تخيل.. يمكن توليد الطاقة من ملابسك أو الطريق الذي تسير عليه أو المباني و السيارات وأمواج البحر

تخيل هذا: الملابس التي تشحن ساعتك الذكية خلال المشي، والمباني التي تهتز بفعل الرياح وتزود الأنوار بالطاقة، والطريق الذي يستخرج الطاقة من الاحتكاك الناتج عن السيارات المتحركة، والهياكل المرنة التي تغير شكل أمواج المحيط لتوليد كهرباء نظيفة للمجتمعات حول العالم.

إنه ليس خيال علمي، في يوم من الأيام، يمكننا تسخير مصادر الطاقة التي تحدث بشكل طبيعي بفضل مجال التكنولوجيا الوليدة الذي حصل للتو على براءة اختراعه الأولى: تقنيات محول الطاقة المدمجة الموزعة (أو DEEC-Tec ، المعروف اختصارًا باسم deck-tech).

البراءة الأولى للاختراع

البراءة الأولى للاختراع مخصصة بشكل خاص للتطبيقات في الطاقة البحرية المتجددة – الطاقة النظيفة المتولدة من أمواج المحيطات والأنهار والتيارات والمد والجزر.

ولكن يمكن لـ DEEC-Tec في النهاية تحويل مصادر الطاقة اليومية، بما في ذلك جميع الحركات الفيزيائية تقريبًا أو تغيرات الشكل الديناميكي، إلى كهرباء أو أشكال أخرى من الطاقة القابلة للاستخدام.

قال بليك بورين، كبير المهندسين في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) والمخترع الرئيس في براءة الاختراع إلى جانب جوشيم ويبر، كبير المهندسين في برنامَج الطاقة المائية:”إن مجال DEEC-Tec له أرجل ويتزايد”، قد يكون لدى DEEC-Tec أرجل للانتقال إلى المباني والملابس والطرق، لكنها بدأت في المحيط، واضاف بورين: “تُظهر براءة الاختراع أننا نكتسب زخماً في مجال مثمر من الأبحاث”.

إذن كيف يعمل مجال DEEC-Tec الواعد هذا بالفعل؟

تخيل ثعبان البحر، يمكن لهذا الثعبان السباحة بفضل الشراكة المعقدة بين العديد من خلايا العضلات المرنة.

في مجال DEEC-Tec ، تعمل محولات الطاقة الفردية معًا، مثل خلايا العضلات، لإنشاء بنية أكبر، تشبه إلى حد بعيد ثعبان البحر. تستخدم معظم الأجهزة مولدًا واحدًا لتحويل طاقة المحيطات إلى مصادر طاقة قابلة للاستخدام ونظيفة ومتجددة، بما في ذلك الكهرباء.، لكن DEEC-Tec تكدس العديد من المحولات الصغيرة لتشكيل محول طاقة أكبر وأكثر مرونة في كثير من الأحيان.

قال بورين: “يمنح DEEC-Tec الباحثين والمطورين طريقة جديدة تمامًا للتفكير حول كيفية تحويل الطاقة البحرية من أمواج المحيطات والمد والجزر والتيارات إلى أشكال أكثر قابلية للاستخدام من الطاقة، مثل الكهرباء”.

مجتمعة، يمكن لمحولات الطاقة الصغيرة هذه أن تشكل أساس الأقمشة، والحواجز، والهياكل الداعمة، وأكثر من ذلك، وبناء مجموعة من هياكل تحويل الطاقة القائمة على DEEC-Tec.

على سبيل المثال، يمكن أن تبدو محولات طاقة الأمواج المستندة إلى DEEC-Tec مثل البالونات التي تتقلص وتتوسع، أو الأفاعي المتموجة، أو المجاذيف التي تلتف وتنحني لتسخير طاقة أمواج المحيط.

يمكن أن تأتي هذه البالونات والثعابين والمجاذيف القابلة للتكيف بفوائد كبيرة أيضًا، يمكن لمحولات طاقة الأمواج المرنة، والمعروفة أيضًا باسم flexWECs ، تسخير وتحويل الموجات إلى طاقة قابلة للاستخدام في جميع أنحاء هيكلها بالكامل،لذلك، بغض النظر عن مكان أو كيفية تفاعل طاقة الأمواج مع بنية الجهاز، ستكون محولات الطاقة موجودة لتحويل تلك الموجة إلى طاقة.

تجنب تراكم قوى أمواج المحيط

نظرًا لأن flexWECs لا تركز طاقة أمواج المحيط في محول طاقة فردي (مثل مولد دوار وحيد أو أسطوانة مكبس هيدروليكي) أو نظام نقل طاقة واحد (مثل عمود محرك أو علبة تروس)، فإنها تتجنب تراكم قوى أمواج المحيط التي يمكن أن تغلق أو تلف الجهاز.

غالبًا ما تستخدم محولات طاقة الأمواج الأخرى إطارات فولاذية كبيرة لحماية أجسامها الصلبة من قُوَى المحيط، ولكن هذه الإطارات يمكن أن تكون باهظة الثمن وثقيلة، بدلاً من ذلك، يمكن أن تتماشى flexWECs مع التدفق.

يمكن أن تمكن إطارات FlexWEC أيضًا من تسخير الطاقة من نطاق أوسع بكثير من مواقع المحيطات وترددات طاقة الأمواج.

قال بورين: “في يوم من الأيام، يمكن أن تكون هناك مزارع طاقة بحرية متجددة قائمة على DEEC-Tec قبالة السواحل مع هذه الأنواع من محولات طاقة الأمواج التي من المحتمل أن تزود المجتمعات الساحلية أو شبكة المرافق العامة بالطاقة”.

التكلفة المرتفعة 

تعد التكاليف المرتفعة إحدى العقبات الرئيسية الأخيرة التي يجب على صناعة الطاقة البحرية المزدهرة التغلب عليها لبدء تشغيل هذه المجتمعات.

ويمكن أن توفر النماذج الأولية المرنة لـ DEEC-Tec طريقة فعالة من حيث التكلفة بشكل خاص لتسخير طاقة الأمواج. نظرًا لأن flexWECs تستضيف أكثر من محول طاقة واحد، فقد تتطلب عددًا أقل من رحلات الصيانة؛ إذا كانت مجموعة صغيرة فقط من المحولات الصغيرة تتطلب الإصلاح ، فيمكن لجميع المحولات الأخرى الاستمرار في العمل.

يمكن أيضًا بناء FlexWEC بمواد أكثر استدامة وفعالية من حيث التكلفة، مما يجعل تركيبها والتحكم فيها أسهل بمجرد خروجها في المحيط ، قد يعني التحكم الأكبر زيادة إنتاج الطاقة ، مما يسمح للمشغلين بالتكيف مع ظروف المحيط المتغيرة لتسخير أكبر قدر من الطاقة المحتملة.

نظرًا لأن مجال DEEC-Tec لا يزال جديدًا نسبيًا، يعمل  بورين وفريقه بجد لاستكشاف كيف يمكن لهذه التقنيات أن تخلق جيلًا جديدًا من أجهزة الطاقة البحرية أو مواد أخرى لتوليد الطاقة. وكانت براءة اختراع بورين الأخيرة بمثابة دفعة كبيرة نحو مستقبل DEEC-Tec.

قال بورين: “تمنح براءة الاختراع مزيدًا من المصداقية لما يمكن أن تصبح عليه شركة DEEC-Tec”، “الآن، لدينا مؤسسة حاصلة على براءة اختراع لتطوير وتعزيز DEEC-Tec داخل NREL ومع المتعاونين الخارجيين والصناعة.”