أظهر باحثون في معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) بألمانيا أن مسحوق الحديد قد يشكل حلاً واعداً لتخزين الطاقة الكيميائية ونقلها، ضمن دورة مغلقة خالية من الانبعاثات الكربونية تعتمد على تحويل الحديد إلى صدأ ثم إعادته إلى حالته الأصلية.
واقترحت الدراسة استخدام الحديد كحامل متنقل للطاقة المتجددة المولدة من الرياح والطاقة الشمسية، ما قد يتيح نقل هذه الطاقة من المناطق الغنية بالمصادر المتجددة إلى مراكز الاستهلاك حول العالم، وفقاً لما ذكرته “Interesting Engineering”.
وقالت جوليا شولر من معهد الإنتاج الصناعي التابع للمعهد إن العملية تعمل ضمن دورة لا تنتج ثاني أكسيد الكربون أو أي مواد ضارة بالبيئة.
دورة طاقة قائمة على الصدأ
واجه قطاع الطاقة النظيفة تحدياً مستمراً يتمثل في تخزين ونقل كميات ضخمة من الكهرباء المولدة من الرياح والشمس لمسافات طويلة. ورغم أن الهيدروجين يُنظر إليه منذ سنوات باعتباره أحد الحلول الرئيسية، فإن صعوبات نقله وتخزينه والحاجة إلى بنية تحتية مكلفة حدّت من انتشاره على نطاق واسع.
وأوضحت الدراسة أن مسحوق الحديد يمكن أن يؤدي دور مادة تخزين قابلة لإعادة الاستخدام بكفاءة عالية. وتعتمد الفكرة على حرق مسحوق الحديد لإنتاج الحرارة والطاقة، ما يحوله إلى أكسيد الحديد (الصدأ)، ثم استخدام الهيدروجين الأخضر المنتج من فائض الطاقة المتجددة لإزالة الأكسجين وإعادة تحويل الصدأ إلى مسحوق حديد نقي، لتتكرر الدورة دون انبعاثات كربونية.
الاستفادة من محطات الفحم القائمة
أشارت جوليا شولر إلى أن سلوك مسحوق الحديد أثناء الاحتراق يشبه إلى حد كبير الفحم، وهو ما يمنحه ميزة عملية مهمة مقارنة ببدائل أخرى.
وأوضحت أن هذا التشابه يسمح بالاستفادة من أجزاء كبيرة من البنية التحتية الحالية لمحطات الفحم، إذ يقتصر الأمر على تعديل أنظمة توليد الحرارة، بينما يمكن الإبقاء على التوربينات ووحدات التوليد وشبكات الربط الكهربائية القائمة، ما يقلل التكاليف الاستثمارية المطلوبة للتحول.
مكمل للهيدروجين لا بديل عنه
استخدم الباحثون نموذجاً متقدماً لأنظمة الطاقة يحمل اسم PERSEUS لمحاكاة تطور شبكة الكهرباء الأوروبية حتى عام 2050 ومقارنة أداء الحديد بتقنيات تخزين الهيدروجين.
وأظهرت النتائج أن الحديد لن يحل محل الهيدروجين، بل قد يكمل دوره. فبينما يناسب الهيدروجين التطبيقات التي تتطلب استجابة سريعة والشبكات المحلية، يواجه تحديات تتعلق بالنقل عبر خطوط الضغط العالي والكهوف الجوفية المخصصة للتخزين.
في المقابل، يوفر مسحوق الحديد خياراً أكثر أماناً وسهولة للتخزين طويل الأجل وللنقل عبر الحدود، إذ يمكن تخزينه في مستودعات عادية وشحنه باستخدام الحاويات وسفن الشحن التقليدية دون الحاجة إلى استثمارات كبيرة في البنية التحتية.
حل محتمل لفجوات الطاقة الموسمية
رجحت الدراسة أن تستفيد دول مثل ألمانيا من هذه التقنية لسد فجوات الإمدادات الموسمية، خصوصاً خلال الفترات التي تتراجع فيها إنتاجية محطات الرياح والطاقة الشمسية.
وأظهرت جميع السيناريوهات التي اختبرها الباحثون أن محطات الطاقة المعتمدة على الحديد تمثل عنصراً مهماً ضمن أقل المسارات تكلفة لتحقيق الحياد الكربوني.
المصدر: العربية Business
