تقنية مبتكرة لاستعمال الطاقة الكهروضوئية الفائضة تحت الأرض.. توفّر 39% من الكهرباء
تاريخ النشر: 21st, September 2024 GMT
تستحوذ مسألة الطاقة الكهروضوئية الفائضة على اهتمام بالغ في معظم الدول المتسارعة في نشر الطاقة المتجددة حول العالم، إذ تواجه الشبكات الكهربائية مشكلة في استيعاب فوائضها في أوقات انخفاض الطلب.
في هذا السياق، ابتكر مجموعة من الباحثين تقنية جديدة لاستغلال الطاقة الشمسية الفائضة خلال الربيع والخريف لشحن تخزين الطاقة الحرارية تحت الأرض، لاستعمالها لاحقًا في الصيف والشتاء، بحسب تقرير اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).
وأجرى العلماء من جامعة نيروبي الكينية ومعهد أبحاث الطاقة في كوريا الجنوبية، محاكاة استعمال الطاقة الكهروضوئية الفائضة مع عدد قليل من التكوينات الاختيارية للتخزين الحراري في منشأة مدرسية في سول، واستطاعوا توفير 39% من الكهرباء.
وطوّر الفريق البحثي نظام مضخة حرارية جديدًا يعمل بالطاقة الكهروضوئية، ويمكنه استعمال فائضها لشحن منشأة تخزين الطاقة الحرارية تحت الأرض، ما عزّز بدوره نشاط المضخة الحرارية.
نتائج استغلال الطاقة الكهروضوئية الفائضةتمكّن النظام، الذي اعتمد على 3 دراسات حالة، من توفير ما يصل إلى 14% من الطاقة في عمليات تحويل الكهرباء إلى حرارة، وما يقرب من 39% في عمليات تحويل الكهرباء إلى طاقة تبريد، بحسب نتائج التجربة المنشورة على موقع بي في ماغازين المتخصص (PV Magazine).
وأدى تزايد منشآت الطاقة الكهروضوئية الفائضة إلى توليد كميات ضخمة من الكهرباء، ليصبح مشكلة تتطلب طرقًا بديلة لمعالجة هذا الفائض ومحاولة الاستفادة منه بدلًا من هدره.
ويمكن تحقيق التوازن بين التوليد والاستهلاك من خلال الاستفادة من أساليب التسخين والتبريد، لاستهلاك الكهرباء المتولدة بالطاقة الكهروضوئية الفائضة بطريقة مفيدة وفعّالة.
وأجرى الباحثون محاكاة النظام الجديد في برنامج إلكتروني، اعتمدت طريقة التشغيل الرئيسة فيه على استعمال الطاقة الكهروضوئية الفائضة في فصلي الربيع والخريف، عندما يكون الطلب على التدفئة والتبريد أقل خلال أشهر هذين الموسمين.
وتعمل المضخة الحرارية في الربيع على تبريد منشأة تخزين الطاقة الحرارية تحت الأرض، ثم تُستعمل في تشغيل عمليات التبريد خلال الصيف التالي.
وفي المقابل، تشحن المضخة الحرارية منشأة تخزين الطاقة الحرارية تحت الأرض بالتدفئة، في الخريف، لتوفر بعد ذلك درجات الحرارة المريحة خلال الشتاء، بحسب تفاصيل التجربة التي تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.
وطبّق العلماء محاكاة النظام المقترح على مبنى مدرسة عامة في سول، بكوريا الجنوبية، وغطوا سقف المبنى، الذي تبلغ مساحته 2500 متر مربع بألواح كهروضوئية بكفاءة 21%، لتشغيل مضخة حرارية هوائية المصدر.
واختار الباحثون نموذج مبنى المدرسة لبساطة تصميمه، إذ يتكوّن من 4 طوابق، كل منها بمساحة خارجية قدرها 1312 مترًا مربعًا، يمكن من خلالها حدوث الفاقد الحراري.
وافترض العلماء أن قدرة المضخة الحرارية محل التجربة ستكون في حدود 160 كيلوواط للتدفئة والتبريد، مع استهلاك كهرباء قدرها 40 كيلوواط و50 كيلوواط للتبريد والتدفئة، على التوالي.
تفاصيل نموذج محاكاة التجربةاعتمد السيناريو الأساسي، الذي اختبره العلماء، على المضخة الحرارية، التي تشغلها الطاقة الكهروضوئية الفائضة، في حين استعملت الحالة 1 منشأة تخزين الطاقة الحرارية السطحية أو الضحلة، واستعملت الحالة 2 منشأة تخزين الطاقة الحرارية تحت الأرض بعمق كبير.
كما تكوّنت المنشأة غير العميقة أو الضحلة، من 964 بئرًا بحجم معدل قدره 800 متر مكعب وعمق 1.5 مترً، في حين تكوّنت منشأة تخزين الطاقة الحرارية تحت الأرض العميقة، من 10 آبار بعمق 150 مترًا، وبالعمق نفسه 800 متر مكعب.
بينما حافظت علامة تكييف المنطقة على درجة حرارة الغرفة بين 18 و22 درجة مئوية خلال الصيف، وبين 24 و28 درجة مئوية في أثناء الشتاء، بحسب تفاصيل التجربة التي تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.
وأوضحت نتائج المحاكاة ارتفاع معامل الأداء الموسمي بنسبة 9% و27% في الشتاء والصيف على التوالي للحالة الأولى، و9% و25% للحالة الثانية.
وبالمقارنة بالحالة الأساسية، أدى ذلك إلى توفير الكهرباء بنسبة 14% في التدفئة، وبنسبة 38% في التبريد لدى الحالة الأولى، في حين وفّرت 13% للتدفئة و36% للتبريد في الحالة الثانية، بحسب التجربة.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضًا..
إشترك في النشرة البريدية ليصلك أهم أخبار الطاقة.Source link مرتبط
المصدر: الميدان اليمني
إقرأ أيضاً:
ثورة في علاج «هشاشة العظام».. علاج جديد يمنح الأمل للملايين
في إنجاز علمي قد يُغيّر وجه الطب الحديث، أعلن الدكتور كريستوفر إيفانز، الباحث البارز في “مايو كلينك”، عن نتائج أول تجربة سريرية ناجحة لعلاج جيني جديد يستهدف هشاشة العظام، وهو المرض الذي يعاني منه أكثر من 32.5 مليون شخص في الولايات المتحدة وحدها، ويعد من الأسباب الرئيسية للإعاقة المزمنة حول العالم.
هذا التقدّم المذهل جاء بعد نحو ثلاثين عامًا من البحث والتجارب المتواصلة، ويُبشّر بعهد جديد في علاج واحد من أكثر الأمراض شيوعًا وصعوبة في العلاج. وقد نُشرت نتائج التجربة السريرية الأولى على البشر في المجلة العلمية المرموقة Science Translational Medicine، بمشاركة فريق مكوّن من 18 طبيبًا وباحثًا.
كيف يعمل العلاج الجيني الجديد؟
يعتمد العلاج على إدخال جين يُعرف بمثبط مستقبلات الإنترلوكين-1 (IL-1Ra) مباشرة إلى الخلايا داخل مفصل الركبة، باستخدام فيروس غير ضار يُعرف باسم AAV، حيث تعمل الخلايا المعدلة وراثيًا على إفراز بروتينات مضادة للالتهاب من داخل الجسم نفسه.
هذه التقنية المبتكرة تهدف إلى تجاوز عقبة فشل الأدوية التقليدية، التي غالبًا ما يتم طردها سريعًا من المفصل بعد الحقن، مما يحدّ من فعاليتها، على عكس ذلك، فإن التعبير الجيني الناتج عن العلاج الجديد يستمر لفترات طويلة، حيث أظهرت النتائج استمرار وجود البروتينات العلاجية في المفصل لمدة عام على الأقل بعد حقن واحد.
نتائج مبشّرة… وتحسّن فعلي
في التجربة السريرية التي شملت تسعة مرضى يعانون من هشاشة العظام في الركبة، تم حقن العلاج مباشرة داخل المفصل.
وأظهرت النتائج ارتفاعًا ملحوظًا في مستويات IL-1Ra، بالإضافة إلى تحسن واضح في الألم ووظيفة المفصل، دون تسجيل أي آثار جانبية خطيرة.
يقول الدكتور إيفانز: “هذه الدراسة قد تقدّم طريقة واعدة ومبتكرة لمهاجمة المرض. للمرة الأولى، نمتلك أداة يمكنها أن تغيّر بيئة المفصل من الداخل وتوفر راحة طويلة الأمد للمرضى”.
من فكرة إلى واقع… رحلة طويلة من التحديات
بدأت رحلة تطوير هذا العلاج منذ عام 2000، حين بدأ الفريق بتجربة الجين في المختبر وعلى نماذج حيوانية. ورغم الحصول على الموافقة المبدئية للتجارب السريرية في 2015، إلا أن العراقيل التنظيمية والتصنيعية أخّرت انطلاق التجربة حتى 2019.
فيما بعد، طوّرت “مايو كلينك” آلية تسريع خاصة للتجارب السريرية، ما قد يُمهّد الطريق أمام تجارب مستقبلية أسرع وأكثر كفاءة.
لماذا هذا الاكتشاف مهم؟
هشاشة العظام مرض مزمن يتفاقم بمرور الوقت، ويؤثر بشكل كبير على جودة الحياة، العلاجات المتوفرة حاليًا تركز غالبًا على تقليل الألم، لكنها لا توقف التدهور المستمر في المفصل، أما هذا العلاج الجيني الجديد، فيقدم الأمل بعلاج يستهدف جذور المشكلة ويعمل من داخل الجسم نفسه.
ما القادم؟
مع النجاح الواعد للمرحلة الأولى، يتوقع أن تبدأ قريبًا المرحلة الثانية من التجارب، والتي ستشمل عددًا أكبر من المرضى واختبارات أكثر دقة لقياس الفعالية والأمان على المدى الطويل.
وإذا أثبتت المراحل التالية نفس المستوى من الأمان والفعالية، فقد نكون على أعتاب حقبة جديدة في علاج أمراض المفاصل المزمنة، حيث لا يقتصر الهدف على تخفيف الأعراض، بل على منع التدهور واستعادة وظيفة المفصل بشكل دائم.
حسام موافي: شرب الحشيش لا يحتاج لمصحة.. والترامادول يستوجب الدخول الفوري