أبوظبي – مينا هيرالد: كشف معهد مصدر للعلوم والتكنولوجيا، الجامعة البحثية المستقلة للدراسات العليا التي تركز على تقنيات الطاقة المتقدمة والتنمية المستدامة، عن نجاح باحثيه في إثبات إمكانية استخدام رمال الصحراء الوفيرة في دولة الإمارات كمادة وسيطة قادرة على تخزين طاقة حرارية تصل إلى ألف درجة مئوية ضمن محطات الطاقة الشمسية المركزة.

وقد جرى التوصل إلى هذه النتيجة من خلال المشروع البحثي “Sandstock” الذي يهدف إلى تطوير نظام مستدام ومنخفض التكلفة يجمع بين خاصيتي التقاط أشعة الشمس اعتماداً على تغذية الجاذبية الأرضية، وذلك من خلال توظيف حبيبات الرمال كمادة وسيطة تتكفل بتجميع الحرارة ونقلها وتخزينها.

ويمكن الآن اعتبار رمال الصحراء المنتشرة في أرجاء دولة الإمارات مادة مفيدة يمكن توظيفها في تخزين الطاقة الحرارية. وقد شمل البحث دراسة الاستقرار الحراري لمادة الرمل وسعتها الحرارية وقدرتها على التكتل عند درجات حرارة مرتفعة.

وقالت الدكتورة بهجت اليوسف، المدير المكلّف في معهد مصدر: “يعكس نجاح مشروع تخزين الطاقة الحرارية في الرمال “Sandstock” مدى أهمية الأبحاث المتقدمة التي يجريها معهد مصدر ومواءمتها مع البيئة المحلية. وقد جاء إطلاق “محطة معهد مصدر لأبحاث الطاقة الشمسية” في نوفمبر الماضي كخطوة جديدة باتجاه توسيع نطاق أبحاث المعهد في مجال الطاقة الشمسية، والتي نتوقع أن تسجل المزيد من النجاحات في الشهور القادمة”.

وقد تم إدراج نتائج المشروع في ورقة بحثية أشرف عليها الدكتور نيكولا كالفيه، أستاذ مساعد في الهندسة الميكانيكية وهندسة المواد في معهد مصدر، وبمساعدة الدكتور طارق شميم، أستاذ الهندسة الميكانيكية وهندسة المواد في معهد مصدر، وشارك فيها كل من ألبيرتو كريسبو إنييستا خريج الماجستير في معهد مصدر، والدكتور توماس ديلكلوس، والدكتورة أودري سوم غلود من مختبر (PROMES CNRS) التابع للمركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي؛ في حين قام طالب الدكتوراه ميغيل دياجو بتقديم الورقة البحثية خلال الدورة 21 من مؤتمر نظم الطاقة الشمسية والكيميائية (SolarPACES 2015) الذي انعقد في جنوب أفريقيا.

وجدير بالذكر أن استخدام الرمل الغير مكلف عوظضاً مواد التخزين التقليدية المستخدمة في أنظمة تخزين الطاقة الحرارية، كالزيوت الصناعية والأملاح المنصهرة، من شأنه أن يعزز كفاءة محطات الطاقة نظراً لقدرتها على تحمل درجات حرارية مرتفعة فضلاً عن مساهمته في خفض تكلفة تخزين الطاقة الحرارية. ويمثل الاعتماد على نظام تخزين للطاقة الحرارية بالاعتماد على مادة طبيعية محلية كالرمل أسلوباً جديداً ومستداماً، يتماشى مع توجهات التنمية الاقتصادية في أبوظبي التي تركز على تطوير نظم طاقة المستقبل.

وقد أظهرت التحليلات قدرة رمال الصحراء على تخزين طاقة حرارية تصل إلى 800-1000 درجة مئوية. حيث جرى تحليل التركيبة الكيميائية للرمل باستخدام تقنيات الأشعة السينية الوميضية (XRF) وحيود الأشعة السينية (XRD)، والتي أظهرت استحواذ الكوارتز والمواد الكربونية على النسب الأكبر منها. كما تمّ قياس مقدار انعكاس الطاقة الإشعاعية لدى الرمل قبل وبعد إتمام دورة حرارية، حيث لا يقتصر استخدام الرمل على تخزين الطاقة الحرارية فحسب، بل ويمكن استخدامه أيضاً كلاقط شمسي مباشر يثبت أسفل مجرى تدفق الأشعة الشمس المركزة.

وقال الدكتور كالفيه: “إن وفرة الرمل في البيئات الصحراوية كبيئة دولة الإمارات يساعد على خفض التكلفة بشكل كبير ضمن محطات الطاقة الشمسية المركزة الجديدة، كونه يمكن توظيفها كمادة لتخزين الطاقة الحرارية والتقاط أشعة الشمس. وقد نجحنا من خلال هذا المشروع من إظهار الخواص المفيدة والعملية التي تنطوي عليها نوعية رمال الصحراء في الإمارات”.

وبموازاة إجراء تصنيف لخواص الرمل، تم اختبار نموذج مخبري ضمن فرن طاقة شمسية صغير في مختبر فرن الطاقة الشمسية 1 ميغاواط (PROMES CNRS) في أوديللو بفرنسا. وقد تولى مهمة تصميم وإعداد هذه التجربة خريج معهد مصدر ألبيرتو كريسبو إنييستا.

وسوف يتم في الخطوة التالية من هذا المشروع اختبار نموذج مطوّر واثبات جدوى فاعليته في مرحلة ما قبل التسويق التجاري وذكل ضمن “محطة معهد مصدر لأبحاث الطاقة الشمسية”، عبر استخدام برج الأشعة المركزة المنعكسة للأسفل، وقد تشهد هذه المرحلة تعاون المعهد مع أحد شركاء القطاع.