إن قدرة الرمل على تخزين الحرارة ألهمت العلماء لنوع جديد من البطاريات. حيث قام فريق من المهندسين في غرب فنلندا بتركيب أول "بطارية رملية" في العالم تعمل بكامل طاقتها، والتي يمكنها الاحتفاظ بالطاقة المتجددة لمدة تصل إلى عدة أشهر في كل مرة.
ويحتوي مصنع Polar Night Energy على صومعة طويلة بها حوالي 100 طن من رمل البناء. يتم تسخين الرمال فيها من خلال الألواح الشمسية وتوربينات الرياح حتى 932 درجة فهرنهايت (500 درجة مئوية) وتوليد هواء ساخن، يتم تدويره داخل الصومعة.
اظهار أخبار متعلقة
بعد ذلك يمكن تفريغ هذه الطاقة "الخضراء" عند الحاجة إليها، على سبيل المثال في أوقات انخفاض درجات الحرارة وضوء الشمس أو عندما تكون أسعار الطاقة مرتفعة في الشتاء.
يزعم الباحثون أنه يمكن أن تحل الرمال مشكلة توفير الطاقة المتجددة على مدار العام لتدفئة المباني، ويمكن استخدامه في النهاية لتوليد الكهرباء.
وفي حديث مع MailOnline، قال المؤسس المشارك لشركة Polar Night Energy ماركو يولنين بأن "الانتقال إلى الطاقة الخضراء يؤدي إلى تباين كبير في الكهرباء المتاحة، وهذا يعني عدم توافق في الإنتاج والاستهلاك".
وأضاف "يمكن أن يكون عدم التوافق كبيرًا في بعض الأحيان، قد يصل إلى ما يعادل عشرات جيجاوات من الكهرباء غير الصالحة للاستخدام".
اظهار أخبار متعلقة
وتابع "يمكن أن توفر البطارية الحرارية حوضًا منخفض التكلفة لتخزين كميات هائلة من الطاقة، يتم تخزينها كحرارة عند درجة حرارة عالية، ويمكنها الحفاظ عليها واستخدامها بشكل مفيد للصناعة، أو تدفئة المناطق، أو في وقت لاحق لتوليد الكهرباء".
وأشار إلى أن "الفائدة الرئيسية هي النطاق الذي يمكننا تقديمه للتخزين، يمكننا تخزين ما قيمته عشرات الجيجاوات من الطاقة بتكاليف معقولة وبدون تدهور كبير للنظام مع مرور الوقت".
وأدى تغير المناخ وارتفاع أسعار الوقود الأحفوري المستنفد إلى زيادة الاستثمار في مصادر الطاقة المتجددة.
اظهار أخبار متعلقة
ومع ذلك، فقد أثبت تخزين الطاقة للاستخدام المستقبلي من المصادر التي تعتمد على البيئة، مثل الرياح وضوء الشمس، أنه يشكل عقبة أمام العديد من حلول الطاقة الخضراء.
ويمكن إضافة الطاقة المولدة إلى الشبكة الوطنية، لكن الطلب على الكهرباء ثابت والإمداد من المصادر المتجددة متقطع. وهذا يعني أن أي تفاوت ينشأ عندما يكون ضوء الشمس أو الرياح منخفضة يجب تعويضه عن طريق الوقود الأحفوري.
ويدعي كل من تومي ايرونين وماركو يلونين، مؤسسا شركة Polar Night Energy، أن بطاريتهما الرملية يمكن أن تخزن الطاقة المتجددة الزائدة التي يتم إنتاجها عندما تكون الشبكة ممتلئة.
وبشكل عام، تستخدم البطاريات العادية الليثيوم - معدن باهظ الثمن يتطلب موارد كبيرة للتعدين - وهي محدودة في مقدار الطاقة الزائدة التي يمكن أن تخزنها.
اظهار أخبار متعلقة
أما البطارية الرملية فإنها تعمل باستخدام "التسخين المقاوم" حيث يتم تمرير الكهرباء من المصادر المتجددة من خلال عناصر التسخين، مما يؤدي إلى اهتزاز الجزيئات الموجودة بداخلها وبالتالي يؤدي إلى تسخينها.
عناصر التسخين هذه تولد هواء ساخنًا يتم تدويره عبر سلسلة من الأنابيب داخل الرمال، ويمكن تخزينه في الصومعة الضخمة لعدة أشهر في كل مرة.
وعندما يكون الطلب على الكهرباء مرتفعًا ولكن العرض منخفض، يمكن للبطارية تفريغ الهواء الساخن في مبادل حراري، حيث سيقوم بتسخين الماء. بعد ذلك يتم ضخ المياه الساخنة في جميع أنحاء المنطقة لتدفئة المباني للسكان البالغ عددهم 35000 نسمة.
وأضاف يلونين "يمكننا توفير حوالي 200 كيلوواط من الطاقة الحرارية لخط المياه المتجه إلى مدينة كانكانبا".
اظهار أخبار متعلقة
ويمكن للمحطة التجريبية لشركة Polar Night Energy تخزين الطاقة من الشبكة الكهربائية الحالية، وكذلك الكهرباء المولدة من الألواح الشمسية والتوربينات.
كما أن التخزين الحراري الموثوق به سيمكن المدينة من توليد الطاقة أو شرائها عندما يكون الأمر متاحًأ ومن ثم توزيعها عند الضرورة.
ويمكن لتخزين الحرارة المتجددة أن توفر فرصة جيدة للصناعات التي تستخدم حاليًا الحرارة الناتجة عن حرق الوقود الأحفوري. ومع ذلك، فإن كفاءة المحطة تنخفض إذا تم استخدامها فقط لإعادة الطاقة إلى شبكة الكهرباء عند الحاجة. ويفكر الفريق الآن في كيفية توسيع نطاق فكرتهم، واستخدامها أيضًا لتوليد الكهرباء والتدفئة.