجال الطاقة، يمكن تحقيق تقدم هائل نحو تحقيق أهداف الاستدامة وتوفير مصادر الطاقة النظيفة للأجيال الحالية والمستقبلية. إن التزامنا بالابتكار والاستفادة الكاملة من إمكانيات تكنولوجيا النانو يمثل خطوة ضرورية نحو مستقبل طاقوي أكثر استدامة وفاعلية.
المصدر: بوابة الفجر
كلمات دلالية: التقدم التكنولوجي تكنولوجيا النانو تکنولوجیا النانو
إقرأ أيضاً:
التحول للكهرباء الطريق الأمثل لتحقيق كفاءة الطاقة
حسونة الطيب (أبوظبي)
من المتوقع أن تساهم مكاسب إنتاج الكهرباء في خفض الطلب النهائي على الطاقة بما يقارب 25٪ على مدى الخمس وعشرين سنة المقبلة، بصرف النظر عن إمكانية مضاعفة الناتج المحلي الإجمالي العالمي.
وظلت الزيادة في استخدام الطاقة، ضرورية في تقدم البشرية، حيث ارتفعت نسبة الاستهلاك منذ العام 1800، بنحو 30 مرة، ما نجم عنه تغيير في مستويات المعيشة، بحسب فاينانشيال تايمز.
وارتفع الاستهلاك النهائي للطاقة «قياس الطاقة عند نقطة الاستخدام مثلما في الأجهزة الكهربائية والسيارات»، بنسبة سنوية قدرها 1.8٪، بينما ارتفع الناتج المحلي الإجمالي العالمي، 3.4٪.
وبزيادة مستوى الرفاهية خاصة في العديد من الدول النامية، زاد معها الطلب على الخدمات المرتبطة بالطاقة «الكهربة»، حيث من المرجح، زيادة معدل السفر الجوي والتبريد، بنحو 150٪ بحلول العام 2050، بينما ترتفع حركة المرور على الطرقات بنحو 70٪.
وإذا كانت الطاقة التي تدعم هذا النمو مستمدة من الوقود الأحفوري فإن سوء التغير المناخي، سيرجح بكفة الفوائد الناجمة عن نمو الخدمات المرتبطة بالطاقة. لكن تساعد عملية الكهربة، في تلبية ذلك الطلب دون حدوث أي انبعاثات كربونية وتقليص مُدخلات الطاقة بنسبة ربما تصل لنحو 25٪.
لذلك، من الضروري، بناء نظام جديد خالٍ من انبعاثات الكربون ويقوم كلياً على الكهرباء، الشيء الذي أصبح ممكناً وبتكلفة قليلة، وتوفر الطاقة الشمسية والبطاريات كهرباء على مدار الساعة في العديد من الدول حول العالم وبأسعار أقل من تلك المولدة سواء بالفحم أو الغاز كما وجدت دول أخرى الحل في تبني طاقة الرياح والنووية كخيار مجدٍ اقتصادياً.
وفي حين تقلل زيادة التكلفة في بناء محطات توليد جديدة تعمل بالطاقة النووية في أميركا وأوروبا من قوتها التنافسية نجحت الصين والهند وكوريا الجنوبية، في تبنيها بتكلفة أقل كثيراً.
وبتبني كهرباء خالية من الانبعاثات الكربونية يمكن للسيارات الكهربائية القضاء على التلوث النابع من الطرقات وتشكل الكهربة، عاملاً أساسياً لتحقيق كفاءة الطاقة، وتقليص الطلب النهائي العالمي بنسبة تصل لنحو 24٪ في غضون 25 سنة، بصرف النظر عن مضاعفة الناتج المحلي الإجمالي العالمي.
تتميز التطبيقات الكهربائية بكفاءة أعلى بكثير بالمقارنة مع نظيراتها العاملة بالوقود الأحفوري، وبينما تحول محركات الاحتراق الداخلي، 25٪ فقط من الطاقة الكيميائية في الغاز أو الديزل، إلى طاقة حركية في العجلات وتتحول 75٪ منها إلى طاقة مهدرة تستهلك المركبات الكهربائية 90٪ من الطاقة المُدخلة لتشغيل العجلات ولا تهدر سوى 10٪ فقط.
وعند توليد الكهرباء بالوقود الأحفوري تُهدر بين 40 إلى 65٪ من الطاقة المُدخلة في شكل حرارة، بينما تكاد النسبة لا تُذكر في الموارد الأخرى من شمسية ورياح وكهرومائية ويدعي المعارضون، للحد من التغير المناخي، أن تحقيق صفر درجة من الانبعاثات الكربونية مستحيلاً، لأن الوقود الأحفوري يشكل 80٪ من إمدادات الكهرباء الحالية.
تتوفر المساحات لإنشاء مزارع الطاقة الشمسية أو للحصول على الموارد المعدنية لدعم اقتصاد قائم على الكهرباء، لكن ولتحقيق درجة الصفر من الانبعاثات بحلول منتصف القرن الحالي، يبدو ذلك أكثر سهولة إذا تمكنا من تقليص الاستثمارات الكلية المطلوبة لتوفير إمدادات الطاقة الشمسية أو الرياح وشبكات الكهرباء ومحطات الطاقة النووية.
ويساعد تقليص التكلفة عبر الابتكارات التقنية وتحسين الكفاءة والتخطيط لبنية تحتية أكثر ذكاءً، في تسريع نشر الطاقة النظيفة على أوسع نطاق، ما يمكّن من التحول لنظام طاقة مستدام في كافة أنواع الاقتصادات.
ولا تقتصر فوائد الكهربة على، تحقيق مستقبل حافل بالخدمات الكهربائية الخالية من الانبعاثات الكربونية فحسب، بل تتعداها لتحول أسرع وأقل تكلفة للطاقة.
عروض وطنية وثقافية.. مدينة الزينية تحتفل بالعيد القومي للأقصر