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:
المحطات المدمرة وأبطال الطاقة والمستشفيات المظلمة: أوكرانيا تحارب من أجل النور مع اقتراب فصل الشتاء
تقوم الدولة التي أنهكتها الحرب بإعادة بناء محطات الطاقة وتتطلع إلى مصادر الطاقة المتجددة مع اشتداد الهجمات الروسية على قطاع الطاقة.
تستعد أوكرانيا لفصل الشتاء الثالث في ظل الغزو الروسي. ومع انخفاض درجة الحرارة، فإن توليد الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري أمر حيوي لإبقاء الأنوار مضاءة، لكن البلاد تأمل في الانتقال إلى الطاقة الخضراء في المستقبل.
وبحلول عام 2030، تريد أوكرانيا أن يكون 27 % من استهلاكها النهائي للطاقة من مصادر الطاقة المتجددة، علما بأن من شأن ذلك أن لا يقتصر على الانبعاثات فحسب، بل يعزز أمن الطاقة حيث يصعب تدمير الإنتاج اللامركزي ويمكن إصلاح التكنولوجيا بسرعة أكبر.
"يمكن لصاروخ واحد أن يدمر محطة حرارية بقدرة 250 ميجاوات. بينما تحتاج إلى ما يعادل 40 صاروخًا تقريبًا لإحداث نفس الضرر لمزرعة رياح وهذا ببساطة يرجع إلى حقيقة أنها منتشرة على مساحة أكبر من الأرض"، كما يقول جيفري أوثام، كبير مسؤولي الاستدامة في شركة DTEK الأوكرانية للطاقة.
ويضيف قائلاً: "هنا نرى أن مصادر الطاقة المتجددة لا تقتصر فوائدها على تحقيق تغير مناخي وإزالة الكربون فحسب، بل تقدم أنظمة طاقة أكثر مرونة وأمانًا"، مضيفًا أن الشركة تحاول تسريع نشر مصادر الطاقة المتجددة بسبب الحرب.
وقد عُرض تأثير الحرب على نظام الطاقة في أوكرانيا في معرض للصور الفوتوغرافية أقيم مؤخرًا بعنوان "الكفاح من أجل النور". وقد أقيم المعرض بالقرب من البرلمان الأوروبي في بروكسل ونظمته شركة DTEK وبعثة أوكرانيا لدى الاتحاد الأوروبي.
أظهرت الصور محطات الطاقة الحرارية التي دمرتها القوات الروسية، والعمال الذين يقومون بإصلاحها، وتأثير ذلك على الحياة الأوكرانية، بما في ذلك الشوارع المظلمة والعمليات الجراحية التي لا تتوفر فيها الإضاءة المناسبة.
"قال سيرهي مورغونوف، أحد المصورين، في هذا الحدث: "نحن في أوكرانيا نعيش في أوقات مظلمة، بالمعنى الحرفي للكلمة. "إلى جانب كل شيء آخر، نختبر ما يعنيه الحرمان من ميزة أساسية من مزايا حضارة القرن الحادي والعشرين: الضوء.
"تخيل حياتك بدون ضوء، بدون إمكانية شحن أجهزتك، أو حفظ طعامك، أو الوصول إلى العملية التعليمية، أو إعداد تقاريرك الضريبية، أو الشعور بالأمان في شارع مظلم."
كما أن لمصادر الطاقة المتجددة كذلك أهمية في توفير الطاقة المحلية وتقليل الاعتماد على الواردات الأجنبية ومساعدة أوكرانيا على بناء روابط أكثر قوة مع الاتحاد الأوروبي. وكجزء من هدفها للانضمام إلى الاتحاد الأوروبي، فإن أوكرانيا تحتاج إلى مواءمة نفسها مع طموحات الاتحاد الأوروبي في مجال المناخ.
يقول باسكال لامي، عضو المجلس الاستشاري لـ DTEK والمدير العام السابق لمنظمة التجارة العالمية: "[مصادر الطاقة المتجددة] هي مستقبل أوروبا و[أوكرانيا] تريد الانضمام إلى الاتحاد الأوروبي.
ويضيف: "أيًا كان نوع العلاقة التي ستربطهم في المستقبل مع روسيا، على افتراض انتهاء هذه الحرب في مرحلة ما، سيتعين عليهم أن يكونوا مستقلين عن الضغط الروسي، ونحن نعلم أن الوقود الأحفوري هو أحد أهم أدوات القوة والضغط الروسية".
ويقول لامي إنه على الرغم من أن الأمر سيستغرق عدة سنوات لطرح هذه الطاقة المتجددة، إلا أن الاتجاه واضح.
وقد تصبح أوكرانيا مركزًا للطاقة الخضراء في أوروبا نظرًا لإمكانياتها الكبيرة في إنتاج الطاقة المتجددة.
فوفقا لباحثين في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ، يمكن أن تنتج أوكرانيا 180 جيجاوات من طاقة الرياح و39 جيجاوات من الطاقة الشمسية. وبالمقارنة، فإن ألمانيا تهدف إلى إنتاج 130-140 جيجاوات من طاقة الرياح و200 جيجاوات من الطاقة الشمسية.
ما التحديات التي تواجه نشر مصادر الطاقة المتجددة في أوكرانيا؟ومع ذلك، هناك بعض افثمة عوائق كبيرة أمام طرح الطاقة الخضراء في أوكرانيا، فالغزو الروسي لا يخلق مخاطر فيما يتعلق بتركيب قدرات التوليد والتحديات التي تواجه توصيل قطع الغيار فحسب، بل إنه أدى إلى انشغال العمال بالقتال في الحرب أو إصلاح محطات الطاقة.
كما أنه زاد من مخاطر الأضرار، مما يجعل جذب الاستثمارات أكثر صعوبة.
"إن جذب الشركاء المستعدين للعمل في تلك الظروف، وتأمين التمويل من القطاع الخاص على وجه الخصوص، يمثل تحديًا حقيقيا، نظرًا للمخاطر. وغالبًا ما نحتاج إلى وجود الضمانات المالية المناسبة، وهو دور واضح جدًا يمكن أن تلعبه الدول"، مؤكدًا على دعم الولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي لأوكرانيا.
كما يجب تعزيز شبكة أوكرانيا أيضًا. فالهجمات التي يتعرض لها نظام الطاقة والاعتماد على محطات الطاقة النووية والحرارية البطيئة الاستجابة، يجعل من الصعب موازنة كمية الكهرباء على الشبكة. وقد تؤدي مصادر الطاقة المتجددة مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية إلى تفاقم هذه المشكلة لأنها تعتمد على الظروف الجوية.
يمكن أن يساعد تخزين البطاريات وتحسينات الشبكة في حل مشكلة الموثوقية هذه. تهدف DTEK إلى بناء 200 ميجاوات من التخزين وتعمل على تعزيز الشبكات. ويشمل ذلك مشروعا تجريبيا لرقمنة الشبكة وتقليل أوقات انقطاع التيار الكهربائي في البلدات المستصلحة التي كانت مرادفًا للفظائع التي حدثت في بداية الحرب، مثل بوتشا.
على المدى القصير، يبقى الوقود الأحفوري شريان الحياة بالنسبة لأوكرانيا. فبعد الهجمات التي استهدفتها والتي قضت على ما يقرب من 9.2 جيجاوات من قدرة التوليد في وقت سابق من هذا العام، عملت البلاد جاهدةً على إعادة تشغيلها.
"يجب أن نفكر في هذا الشتاء وإبقاء الأنوار مضاءة في أوكرانيا، ولهذا السبب نقوم بإصلاح محطات الطاقة لدينا بأسرع ما يمكن. وفي الوقت نفسه، يجب أن نخطط لما سيحدث في الشتاء القادم والشتاء الذي يليه. وبعبارة أخرى، توفير المرونة على المدى الطويل مع إصلاح السقف من أجل اليوم".
العمل في هذه المحطات بعيد كل البعد عن الأمان. وصف أوليغ، وهو عامل طاقة من الجيل الثاني تحدث بشرط استخدام اسمه الأول فقط، خطورة وظيفته وواجب إبقاء الأنوار مضاءة الذي يجري في دمه.
"إنه عمل محفوف بالمخاطر على حياتنا. عندما نذهب إلى العمل، لسنا متأكدين من أننا سنعود إلى المنزل".
ويرى أن مصادر الطاقة المتجددة ستكون جزءًا مهمًا من مزيج الطاقة في أوكرانيا في السنوات القادمة. "أعتقد أن الطاقة المتجددة هي مستقبلنا. ومع ذلك، ما زلنا نعتمد على محطات الطاقة الحرارية لأننا نحتاج إليها في الوقت الحالي فقط لضمان اجتياز فصل الشتاء."
هناك مخاوف الآن من إمكانية استهداف نظام الطاقة من جديد. وسواء كان توليد الطاقة متجددًا أو يعمل بالطاقة الأحفورية، فهناك خطر دائم طالما استمرت الحرب.
"نحن نفتقد الصواريخ والدفاع الجوي لضرب الصواريخ الروسية. إنها أيضًا مسألة حماية سمائنا ووجود عدد كافٍ من الدفاعات الجوية لحماية المحطات"، تقول لاريسا بيلوزير، عضو البرلمان الأوكراني.
"وتضيف: "إن التهديدات كبيرة وحتى اللامركزية وامتلاك الطاقة البديلة مهددة أيضًا، لأن روسيا تضاعف قدرتها على ضرب أوكرانيا كل ليلة وترهيبها ثلاث مرات.
لا تزال الطاقة مهمة للغاية - لا لكي تجتاوز أوكرانيا فصل الشتاء فقط، ولكن أيضًا لضمان جودة الحياة في البلاد. وتجسّد سلسلة الصور الفوتوغرافية فكرة أن الحياة يجب أن تستمر، والصراع اليومي من أجل توفير الطاقة.
Go to accessibility shortcutsشارك هذا المقالمحادثة مواضيع إضافية أحكام بسجن "نجوم تيك توك وأنستغرام" في تونس بسبب خرق قواعد "الأخلاق الحميدة" عواصم أوروبا ونتيجة الانتخابات الأمريكية.. ترقبٌّ وحذر وآمالٌ ومخاوف مقتل شخص وإصابة 40 في غارات روسية على خاركيف وسومي ومساعدات أمريكية جديدة لأوكرانيا الغزو الروسي لأوكرانيا الشتاء محطة توليد الطاقة
محافظ المنيا يقود حملة مكبرة لتفقد الأسواق والمخابز ومراجعة تراخيص البناء وأعمال النظافة