منظومة مبتكرة لإنتاج الماء والكهرباء ووقود الهيدروجين

أفادت وکالة آنا الإخباریة، ابتكر باحثون في جامعة بطرسبورغ التقنية منظومة متكاملة تجمع بين إنتاج الكهرباء والمياه العذبة ووقود الهيدروجين الصديق للبيئة، بالاعتماد على نظام مصمم للعمل بصورة مستقلة وبكفاءة لا ترتبط بتقلبات الطقس.

ووفقاً لما نشرته مجلة Progress in Energy، يمكن أن توفر المنظومة الجديدة وسيلة أقل كلفة لإنتاج الهيدروجين، في وقت لا تزال فيه كلفة الوقود وعدم استقرار عمليات إنتاجه من أبرز العقبات أمام التوسع في استخدام مصادر الطاقة النظيفة.

وقالت الدكتورة يكاتيرينا سوكولوفا، الأستاذة المشاركة في كلية الطاقة النووية والحرارية، إن العديد من مشاريع إنتاج الهيدروجين النظيف تعتمد على الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، وهما مصدران يتأثران بالظروف الجوية.

وأوضحت أن إنتاج الهيدروجين عبر التحليل الكهربائي يحتاج أيضاً إلى كميات كبيرة من المياه العذبة، الأمر الذي يمثل تحدياً إضافياً، لا سيما في المناطق التي تعاني أساساً من شح موارد مياه الشرب.

ويقترح العلماء نموذجاً جديداً يهدف إلى تقليل الاعتماد على الموارد الخارجية، ويعتمد على مفاعل معياري صغير يستخدم ثاني أكسيد الكربون في حالته فوق الحرجة، وهي حالة تمتلك خصائص مشتركة بين السوائل والغازات.

ودرس الباحثون سيناريوهين لتشغيل المنظومة؛ يعتمد الأول على الاكتفاء الذاتي الكامل، بحيث تؤمّن الوحدة احتياجاتها من المياه، بينما يقوم السيناريو الثاني على إنتاج المياه المحلاة وطرحها كمنتج مستقل يمكن تسويقه.

الاستفادة من الحرارة في أكثر من مرحلة

ويقوم المبدأ الرئيسي للمنظومة على إعادة استخدام الحرارة الناتجة عن المفاعل في عدة مراحل، بهدف تحقيق أعلى استفادة ممكنة من الطاقة.

ففي المرحلة الأولى، تُستخدم الحرارة لإنتاج الكهرباء، ثم يُستفاد من الطاقة الحرارية المتبقية في إنتاج الهيدروجين من المياه النقية. ويمكن توظيف ما يتبقى من الحرارة، عند الحاجة، في تحلية مياه البحر.

وبحسب النموذج المقترح، لا تتطلب المنظومة مساحة كبيرة نظراً إلى صغر حجم المفاعل، كما يمكنها توفير احتياجاتها من المياه من خلال التحلية، ما يقلل اعتمادها على مصادر المياه الخارجية.

وتشير التقديرات الأولية إلى أن سعر إنتاج الهيدروجين قد يبدأ من نحو 2.93 دولار للكيلوغرام، مقارنة بنحو 6 دولارات للكيلوغرام في بعض عمليات الإنتاج الحالية، ما قد يوفر سعراً أكثر استقراراً وقابلية للتنبؤ للهيدروجين والكهرباء على المدى الطويل.

وأكدت سوكولوفا أن المفاعل المستخدم في هذا النموذج لم يصل بعد إلى مرحلة الإنتاج التجاري، مشيرة إلى أن تطوير منظومات إنتاج الهيدروجين يمكن أن يبدأ فور جاهزية هذه التقنية للتطبيق العملي، وفقاً لاحتياجات المناطق الراغبة في إنشاء مثل هذه المجمعات.