Paige Bennett

العمليات الصناعية مثل صهر المعادن أو تصنيع الإسمنت يمكن أن تكون مكثفة الكربون، حيث تعتمد عادةً على الوقود الأحفوري لتوليد طاقة كافية لإنتاج درجات حرارة عالية. لكن الباحثين وجدوا طريقة لاستخدام حبس الطاقة الشمسية الحرارية، بدلاً من الوقود الأحفوري، لتقليل انبعاثات بعض العمليات الصناعية.

“لمواجهة تغير المناخ، نحتاج إلى إزالة الكربون من الطاقة بشكل عام”، حسبما قال المؤلف المشارك “إميليانو كازاتي”، من ETH Zurich، سويسرا، في صحيفة Science Daily. “غالبًا ما يفكر الناس في الكهرباء فقط عندما يتعلق الأمر بالطاقة، لكن في الواقع، حوالي نصف الطاقة يُستخدم في شكل حرارة”.

استخدم العلماء مواد شبه شفافة، بما في ذلك الكوارتز الصناعي، لاستقطاب ضوء الشمس بتأثير حبس حراري. قام الفريق بتوصيل قضيب من الكوارتز الصناعي، مغطى جزئيًا بالبلاتين، بقرص من كربيد السيليكون غير شفاف، الذي كان سيمتص ضوء الشمس، وعرضوا أحد طرفي قضيب الكوارتز لإشعاع شمسي مركز.

بعد تعريض أحد طرفي القضيب للإشعاع الشمسي المركز، وصل قرص كربيد السيليكون إلى درجة حرارة 1.050 درجة مئوية “1.922 درجة فهرنهايت”، وهي درجة حرارة كافية لصهر المعادن أو صناعة الإسمنت، إلى جانب عمليات صناعية أخرى. بينما وصل هذا الطرف إلى أكثر من 1.000 درجة مئوية، ظل الطرف الآخر من قضيب الكوارتز عند درجة حرارة 600 درجة مئوية “1.112 درجة فهرنهايت”. نشر الباحثون نتائجهم في مجلة Device.

ليس مفهوم حبس الحرارة جديدًا، لكنه يُعتبر عادةً قابلًا للتطبيق فقط عند درجات حرارة منخفضة، كما ذكرت Clean Technica. تكشف نتائج الدراسة الجديدة عن الإمكانيات لأجهزة حبس الطاقة الشمسية في توليد حرارة كافية لتشغيل بعض أكثر العمليات الصناعية كثافةً في استهلاك الكربون.

قال “كازاتي” في بيان: “لم تتمكن الأبحاث السابقة من إظهار تأثير حبس الحرارة إلا حتى 170 درجة مئوية (338 درجة فهرنهايت)”. “أظهرت أبحاثنا أن حبس الحرارة الشمسية يعمل ليس فقط عند درجات حرارة منخفضة، بل وفوق 1000 درجة مئوية. هذا أمر حاسم لإظهار إمكانياته للتطبيقات الصناعية الواقعية”.

كما ورد في الدراسة، تشكل توليد الحرارة حوالي نصف الاستهلاك النهائي للطاقة، حيث يُستخدم 25% من إجمالي استهلاك الطاقة للعمليات الصناعية. ويعتمد معظم هذا الاستهلاك للطاقة في العمليات الصناعية على الطاقة المستمدة من الوقود الأحفوري. من خلال استخدام حبس الحرارة الشمسية بدلاً من ذلك لتوليد درجات حرارة عالية، يمكن للصناعات تقليل انبعاثاتها.

وأضاف “كازاتي”: “مسألة الطاقة هي حجر الزاوية لبقاء مجتمعنا”. “الطاقة الشمسية متوفرة بسهولة، والتكنولوجيا موجودة بالفعل. لتحفيز الصناعة على التبني بالفعل، نحتاج إلى إظهار الجدوى الاقتصادية والمزايا لهذه التكنولوجيا على نطاق واسع”.

جهاز حبس الطاقة الشمسية حاليًا مجرد دليل مفاهيمي، وليس جاهزًا بعد للتطبيق على نطاق واسع. سيواصل الفريق أبحاثهم لجعل جهازهم أكثر كفاءة وفعالية، بما في ذلك من خلال اختبار مواد مختلفة قادرة على امتصاص الإشعاع الشمسي وتوليد درجات حرارة أعلى. كما لاحظوا أنه من الضروري إجراء المزيد من الاختبارات لأنواع مختلفة من الطلاءات أو الأنماط السطحية المطبقة لتقليل الانعكاسات.

إعداد: وحدة الترجمات بمركز سمت للدراسات
المصدر: World Economic Forum