باحثون يريدون الجمع بين التكنولوجيا القديمة والطاقة النظيفة لتوفير أكثر من تريليون دولار على مستوى العالم

لكن عندما لا تكون الشمس مشرقة أو لا تهب الرياح، فإن هذه يحتاج المصنعون إلى الاعتماد على الطاقة المخزنة. والبطاريات هي أحد الخيارات، لكن بعض العلماء يعتقدون أن تقنية قديمة، وهي الطوب الحراري، تشكل حلاً أرخص وأسهل.

الطوب الحراري رخيص وفعال

إذا كان لديك مدفأة من الطوب، فقد تلاحظ أن الطوب يظل دافئًا لفترة من الوقت بعد انطفاء النار.

لقد استخدم الناس الطوب للمساعدة في الحفاظ على سخونة الأفران منذ العصر البرونزي. وحتى الشركات الصناعية الحديثة تستخدم الطوب الحراري في العمليات اليومية.

يقومون برص الطوب في صفوف طويلة، ثم يقومون بتسخينه إلى درجات حرارة عالية للغاية، ثم ينفخون الهواء عبر قنوات لتسخير الحرارة لصهر الزجاج أو المعدن، على سبيل المثال.

يؤدي تسخين الطوب إلى انبعاثات الكربون لأن المصنعين عادة ما يحرقون الوقود الأحفوري للقيام بذلك.

ومع ذلك، تعتقد بعض الشركات الجديدة أنها توصلت إلى كيفية استخدام الكهرباء من الشبكة لتسخين الطوب بدلاً من ذلك.

تصنع شركة Electrified Thermal Solutions وشركات أخرى الطوب الحراري الموصل للكهرباء.

“الطوب الحراري العادي عبارة عن عازل مثل المطاط. وقال تشارلز فورسبيرج، أستاذ معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومستشار الشركة، إن “الكهرباء لا تمر من خلالها”.

ومع ذلك، عندما تضيف المركبات مثل الكروم وأكسيد النيكل تجعل الطوب الحراري موصلًا للكهرباء.

وقال فورسبيرج إن هذه الطوب الموصل تعمل بشكل مشابه للفرن الكهربائي، إلا أن الطوب الحراري يمكنه التعامل مع الحرارة التي قد تذيب أسلاك الفرن.

وقال “إنها طريقة لتسخين الطوب الحراري إلى درجة حرارة شديدة السخونة”. ويمكن أن تصل درجة الحرارة إلى 3270 درجة فهرنهايت، وهي درجة حرارة أعلى من كافية لإذابة الفولاذ، حسبما ذكرت صحيفة بوسطن جلوب.

وبدلاً من تخزين الكهرباء مثل البطاريات، فإن الطوب يخزن الحرارة. وعلى سبيل المثال، يمكن لمصنع الصلب أن يأخذ الكهرباء من الشبكة. وسوف يعمل التيار الكهربائي العالي على تسخين الأكاسيد داخل الطوب الحراري، وسوف يحتفظ الطوب بالحرارة، والتي يمكن للمصنع استخدامها بعد ذلك لصهر المعدن.

بالطبع، لا تزال هناك مشكلة أن الكهرباء من الشبكة تأتي في كثير من الأحيان من الوقود الأحفوري. ولكن في نهاية المطاف، ومع زيادة الطاقة المتجددة التي تغذي الشبكة، فإن هذا قد يساعد الشركات المصنعة الكبرى على الحد بشكل كبير من انبعاثات الكربون، كما يوفر الكثير من المال.

وفي دراسة نشرتها مجلة الأكاديمية الوطنية للعلوم، قدر مارك جاكوبسون، أستاذ في جامعة ستانفورد، أن تحويل 149 دولة بالكامل إلى الطاقة المتجددة بحلول عام 2050 سيكلف نحو 59 تريليون دولار. واستخدم هو وزملاؤه نماذج حاسوبية لفحص خيارين: الأول يعتمد على استخدام الصناعات للطوب الحراري، والثاني يعتمد على تقنيات مثل الأفران الكهربائية والغلايات وتخزين الطاقة في البطاريات.

وأوضح لموقع “بيزنس إنسايدر” أن استخدام الطوب الحراري وفر أكثر من 1.2 تريليون دولار على مستوى العالم.

وقال جاكوبسون إن التوفير يأتي جزئياً من التكلفة الرخيصة للطوب، والتي تبلغ نحو عُشر سعر بطاريات التخزين التقليدية. وأضاف: “عندما نستخدم الطوب الحراري، فإننا نخفض تكلفة البطاريات لأننا نحتاج إلى عدد أقل من البطاريات”.

إجراء تغييرات صغيرة لتحقيق وفورات كبيرة في الانبعاثات

وقال فورسبيرج إن المستخدمين الأوائل للطوب الحراري الموصل للكهرباء ربما ما زالوا يستخدمون الغاز الطبيعي أو النفط إذا نفدت الحرارة المخزنة لديهم.

وقال “في يوم من الأيام في المستقبل، قد يصبح كل شيء يعتمد على الكهرباء، ولكن توقعاتي هي أنه في الأمد القريب، فإن معظم الأشخاص الذين يحتاجون إلى التدفئة بدرجة حرارة عالية سوف يشترون موقد غاز رخيص الثمن”.

كما أن تركيب هذه الطوب الحراري الجديد سوف يستغرق بعض الوقت. ويقول جاكوبسون إن أول من يتبنى هذه الفكرة قد يكون الشركات التي تحتاج إلى استبدال معداتها أو الشركات الجديدة التي تبدأ من الصفر. ولكن بمجرد أن تفعل ذلك، “أعتقد أنها سوف تجد أنها أكثر فائدة في الواقع”.

تعمل شركة Electrified Thermal Solutions على أحد تطبيقاتها الصناعية الأولى، وهو استبدال الغلايات الغازية في مصنع كيميائي في كنتاكي.

وقد قامت شركة أخرى تدعى روندو بتثبيت تقنيتها في شركة للوقود الحيوي في كاليفورنيا. وتقول روندو إن نظامها يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ويخفض تكلفة الطاقة لأنه يتطلب كهرباء أقل من وقود الهيدروجين.

وقال جاكوبسون إن وجود عدد قليل من المشاريع النموذجية الناجحة قد يساعد في تغيير بعض الآراء في الصناعات الأخرى.

وقال فورسبيرج إن إحدى أكبر فوائد تكنولوجيا الطوب الحراري الحديثة هي أنها تعمل على تحديث العمليات التي تطبقها العديد من الصناعات. وأضاف: “الهدف هو الحد الأدنى من التغيير. إذا كنت تريد إحداث ثورة في التكنولوجيا، فلا تغير أي شيء لا يتعين عليك تغييره”.