إنتاج الكهرباء من قطرات المطر، هو أحدث الصيحات العالمية في مجال تقنيات الطاقة، من خلال ابتكار مولّد كهرومائي عائم يجمع بين ميزتين حيويتين، هما: الوزن الأخف والتكلفة المنخفضة.
ويركّز المولّد الحديث على الاستفادة من قطرات المطر، ما قد يشكّل ثورة تقنية في الاستفادة من المساحات المائية الشاسعة لنشر الطاقة الكهرومائية بعيدًا عن السدود.
ولفت علماء إلى أن المولد المبتكر غير تقليدي، ولا يحتاج إلى تركيبات أرضية، بل يطفو على سطح الماء بسلاسة دون الحاجة إلى معدّات ثقيلة، حسب تفاصيل تقنية تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.
ويعدّ الطرح الأخير للابتكار نموذجًا أوليًا، لكن يعوّل الباحثون على إمكان تطويره حتى مرحلة التطبيق العملي، في إعادة تشكيل لمفاهيم التقنيات المستقبلية الخضراء.
مولد كهرومائي عائم يستفيد من المطر
توصَّل علماء صينيون إلى ابتكار مولد كهرومائي عائم يستفيد من تساقط قطرات المطر وينتج الكهرباء مباشرة.
ويختلف هذا الجهاز في أنه طافٍ على سطح الماء، ولا يحتاج إلى التثبيت على أرض صلبة ذات أقطاب معدنية مثل المولدات التقليدية، ومن ثم يوفر في المساحة الأرضية والمعدّات أيضًا.
فالمولدات التقليدية لإنتاج الكهرباء من قطرات المطر تعمل عن طريق التركيب على قاعدة صلبة، أمّا الابتكار العائم فيعتمد على الماء بوصفه “القاعدة” والقطب المُوصِّل، نظرًا لدمج الجهاز بالماء.
وزوّد علماء جامعة نانجينغ الصينية المولّد بغشاء عازل يعمل بمثابة “مصدات” خلال تساقط قطرات المطر، ويقوم بمهمتين:
تفتيت قطرة المياه إلى وحدات أصغر تنتشر على نطاق أوسع، وتولّد شحنات. تخفيف الضغط عن المولّد لمنع غرقه في حالة غزارة الأمطار.
وفي الوقت ذاته، يبدأ دور الماء في نقل شحنات قطرات المطر المتساقطة عن طريق “الأيونات” لتشكّل قطبًا مستقرًا، وفق ما نقله موقع إنترستنج إنجينيرنج.
وبذلك، يمكن لمولد كهرومائي عائم إنتاج جهد يصل إلى 250 فولتًا من كل قطرة مطر، في معدل يماثل المولدات التقليدية المثبتة على الأرض.
مزايا الوزن والتكلفة
يتميز المولّد -الذي يُطلق عليه العلماء الصينيون (دبليو دي إي جي W-DEG)- بخفّة وزنه وتكلفته المنخفضة، لاعتماده على الماء لتأمين القاعدة أو الهيكل، وكذلك لنقل الشحنات.
وبذلك، يؤدي الماء دورًا إستراتيجيًا في توليد الكهرباء من قطرات المطر، بدعم من مولد كهرومائي عائم خفيف قابل للتطوير.
ومن جانب آخر، تدعم خصائص سطح الماء دور الابتكار الصيني في تقليص وزن المولدات بنحو 80%، وخفض التكلفة بنسبة 50%، مقارنة بالمولدات التقليدية.
وتتيح هذه المزايا الاستغناء تدريجيًا عن المولدات الكهرومائية التقليدية التي تعتمد على تصميمات ثقيلة الوزن ومرتفعة التكلفة، رغم ميزة إنتاجها جهدًا عاليًا.
ومع اختبار المولّد الصيني العائم لإنتاج الكهرباء من قطرات المطر، أثبت جدارته بالتكيف مع:
درجات الحرارة المختلفة. معدلات ملوحة الماء المتباينة. الرواسب البيولوجية في البحيرات.
وتضم المولّدات المبتكرة ميزة إضافية بتأمين الصيانة الذاتية، فمن خلال “الطفو على سطح الماء” و”طبقة الغشاء العازل” و”الهيكل المائي المرن” يضمن العلماء عدم تحلّل المولّد.
توليد الكهرباء
راعى العلماء تصريفًا دقيقًا ومتواصلًا لقطرات الماء المتراكمة على المولّد، عبر دمج فتحات أو ثقوب في التصميم تسمح بسحب المياه لأسفل، ما يضمن حماية الجهاز خلال التساقط الغزير للأمطار وضمان موثوقية توليد الكهرباء واستمراره.
ويمكن للابتكار الصيني إنتاج كهرباء تُشغّل 50 مصباح “ليد” في آن واحد، إذ يعدّ النموذج الأولي أكبر مولّد كهرومائي عائم بمساحة 0.3 مترًا مربعًا.
ولا يقتصر دور المولّد على ذلك، بل يسهم -أيضًا- بتخزين الكهرباء لمدى قصير في مكثفات (تشبه البطاريات الصغيرة)، بوظيفة مزدوجة تضمن الإنتاج والتخزين للاستهلاك الفوري وقت الطلب.
ويخدم هذا التصميم خطط نشر المولدات المماثلة في البحيرات والسواحل، لزيادة إنتاج الطاقة المتجددة بحريًا مهما كانت درجة جودة المياه (بالنسبة للملوحة أو التلوث).
وبإخضاع المولّد لتطوير أكبر، قد يتحول إلى داعم للشبكات المحلية في المناطق غزيرة الأمطار.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضًا..
المصدر:
