التبخر: طريقة جديدة لإنتاج مياه نظيفة وكهرباء نظيفة بلا تلوث

متابعة ـ التآخي

ربما يكون عالمان في المختبر السويسري لعلوم النانو لتقنيات الطاقة في كلية الهندسة قد توصلا إلى طريقة لإنتاج مياه نظيفة وكهرباء نظيفة في وقت واحد، وكل ذلك من دون تلوث.

وركزت جوليا تاجليابو، رئيسة المختبر، وطارق أنور، طالب الدكتوراه، أبحاثهما على التأثيرات المائية، التي يمكنها تسخير قوة التبخر لتوفير تدفق مستمر للطاقة من أجل حصاد الكهرباء باستعمال أجهزة نانوية متخصصة.

وبعبارات أقل تقنية: إنها طريقة لإنتاج طاقة نظيفة باستغلال قوة التبخر، ويهتم العلماء به نظرًا لملاءمته لكوكب الأرض.

كتب مؤلفو إحدى الدراسات، التي نُشرت في المجلة العلمية (جول) انه بالمقارنة مع توليد الكهرباء بالوقود الأحفوري، فإن التأثيرات الهيدروفولتية، مثل إمكانية التبخر، لا تنبعث منها ثاني أكسيد الكربون أو الملوثات الضارة الأخرى، مثل أكسيد النيتروجين والجسيمات “علاوة على ذلك، يمكنها تحويل الحرارة الكامنة منخفضة الجودة في البيئة المحيطة إلى طاقة كهربائية عالية الجودة، مما يوفر وسيلة يمكن من بوساطتها إبطاء ظاهرة الاحتباس الحراري من دون التأثير على طلبنا على الطاقة”.

ما أضافه تاجليابو وأنور إلى هذه المناقشة، والأهم من ذلك، هو اكتشافهما أن الأجهزة الكهرومائية يمكن استعمالها مع أي نوع من المياه تقريبًا- وليس فقط المياه النقية، كما كان يُعتقد سابقًا.

وتقول تاجليابو: “لقد توصلنا إلى نتيجة رئيسة: أن الأجهزة الكهرومائية يمكن أن تعمل على نطاق واسع من الملوحة، وهو ما يتعارض مع الفهم المسبق بأن المياه عالية النقاء مطلوبة للحصول على أفضل أداء.

الآثار المترتبة على هذه النتيجة هي أن الأجهزة الكهرومائية يمكن أن تعمل نظريًا في أي مكان يتواجد به ماء أو رطوبة، ولمجموعة واسعة من الأغراض.

وتكهنت مجلة Science Daily العلمية بإمكانية استغلالها في كل شيء بدءًا من أجهزة الاستشعار وحتى أجهزة اللياقة البدنية التي يمكن تنميتها، والأفضل من ذلك أنه يمكن استعمالها لتنقية المياه وتوليد الكهرباء في الوقت نفسه.

ويقول أنور ”يجري استغلال التبخر الطبيعي لدفع عمليات تحلية المياه، اذ يمكن حصاد المياه العذبة من المياه المالحة عن طريق تكثيف البخار الناتج عن سطح التبخير، الآن، يمكنك أن تتخيل استغلال نظام الجهد العالي لإنتاج المياه النظيفة وتسخير الكهرباء في الوقت ذاته “.

وقد يكون هذا خبرا طيبا بشكل خاص لنحو 1.1 مليار شخص حول العالم لا يستطيعون الحصول على مياه الشرب النظيفة، و775 مليون شخص لا يستطيعون الحصول على الكهرباء.

يشار الى ان المعمول به الآن هو الطاقة الكهرومائية، المنتجة من الطاقة المائية، ففي عام 2015، ولّدت الطاقة المائية 16.6% من إجمالي الكهرباء في العالم و70% من طاقة الكهرباء المتجددة الكلية، ومن المتوقع أن تزيد بنحو 3.1% كل عام على مدى السنوات الخمس والعشرين المقبلة.

وتُنتج الطاقة الكهرومائية في 150 دولة، إذ ولّدت منطقة آسيا والمحيط الهادئ 33% من الطاقة الكهرومائية العالمية في عام 2013، وتعد الصين أكبر منتج للطاقة الكهرومائية، إذ بلغ إنتاجها 920 تيراواط / ساعة في عام 2013 ما يمثل 16.9% من استهلاك الكهرباء المحلي.

وتُعد تكلفة الطاقة الكهرومائية منخفضة نسبيًا، الأمر الذي يجعلها مصدرًا تنافسيًا للكهرباء المتجددة. ولا تستهلك المحطة المائية أيّ مياه، على عكس محطات الفحم أو الغاز. وتبلغ التكلفة القياسية للكهرباء في محطة مائية بسعة أكبر من 10 ميغاواط من 3 إلى 5 سنتات أمريكية لكل كيلوواط / ساعة. نتيجة وجود سد وخزان؛ تُعد أيضًا مصدرًا مرنًا للكهرباء، إذ إن الكمية التي تنتجها المحطة يمكن أن تختلف صعودًا أو هبوطًا بشكل سريع جدًا (أقل من بضع ثوانٍ) للتكيف مع متطلبات الطاقة المتغيرة. بعد إنجاز بناء المجمع الكهرومائي، لا ينتج المشروع أيّ نفايات مباشرة، وعادة ما يكون ذا مستوى إنتاج للغازات الدفيئة أقل بكثير مقارنة بمحطات الطاقة الكهروضوئية ومحطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري بالتأكيد.

وتعتمد طريقة التوليد على تحويل طاقة الوضع للمياه إلى طاقة حركية أولا، اذ ينحدر الماء من الاعلى ليدير توربينا، فيدير بدوره مولدا كهربائيا، وينتج لنا طاقة كهربائية. تعتمد كمية الطاقة المنتجة على كمية الماء المارة بالثانية وعلى ارتفاع الماء، فكلما زاد معدل كمية الماء المار في التوربين زادت الطاقة المنتجة، وكلما زاد ارتفاع الماء زادت الطاقة الناتجة أيضا، ومعامل التناسب هو عجلة الجاذبية الأرضية.