Close ad

تكنولوجيا جديدة لتوليد الكهرباء من «الرياح» واستغلال «الكوارتز» بتكلفة بسيطة

15-11-2023 | 13:33
تكنولوجيا جديدة لتوليد الكهرباء من ;الرياح; واستغلال ;الكوارتز; بتكلفة بسيطةتكنولوجيا جديدة لتوليد الكهرباء من الرياح واستغلال الكوارتز بتكلفة بسيطة
هويدا عبد الحميد
بوابة الأهرام الزراعي نقلاً عن

افتتح الرئيس عبد الفتاح السيسى مجمع مصانع إنتاج الكوارتز بالعين السخنة فى محافظة السويس فى مايو الماضى، على مساحة تبلغ نحو 66 فداناً، امتداداً لخطة التنمية الشاملة للدولة تعظيماً للقيمة المضافة للثروات التعدينية، وفى هذا الإطار أعلن المهندس محمود مطر الباحث فى إنتاج الطاقة المتجددة تسجيله براءة اختراع جديدة فى مجال تكنولوجيا توليد وحصاد طاقة الرياح، وكشف فى تصريح خاص للـ"الأهرام الزراعى" أنها تكنولوجيا جديدة تعد قفزة كبيرة إلى الأمام، بدلاً من توربينات الرياح القديمة والتى لا تناسب مع معظم الأسطح والتطبيقات، وتقوم على الاستفادة من طاقة الرياح، لتوليد الطاقة الكهربائية للمبانى الكبيرة والصغيرة، مثل المستودعات، ومراكز التسوق والمكاتب والمبانى السكنية وبديل لافتات الإعلانات على الطرق السريعة لتفادى مشكلة الانهيار الناتج من قوة تصادم الرياح، وفى الحقول، أو ستائر تحجب الرؤية بين الأبنية وغيرها.

الطاقة المستدامة

وأضاف مطر أن هذه التكنولوجيا الجديدة تهدف إلى تنويع مصادر الطاقة المستدامة والمساعدة فى تقليل الاعتماد على الوقود الأحفورى، ويتم تصميمه بشكل خاص كنظام لتوليد الطاقة الكهربائية للاستخدام المنزلى والصناعى والزراعى والخدمى، ويستطيع توليد 60 % من الكهرباء أكثر من ألواح الطاقة الشمسية بتكلفة بسيطة وإمكانيات تشغيل متعددة وآمنة وتعطى ميزة جمالية.

وتتميز هذه التكنولوجيا بانخفاض التكلفة عن توربينات الرياح التقليدية، والجديد أنها لا تحتوى على أجزاء ميكانيكية متحركة مما يقلل من تكاليف التصنيع بنسبة 76 %، ومن تكاليف الصيانة بنسبة 85 %، ومن تكاليف التشغيل بنسبة 73%، كما أنها لا تتسبب فى أى ضرر لأسراب الطيور وصامتة تقريباً لأنها ليس لديها شفرات تتحرك، حيث يتم توليد الكهرباء من تصادم الرياح على الأشرطة وتكون أقل حجماً وبأشكال مختلفة وأطول عمراً من توربينات الرياح التقليدية.

قواعد اللعبة
والنظام الجديد يغير قواعد اللعبة، ويضيف قيمة جديدة إلى سوق توليد الطاقة على الأسطح أو لافتات الإعلانات وهو سوق سريع النمو، ما يساعد الشركات على تحقيق أهداف المرونة والاستدامة الخاصة بها من خلال مصدر طاقة متجددة.

وتعمل هذه التقنية على توليد الطاقة من طاقة الرياح، الناتج من اصطدام ومرور تيارات الرياح على سطح شريط مرن (مثل أشرطة الزينة) لتوليد طاقة حركة من قوة الشد والاهتزاز، والشريط مثبت على أطرافه جهاز لتوليد الكهرباء من قوة الشد والاهتزاز، على أساس الكهرباء الانضغاطية (البيزوكهربائية) وهى خاصية لبعض المواد مثل الكوارتز وبعض المواد السيراميكية، على توليد كمون كهربائى استجابة لتطبيق إجهاد ميكانيكى، فعند تطبيق ضغط على المادة تتقارب فيها بعض الشحنات الكهربائية مما يولد على طرفيها جهداً كهربائياً (مثل الولاعة)، ثم يتم إرسال الطاقة التى يتم إنتاجها إلى مجموعة من البطاريات، بحيث يمكن تخزين الطاقة للعمل فى أى وقت، وذلك للعمل على زيادة موارد الطاقة المتجددة والمبتكرة التى توفر المال، وتحافظ على البيئة.

شكل فريد

وتكمن الميزة الرئيسية لتصميم هذا الشكل الفريد للأشرطة والشبيه لعنفة الرياح، مساحة سطح الشريط  وزاوية ميلان الشفرة، والتى يمكنها اعتراض تيارات الرياح البسيطة والقوية فى حركة ديناميكية سلسة، دون الحاجة إلى تحويل طاقة الحركة إلى حركة دورانية، كما تتميز بأنها مرنة وخفيفة وملونة مطبوعة تضيف ميزة جمالية لأجهزة توليد طاقة الرياح، كما تتميز باستغلال مساحة أقل وتوفر أماناً أعلى، كما تعمل التكنولوجيا الجديدة على توليد طاقة الرياح من على أسطح المنازل، ما يخفف من القيود القديمة التى تفرضها توربينات الرياح الدوارة، والألواح الشمسية الأقل كفاءة، فقط تحتاج إلى 8 % من المساحة اللازمة لألواح الطاقة الشمسية، كما أنها قادرة على إنتاج الكهرباء على مدار 24 ساعة فى اليوم على مدار العام بأكمله.

ومن أهداف الاختراع هو تصنيع توربينات الرياح خالية من الشفرة المتحركة، تكون قادرة على تولد 1500 وات من الطاقة لكل خلية من الأشرطة المتراصة، وابتكار تكنولوجيا محلية لحصد طاقة الرياح.

الرياح التقليدية

على الرغم من أن مفهوم توليد الكهرباء من طاقة الرياح ليس بجديد، إلا أن الاستفادة منها لا تزال محدودة، ويرجع السبب فى ذلك إلى أن توربينات الرياح التقليدية قليلة الكفاءة، لأسباب عدة منها: الاحتكاك المستمر بين مكوناتها، وانخفاض مساحة سطح الشفرات، كما تقل كفاءة شفرات طواحين الهواء فى حالة عدم إجراء الصيانة الدورية للأجزاء الميكانيكية وإزالة الأتربة العالقة.

كل تلك المشكلات كانت محل دراسة فريق بحثى  برئاسة م.محمود مطر، حيث قاموا بتصميم مولد جديد للطاقة الكهربائية الانضغاطية (البيزوكهربائية) من الكوارتز، وشبكة من الأشرطة متراصة بصورة عمودية على هيكل معدنى لحصاد تيارات الرياح، وعندما يمر الهواء فوق سطح الأشرطة تحدث قوة الشد وتسبب الاهتزاز عند توتر معين، وبالتالى يتم تحويل طاقة اهتزاز الأشرطة إلى طاقة كهربية عبر مولدات من شرائح الكوارتز.

وقد تم الانتهاء من النموذج الأولى واختباره فى ظروف التشغيل المختلفة للحصول على فكرة واضحة عن قوة الشد والاهتزاز المستخرجة من تصادم تيارات الرياح لإنتاج الطاقة الكهربية، وفى انتظار الانتهاء من إعداد خطة متكاملة لاستغلال خام الكوارتز المنتج حديثاً فى مصر، حيث نرى أنها فرصة كبيرة وثروة لابد من تنميتها، وإنشاء مصنع لإنتاج شرائح الكوارتز لتعظيم موارد الدولة من خلال تصنيع وتحويل المواد الخام إلى أجهزة طاقة ذات قيمة عالية.

أشباه الموصلات

ومن جهة أخرى يقول المهندس حسام محمد أنور مدير مصنع التكسير الأولى لخام الكوارتز بمرسى العلم أن المصنع طاقته الإنتاجية 140 ألف طن سنوياً، والكوارتز يدخل فى صناعة أشباه الموصلات وألواح الطاقة الشمسية والسكك الحديدية، كما أن مصر تعد من أكبر الدول التى تملك احتياطات من الكوارتز، مشيراً إلى أن مصر كانت سابقاً تصدر الكوارتز الخام بأسعار زهيدة حتى عام 2020، عندما وجه الرئيس السيسى بضرورة الاستفادة القصوى من هذا الخام، وعلى إثر ذلك تم إنشاء أكبر مجمع صناعى متخصص فى إنتاج الكوارتز بتكلفة تصل إلى 700 مليون دولار، ولكن علينا دراسة ما سيوفره الإنتاج من مبالغ كانت ستدفع فى الاستيراد، بالإضافة إلى ما تحققه من عوائد تصدير.

وتعد هذه المشروعات استثماراً له عائد جيد، تستغل خامات عالية الجودة من جبال البحر الأحمر، حيث يصل نقاء الكوارتز إلى 99 % فى منجم بمرسى علم.

ويصنف المشروع على أنه الأول من نوعه فى مصر والدول العربية والإفريقية، والأول على مستوى العالم من حيث تكامل عملية الإنتاج، من خلال إنشاء مصانع لإنتاج مختلف المنتجات من خام الكوارتز.

الأولى من نوعها

وأكدت السفارة الإيطالية أن هذا المشروع مثال عملى للتعاون الصناعى بين مصر وإيطاليا، وسيتمكن من إنتاج منتجات راقية بأحدث الأجهزة الإيطالية تصل إلى أهم الأسواق العالمية، مشيرة إلى أن المشروع يهدف إلى أمرين؛ الأول توفير القيمة المضافة للصادرات المصرية من الموارد الخام، والثانى خلق مجال ملائم للإنتاج بأعلى جودة .

 وأكد رئيس إحدى الشركات الإيطالية أن مصانع إنتاج "الكوارتز" فى مصر هى الأولى من نوعها فى العالم، مؤكداً أنها تنتج ألواح "الكوارتز" المركبة بشكل متكامل بدءاً من المنجم ووصولاً إلى الألواح النهائية، مشيراً إلى أن الحضارة المصرية كانت أول حضارة قادرة على إنتاج العجائب بهذا الحجر، مؤكداً أن المصانع تعد استمراراً للتاريخ غير العادى المستمر من آلاف السنين.

كلمات البحث
اقرأ أيضًا: