“`html
في عام 2024، ارتفعت تقنيات مكافحة تغير المناخ فوق السحب في طائرات ورقية تولد الكهرباء، وسافرت عبر المحيطات لاحتجاز الكربون، واخترقت الأرض لتُفعّل زراعة تكنولوجية جديدة. إذا لم تُثير هذه الأفكار اهتمامك، فلا تقلق! لقد جمعنا هنا أفضل 10 قصص من تقنيات المناخ خلال العام الماضي لتستكشفوها.
مجال تقنيات المناخ مجال متقدم سريعًا ومتعدد التخصصات – نحن هنا في مجلة *IEEE Spectrum* متحمسون لرؤية القصص التي سنكتبها عن هذه التقنيات في عام 2025.
ستيوارت برادفورد
كانت تلك المناظر الخلابة لفجر القطب الشمالي هذا العام نذيرًا بحدوث نبضات كهرومغناطيسية خطيرة (EMP) من عواصف شمسية. يمكن أن تدمر نبضات EMP الأنظمة الإلكترونية وتُفَوِّت شبكات الطاقة، مسببة انقطاعات في التيار الكهربائي. و لا تُولَد هذه النبضات فقط من النشاط الشمسي؛ بل يمكن لهجوم البشر أن يُولِدها أيضًا، على سبيل المثال من خلال تفجير سلاح نووي عالٍ في الغلاف الجوي. لحسن الحظ، يعمل الباحثون مثل يلو لي، من مختبر أوك ريدج الوطني في تينيسي، على حل هذه المشكلة. في حوار مع مجلة IEEE Spectrum، تُوضّح المخاطر المرتبطة بنبضات EMP وكيف يعمل مختبرها على تصميم مباني تحمي المعدات الحساسة داخلها.
<
Kitepower
في المناطق النائية أو التي يصعب الوصول إليها، حيث لا يكون تركيب توربينات الرياح عمليًا، هناك خيار جديد للطاقة المتجددة: الطائرات الورقية.
: تعمل
، ومقرها هولندا، على تنفيذ نظام توليد كهرباء باستخدام الطائرات الورقية، يُدعى
… بينما تسحب الرياح من خطوط ربط الطائرات الورقية الأرضية، فإنها تولد قوة تُحوّل إلى طاقة كهربائية. ويمكن لطائرات الورق التي تبلغ مساحتها 60 متراً مربعاً أن تطير حتى ارتفاع 350 متراً (أكثر من ضعف ارتفاع طاحونة الرياح) لالتقاط رياح أقوى وأكثر ثباتاً. تأتي الطائرات الورقية مع بطارية بسعة 400 كيلوواط ساعة، وجميع النظام يتناسب مع حاوية شحن قياسية. تُطمح “Kitepower” لإرسال “Hawk” إلى مجتمعات نائية تعتمد حالياً على مولدات الديزل، لتزويدها بمصادر طاقة أنظف تتطلب مساحة أقل بكثير من طاحونة الرياح.
شركة تيرن تكنولوجيز
من الناحية التاريخية،
واجهت صعوبة في العمل في البرد، حيث تعمل معظمها بكفاءة منخفضة حوالي 4 درجات مئوية، وتفشل عند حوالي -15 درجة مئوية. ولكن الآن، مع التحسينات في مضخاتهم، يقول مصنعو مضخات الحرارة أن لديهم التكنولوجيا
لِتدفئة المنازل بنفس الكفاءة في البرد القارس
كما يفعلون في درجات الحرارة الشتوية المعتدلة. تعمل مضخات الحرارة
نقل وسحب السوائل التي لها نقطة غليان منخفضة جدًا. المضخة هي العنصر الذي يرفع درجة حرارة و ضغط السوائل المتبخرة، لذا فإن التحسينات في سرعة محرك المضخة وتوقيت حقن المزيد من البخار جعلت مضخات الحرارة أكثر كفاءة في درجات الحرارة الباردة. تُنظّم وزارة الطاقة الأمريكية بالشراكة مع كندا الطبيعية تحدي
تكنولوجيا مضخات الحرارة في المناخات الباردة
، حيثُ يختبر ثمانية مُصنّعون لأجهزة ضخ الحرارة أدائهم الأقصى، حتى عند درجة حرارة -15 درجة مئوية.
]]>جامعة تينيسي التقنية
]>
تساعد أجهزة إنترنت الأشياء المزارعين على فهم الصورة الكبيرة لما يجري على أرضهم من خلال قياس إحداثيات GPS ومستويات الرطوبة ودرجات الحرارة والحموضة والمغذيات، وغيرها الكثير. المشكلة تكمن في توفير الطاقة الكافية لتلك المستشعرات المنتشرة. ولكن ماذا لو استخدمنا شيئًا يربط جميع الأجهزة بالفعل؟ بالتأكيد،
التربة
. الباحثون في
جامعة تينيسي التقنية
صمم الباحثون طريقة لنقل الطاقة عبر الأرض. وقد نقلت شبكة الاختبار التي تبلغ مساحتها 2 فدان الطاقة بتردد 60 هرتز، مع استهلاك قدره 0.1 كيلوواط ساعة فقط يوميًا. ولو دفعوا أسعار البيع بالتجزئة لهذه الطاقة، لكلفتهم ذلك أكثر بقليل من فلس واحد يوميًا.
إيب كاربن
هي شركة ناشئة مقرها كاليفورنيا، مستعدة لبدء إزالة مئات الأطنان من ثاني أكسيد الكربون من الجو. ويمثل مصنع إزالة ثاني أكسيد الكربون لديهم في بورت أنجلز، واشنطن، المسمى مشروع ماكوما.
سيتم استخدام عملية كهروكيميائية لفصل مياه البحر إلى أجزاء حمضية وقاعدية. سيتم معالجة التيار الحمضي أو نقله خارجًا، وسيتم إطلاق التيار القاعدي في المحيط. وهناك، سيمتزج مع ثاني أكسيد الكربون لإنشاء بيكربونات، وهي طريقة مستقرة لتخزين الكربون. وبينما يلتقط المشروع ويخزن ثاني أكسيد الكربون من المحيط، سيتمكن المحيط من سحب المزيد من ثاني أكسيد الكربون من الهواء. وعلى الرغم من شك العديد من علماء المحيطات في مشاريع الهندسة الجيولوجية البحرية مثل هذا المشروع، فقد طورت وزارة الطاقة الأمريكية برنامجًا بقيمة 100 مليون دولار أمريكي برنامج Carbon Shot الذي سيمول إزالة ثاني أكسيد الكربون وتخزينه، بما في ذلك في خزانات المحيط.
لويجي أفانتاجياتو
من الأطنان من ألواح الطاقة الشمسية ستصل إلى نهاية عمرها المفيد في عام 2025. فهي تحتوي على السيليكون والفضة والنحاس – وهي مواد ذات قيمة عالية لكنها صعبة الاستخراج من الأجهزة. تُعَدّ أفضل العمليات الحالية لإعادة تدوير ألواح الطاقة الشمسية
قادرة على استعادة 90 بالمائة من هذه المعادن، لكنها مكلفة وغالبًا ما تستخدم مواد كيميائية سامة. الشركة الناشئة 9-Tech
لديها عملية إعادة تدوير تستطيع استعادة ما يصل إلى 90 بالمائة
من المواد دون استخدام مواد كيميائية سامة أو إطلاق ملوثات في البيئة. يعمل العمال في مصنع 9-تيك التجريبي على إزالة الإطار الألومنيوم وصندوق الوصلات والزجاج المقسى من الألواح الشمسية يدويًا. ثم تُغذّى المواد المتبقية في فرن عند درجة حرارة 400 درجة مئوية، ويتم التقاط الملوثات المنبعثة بفلتر. مجموعة من المصفاة تفصل الزجاج والسيليكون، ثم يُرسل السيليكون إلى حمام حمضي حيث الموجات فوق الصوتية تُفصلُه عن الفضة المُلحقة به. هذه العملية مكلفة، لكن المواد المُستردّة عالية الجودة، مما من شأنه أن يساعد في تعويض التكلفة، بحسب مؤسسي الشركة الناشئة.
مكيبيلو
إيان ماكاي
يعرض مستقبلًا محتملًا حيث نستخدم
مصفوفات موجات ميكروية بحجم الملاعب
لنقل الطاقة إلى هوائيات على متن الطائرات. يمكن لهذه الموجات الميكروية اختراق السحب دون إلحاق الضرر بالركاب، على الرغم من أنها ستسخن الهواء بشكل كبير، مما قد يضر بالطيور المجاورة. وعلى الرغم من عدم وجود أي شيء مشابه تم تجربته من قبل، إلا أن التحسينات التكنولوجية تشير إلى أن هذا قد يكون ممكنًا، بما في ذلك شركة ناشئة في كاليفورنيا تهدف إلى استخدام مصفوفات متزامنة
لنقل الطاقة الشمسية من الأقمار الصناعية إلى الأرض
. وحتى مع وجود عقبات تكنولوجية ضخمة وربما قضايا تنظيمية، فإن هذا التجربة الفكرية تستحق النظر، لأن الخيارات الأقل غرابة لتحقيق إزالة الكربون من صناعة الطيران
.
Climeworks
، وهي شركة سويسرية مقرها زيورخ، تقول إن تقنيتها الجديدة لـ
إزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء
(DAC) ستزيل ملايين الأطنان من ثاني أكسيد الكربون بحلول نهاية العقد. وسيسحب منشأتهم
في نهاية المطاف 36,000 طن من ثاني أكسيد الكربون
2
من الهواء كل عام. تعتمد تقنيتهم
الجديدة لـ إزالة ثاني أكسيد الكربون من الهواء
على مادة امتصاص جديدة (المادة التي تمتص ثاني أكسيد الكربون) مع هندسة تم تعديلها لتعرض مساحة سطح أكبر للهواء، مما يسمح باحتجاز ضعف كمية ثاني أكسيد الكربون
2
سيتسبب التصميم الجديد في تعديل هيكل وحدات جمعهم من رفوف ثلاثية الطبقات إلى تصميم مكعب الشكل، مع أربعة جدران من المجمعات المحيطة بعمود مركزي. سيتم استخدامها في
، وهو مشروع ممول من قبل وزارة الطاقة الأمريكية لإنشاء أول مركز لإزالة ثاني أكسيد الكربون بمليون طن في الولايات المتحدة.
ألفريد هيكس/NREL
مصممة لتدوم طويلًا. ولتحمل الأحوال الجوية القاسية، ودرجات الحرارة المتغيرة، وتآكل عقود من الاستخدام، تحتاج إلى ختم محكم على
المواد. معظم المصنعين يصنعون هذا الختم بإضافة طبقات بوليمر لاصقة بين لوحي الزجاج. لكن هذه البوليمرات تصبح صعبة للغاية إزالتها عند
عمر لوحة الطاقة الشمسية. وقد وجد الباحثون في مختبر الطاقة المتجددة الوطني الأمريكي
طريقة لدمج الزجاج بدون بوليمر،
باستخدام الليزر ذو النبضات الفمتوثانية
. يغير هذا الشعاع المكثف من الفوتونات من امتصاص الضوء للزجاج، مُنتجًا بلازما صغيرة من ذرات الزجاج المُيونية التي تذيب صفائح الزجاج معًا. تُنتج هذه الطريقة الجديدة ألواح طاقة شمسية تدوم لفترة أطول وسهلة إعادة تدويرها.
مُختبر بيانات مُستدامة في جامعة نانيانگ التقنية
هي مستهلكة كبيرة للطاقة، خاصةً في المناخات الحارة. لكن الباحثين في سنغافورة يجربون الآن طرقًا
. تعاون أكثر من 20 شركة تكنولوجيا وجامعات ووكالات حكومية معًا على
مُختبر بيانات مُستدامة في المناطق الاستوائية
. وهم يُجرّبون نظامًا جديدًا
، حيث تُنشئ غشاء ميكروي مسامي مقاوم للماء مُبادل حراري سائل-هواء يُبرد الماء. هذا النظام أكثر فعالية في البيئات الحارة والرطبة لأنه يُنتج ماءً باردًا بدلًا من هواء بارد. سوف يجرّب الباحثون أيضًا نموذجًا أوليًا
لمُبادل حراري وكُتلي مغطّى بمادة مُجففة
مُغطاة بمادة مُجففة تمتص بخار الماء من الهواء العابر فوقها، مما يُجفف الهواء لتجفيف مركز البيانات. في المستقبل، يأملون في إحضار هذه التقنيات الموفرة للطاقة إلى مراكز البيانات الاستوائية في جميع أنحاء العالم.
مقالات من موقعك
مقالات ذات صلة حول الويب
المصدر: المصدر