أرضيات جديدة وغريبة تولد الطاقة من خطواتك – مترجم

بقلم: بيتر ريجيك
ترجمة: ابراهيم عبدالله العلو

يتطلب طريق الطاقة المتجددة خطوة في كل مرة.

حسناً. إنه حقيقة يحتاج للكثير من الخطى.

يعتقد البحاثة في جامعة ويسكونسون ومختبر منتجات الغابة في ماديسون ان بإمكانهم استغلال الطاقة الميكانيكية التي يولدها مشي الافراد على الأرض باستخدام مركب شائع من مكونات الأرضيات.

تستخدم الفكرة ألياف سيليلوزية نانوية معالجة كيميائياً في عجينة الخشب تولد شحنة كهربائية عند اتصالها بألياف نانوية غير معالجة.

يقول الدكتور زو دونج وانج أستاذ علم المواد والهندسة في جامعة ويسكونسون في مدينة ماديسون” كنا نبحث على الدوام عن تقانة اقتصادية قابلة للتطبيق على نطاق واسع تحصد الطاقة الميكانيكية من البيئة بشكل ناجع وفعال.”

يتحدث وانج عن تقانة قيد التطوير منذ عامين تسمى مولد الكهرباء النانوي الاحتكاكي Triboelectric nanogenerator(TENG).

تشبه كهرباء الاحتكاك الظاهرة التي تولد الكهرباء الساكنة على الملابس.

يتم في هذا المولد تركيب مادتين لكل منهما مقدرة مختلفة على جذب الالكترونات في الأرضيات. وتعالج المواد كيميائياً بحيث تصبح أشد جذباً للإلكترونات أو نفوراً منها. عندما يقف الفرد على الأرض تتصل المواد وتسري الشحنة الكهربائية بينهما وعندما ينفصل الاتصال-عند رفع القدم عن الارض – تتدفق الشحنة بالعكس عبر دارة خارجية.

تناسب هذه الأرضيات (المولدة للطاقة) في المناطق ذات كثافة الأفراد المرورية العالية مثل مراكز التسوق ومحطات قطارات الأنفاق والملاعب الرياضية. يقول وانج ان الملعب الممتلئ بـ 80000 متفرج قد يولد كهرباء تشغل 100 مصباح انارة ملاعب شديدة السطوع عند كل ضغطة قدم.

هناك محاولات وتقانات أخرى في هذا الحقل الذي يسميه وانج حصاد الطاقة من الطرقات. وعلى سبيل المثال تقوم أجهزة كهربيضغطية (كهربية اجهادية) Piezoelectric بحصاد طاقة الذبذبات لحركة السير باستخدام كريستال كهربي اجهادي موضوع تحت طبقة الاسفلت.

ينثني هذا الكريستال قليلاً عندما تسير المركبة على الطريق مما يولد تياراً كهربائياً. استخدمت هذه التقانة في اليابان وفلسطين ولكن المواد البلورية المستخدمة في تصنيع الجهاز ثمينة وسامة.

يقول وانج:” اعتماداً على مفهوم كهرباء الاحتكاك يكون اختيار المادة أعرض بكثير. ونستطيع استخدام الكثير من المواد الرخيصة والصديقة للبيئة وحتى المواد القابلة للتحلل.” ويضيف ان كلفة ادخال هذه التقانة ستزيد سعر تجهيز الأرضيات بنسبة 20%. يقوم وانج حالياً بتطوير نموذج أولي ويعتقد انه يمكن استخدام التقانة في عدة انواع من الارضيات وان عمر التجهيز سيتخطى عمر الأرضية ذاتها.

الطريق الأقل ارتياداً The Road Less Traveled 

تعبد الابتكارات التي تستخدم مورد متجدد أكثر شيوعاً –الطاقة الشمسية –الطريق أمام توليد الطاقة على مستوى البلاد كلها. وقد تصبح الطرقات المنبسطة يوماً ما مفروشة بالذهب – أشعة الشمس – إذا حولت الدول طرقاتها إلى سلاسل من الالواح الشمسية القوية.

شيدت هولندا أول طريق شمسي – وهو في الحقيقة مسرب دراجات هوائية إذا أخذنا بعين الاعتبار حب الهولنديين للدراجات –في عام 2014وهو طريق متواضع بطول 90 متر. يتألف الطريق الشمسي الهولندي من وحدات modules اسمنتية ذات طبقة علوية من الزجاج المقسى و يتوضع تحت الزجاج خلايا شمسية سيليكونية بلورية. أعلنت الشركة الهولندية في شهر مارس الماضي عن خططها لتنفيذ مشروع آخر في كاليفورنيا.

أعلنت فرنسا في وقت سابق من هذا العام عن نيتها لتجهيز 1000 كيلومتر من الطرقات الشمسية خلال السنوات الخمس القادمة. ستقوم شركة كولاس COLAS بتنفيذ المشروع الفرنسي وأطلقت على الطريق الشمسي اسم طريق واط Wattway. تقدر شركة كولاس ان كل كيلومتر من الطريق سيولد طاقة تكفي لـ 5000 شخص وهذا يعني ان المشروع سيولد عند اكتماله طاقة كهربائية تسد احتياجات خمسة ملايين انسان.

تتألف بنية طريق واط الأرضية من “ألواح كهرضوئية photovolatic شديدة المقاومة يمكن تركيبها على كافة أنواع الطرق وترتبط بمعدات وشبكات كهربائية. وتقول كولاس ان طريق واط سيوفر الانارة في الاماكن العامة واشارات المرور واللوحات في المدن والاماكن النائية بالإضافة إلى محطات لشحن السيارات الكهربائية.

تعد شركة سولار رود وايز Solar Roadways في الولايات المتحدة بحل لا يعتمد على شبكة الكهرباء الوطنية. قامت الشركة بجمع أكثر من مليوني دولار وتلقت عدة هبات من وزارة النقل. تتألف الواح سولار رود وايز من زجاج مقسى تم تصنيعه بحيث يوفر احتكاك التصاقي للمركبات والمارة ويتحمل أوزاناً تصل إلى 250000 رطل. تتألف كل وحدة من لوحين زجاجين علوي وسفلي ومكونات أخرى متوضعة بينهما مثل الخلايا الشمسية والصمامات الثنائية الباعثة للضوء. وبحسب تقديرات شركة سولار رود وايز فإن شبكة الطرق الوطنية ستتمكن من توليد كهرباء تفوق احتياج امريكا بثلاثة أضعاف أو ما يكفي حاجة العالم بأكمله فيما لو تحولت إلى مثل تلك الالواح الشمسية.

ولكن لسوء الحظ عانت الشركة من بعض مطبات الطريق خلال تنفيذ مشروعها التجريبي الاول في مركزها بمدينة ساند بوينت بولاية ايداهو هذا العام.

تركزت المشكلة في آلة تصفيح استخدمت في عملية التصنيع لجعل الالواح السداسية الشكل مقاومة للظروف الجوية. إذ تعطل اثنان من المكونات في الالة مما سبب حالات فوضوية مختلفة في الالواح بحسب تدوينة الشركة.

تعرضت بعض الالواح لعطل في الخلايا الشمسية وتلفت الاضواء في بعضها الآخر وتعطلت أنظمة التسخين التي تبقيها خالية من الثلج والجليد.

يقول الطاقم المؤسس المكون من زوج وزوجة سكوت وجولي برسو ان العطل ما هو إلا انعطافة مؤقتة قبل بناء مستقبل أخضر للكوكب.

لا شك ان هذه الشركات تستند على أرضية قوية قبل ان تبدأ فصلاً جديداً ومثيراً في الطاقة المتجددة سواء كانت تلك الطاقة ذبذبات الأفراد أو قوة الشمس.