الطاقة النووية تعود للأضواء في أميركا
تاريخ النشر: 2nd, December 2024 GMT
حسونة الطيب (أبوظبي)
أخبار ذات صلةعلى مدار العام ومن دون الحاجة لأشعة الشمس أو هبوب الرياح، كما هو الحال في طاقتي الرياح والشمسية، تعود الطاقة النووية بقوة لقطاع توليد الكهرباء في أميركا وأعلنت 3 من شركات التقنية العملاقة في البلاد، عن استثمارات ضخمة في مشروعات للطاقة النووية، من أجل توليد كهرباء بأقل نسبة من الكربون لتشغيل مراكز بياناتها الخاصة بالذكاء الاصطناعي.
والتزمت مايكروسوفت، بشراء كهرباء لمدة 20 عاماً من مرفق «جزيرة الثلاثة أميال»، المهجور في ولاية بنسلفانيا، والذي تعرض لكارثة نووية في العام 1979، ما اضطر الولايات المتحدة الأميركية لوقف تطوير الطاقة النووية، وأبرمت جوجل اتفاقية مع شركة كايروس بور من كاليفورنيا، لتطوير عدد من المفاعلات النووية المعيارية الصغيرة ذات تقنيات عالية. كما أعلنت أمازون عن تمويل شركة أكس إنيرجي للطاقة النووية، لتطوير وترخيص خطها من المفاعلات النووية المعيارية الصغيرة أيضاً، بحسب خدمة واشنطن بوست.
وتؤكد موجة النشاط القوية، بعد أشهر قليلة من افتتاح مفاعل فوجل 4 العامل بالمياه الخفيفة بعد أن تأجل كثيراً، والذي بدأ في مد شبكة جورجيا بالكهرباء في شهر أبريل الماضي، أن الطاقة النووية وبعد هجرها لسنوات طويلة إما بسبب خطورتها أو ارتفاع تكلفتها، عائدة بشدة كقوة فاعلة في التصدي للتغير المناخي.
ولتحويل الطاقة النووية إلى مصدر اقتصادي للطاقة النظيفة قابل للتطبيق على نطاق واسع، من الضروري إبرام المزيد من الصفقات مع شركات التقنية الكبيرة، ولتحقيق درجة الصفر من الانبعاثات الكربونية بحلول منتصف القرن الحالي، يتطلب الأمر إضافة 200 جيجا واط من كهرباء الطاقة النووية، أي ثلاثة أضعاف السعة الحالية، وفقاً لتحليل صادر عن وزارة الطاقة الأميركية.
وعادة ما تتطلب الطاقة النووية مساحة أقل من الأراضي، بالمقارنة مع الطاقة الشمسية والرياح، حيث يمكن تحديد موقعها قريباً من المستهلك، ما يساعد في تقليل تكلفة نقل الكهرباء لمسافات بعيدة والأهم من ذلك، تعمل الطاقة النووية على توليد الكهرباء طوال الوقت دون انقطاع، وليس فقط عندما تهب الرياح أو تسطع أشعة الشمس.
وفقاً للتحليل، وبناءً على نموذج نظام كاليفورنيا للكهرباء، بما في ذلك دمج الطاقة النووية في مزيج عمليات التوليد، فإن مصادر التوليد غير المتغيرة مثل، الجوفية الحرارية والكهرومائية، تساعد على تقليل التكلفة الإجمالية لإزالة الكربون من الشبكة بنسبة 37%، مقارنة بالاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة وتخزين الطاقة وحدها.
المصدر: صحيفة الاتحاد
كلمات دلالية: الطاقة النووية أميركا الولايات المتحدة الطاقة الشمسية توليد الكهرباء الطاقة النوویة
إقرأ أيضاً:
طفرة في مجال الطاقة النظيفة.. تحويل الحرارة المهدرة إلى كهرباء
تلعب المواد الكهروحرارية، التي تحول الحرارة إلى كهرباء، دورا حاسما في التقاط الحرارة المهدرة وتحويلها إلى طاقة قابلة للاستخدام.
هذه المواد مفيدة بشكل خاص في الصناعات والمركبات حيث تنتج المحركات حرارة مهدرة كبيرة، مما يعزز كفاءة الطاقة من خلال توليد كهرباء إضافية، كما أنها واعدة لتطبيقات الطاقة المحمولة، مثل أجهزة الاستشعار عن بعد والأقمار الصناعية، حيث قد لا تكون مصادر الطاقة التقليدية ممكنة.
تولد الأجهزة الكهروحرارية التقليدية، المعروفة باسم الأجهزة الكهروحرارية المتوازية، الجهد على طول نفس اتجاه تدفق الحرارة. تعتمد هذه الأجهزة على نوعين من المواد المتوازية، النوع p والنوع n، والتي تنتج جهدا في اتجاهين متعاكسين. عند توصيلها على التوالي، فإنها تخلق جهدا أقوى، لكن هذا الشكل يزيد من عدد نقاط الاتصال، مما يؤدي إلى مقاومة كهربائية أعلى وفقدان للطاقة.
من ناحية أخرى، تولد الأجهزة الكهروحرارية المستعرضة الكهرباء بشكل عمودي على تدفق الحرارة، مما يوفر ميزة واضحة. مع نقاط اتصال أقل، تمكن هذه الأجهزة من تحويل الطاقة بكفاءة أكبر. تشمل فئة واعدة من المواد لهذه الأجهزة تلك التي لها "قطبية توصيل تعتمد على المحور" (ADCP)، والمعروفة أيضا باسم موصلات goniopolar. تنقل هذه المواد الشحنات الموجبة (نوع p) في اتجاه واحد والشحنات السالبة (نوع n) في اتجاه آخر. ومع ذلك، وعلى الرغم من إمكاناتها، فإن التأثير الحراري الكهربائي المستعرض (TTE) لم يتم استكشافه بشكل كافٍ - حتى الآن.
من هذا المنظور، حقق فريق بحثي من اليابان، بقيادة الأستاذ المشارك ريوجي أوكازاكي من قسم الفيزياء والفلك في جامعة طوكيو للعلوم (TUS)، بما في ذلك شويا أوسومي من TUS والدكتور يوشيكي جيه ساتو من جامعة سايتاما، تأثيرا حراريا كهربائيا مستعرضا في سيليسيد التنغستن الرباعي شبه المعدني (WSi2). على الرغم من أن الدراسات السابقة أظهرت أن WSi2 يوفر خاصية ADCP، إلا أن أصله وTTE المتوقع لم يتم اكتشافهما في التجارب.
يوضح البروفيسور أوكازاكي: "التحويل الحراري الكهربائي العرضي هو ظاهرة تكتسب الاهتمام كتكنولوجيا أساسية جديدة لأجهزة الاستشعار القادرة على قياس درجة الحرارة وتدفق الحرارة. ومع ذلك، لا يوجد سوى عدد محدود من هذه المواد، ولم يتم وضع إرشادات تصميم. هذا هو أول تطبيق مباشر للتحويل الحراري الكهربائي العرضي فيWSi2".
نُشرت دراستهم في 13 تشرين الثاني/ نوفمبر 2024، في مجلة PRX Energy.
قام الباحثون بتحليل خصائص WSi2 من خلال مجموعة من التجارب الفيزيائية والمحاكاة الحاسوبية. قاموا بقياس الطاقة الحرارية والمقاومة الكهربائية والتوصيل الحراري لبلورة WSi2 المفردة على طول محوريها البلوريين في درجات حرارة منخفضة. وجدوا أن خاصية ADCP لـ WSi2 ينشأ من بنيته الإلكترونية الفريدة، والتي تتميز بأسطح فيرمي مختلطة الأبعاد. يكشف هذا الهيكل عن وجود الإلكترونات والثقوب (حاملات الشحنة الموجبة) في أبعاد مختلفة.
سطح فيرمي هو سطح هندسي نظري يفصل بين الحالات الإلكترونية المشغولة وغير المشغولة لحاملات الشحنة داخل مادة صلبة. في WSi2، تشكل الإلكترونات أسطح فيرمي شبه أحادية البعد وتشكل الثقوب أسطح فيرمي شبه ثنائية الأبعاد. تخلق أسطح فيرمي الفريدة هذه موصلية محددة الاتجاه، مما يتيح تأثير TTE.
كما لاحظ الباحثون اختلافات في كيفية توصيل حاملات الشحنة هذه للكهرباء من عينة إلى أخرى، بما يتفق مع الدراسات السابقة. باستخدام المحاكاة القائمة على المبادئ الأولى، أظهر الباحثون أن هذه الاختلافات كانت بسبب الاختلافات في كيفية تشتت حاملات الشحنة بسبب العيوب في بنية الشبكة البلورية لـWSi2. هذه المعرفة هي المفتاح لضبط المادة وتطوير أجهزة كهروحرارية موثوقة. علاوة على ذلك، أظهروا توليد TTE المباشر في WSi2 من خلال تطبيق فرق درجة الحرارة على طول زاوية محددة بالنسبة لكلا المحورين البلوريين، مما أدى إلى جهد عمودي على فرق درجة الحرارة.
يقول البروفيسور أوكازاكي: "تشير نتائجنا إلى أن WSi2 مرشح واعد للأجهزة القائمة على TTE. ونأمل أن يؤدي هذا البحث إلى تطوير أجهزة استشعار جديدة واكتشاف مواد كهروحرارية عرضية جديدة".
من خلال توضيح آلية توليد TTE في WSi2، تتخذ هذه الدراسة خطوة أخرى نحو المواد المتقدمة التي يمكنها تحويل الحرارة إلى كهرباء بكفاءة أكبر، مما يؤدي إلى مستقبل أكثر اخضرارا.
مصر تبحث مع تحالف "محلي - فرنسي" لادارة وتشغيل المطارات