دراسة تبشر باستخدام رمال السيليكا العمانية في تخزين الطاقة للهيدروجين الأخضر
Image Source: PGE
أكدت دراسة رئيسية بقيادة علماء عمانيون على إمكانية استفادة سلطنة عمان من وفرة رمال السيليكا عالية الجودة لتخزين الطاقة الحرارية بتكلفة تنافسية – وهو شرط أساسي لإنتاج الهيدروجين الأخضر والأمونيا الخضراء على نطاق واسع في البلاد.
يأتي نشر الدراسة بعنوان “رمل السيليكا كوسيلة لتخزين الطاقة الحرارية لمحطات إنتاج الهيدروجين والأمونيا المتجددة” في الوقت الذي تستعد فيه عمان لبدء تحول تاريخي نحو إنتاج وتصدير الطاقة النظيفة. وتتوقع محفظة مشاريع الطاقة النظيفة المقرر تنفيذها في العقد المقبل استثمارات بقيمة 50 مليار دولار تقريبًا لتحقيق إنتاج مليون طن سنويًا من الهيدروجين الأخضر بحلول عام 2030.
شارك الباحثان المقيمين في مسقط ناصر الرضيقي (طالب دكتوراه في معهد ماليزيا واليابان للتكنولوجيا الدولية) ومريم جده في الدراسة، بدعم من بينغ ين ليو، الأستاذ المساعد في معهد ماليزيا واليابان للتكنولوجيا الدولية. ركزت الدراسة على إمكانية استخدام رمال السيليكا – وهي مادة وفيرة ومستقرة حرارياً ومنخفضة التكلفة – لتخزين الطاقة الحرارية عند درجات حرارة تصل إلى 1200 درجة مئوية.
تتميز هذه التقنية بفاعليتها في معالجة تحديات التذبذب المرتبطة بالطاقة المتجددة. وبالتالي، بعد غروب الشمس على سبيل المثال، عندما لا يكون من الممكن تسخير الطاقة الشمسية، يمكن تفريغ الحرارة المخزنة في رمال السيليكا وتحويلها إلى كهرباء عن طريق تشغيل نظام طاقة كهربائية، كما تشير الورقة البحثية.
وفقًا للباحثين، يمكن أن يكون تخزين الطاقة الحرارية القائم على رمال السيليكا مفيدًا بشكل خاص لعمان. تُبيّن الدراسة أن رمال السيليكا في سلطنة عمان شديدة النقاء، وهي تركيبة أثبت مختبر الطاقة المتجددة الوطني (NREL) [الذي يتبع وزارة الطاقة الأمريكية] أنها تمتلك خصائص حرارية مثالية لاستخدامها كنظام لتخزين الطاقة الحرارية. كما اقترح NREL مفهوم مستقل لتخزين الطاقة الحرارية باستخدام الرمال، والذي يوفر سعات تخزين كبيرة وساعات تفريغ أطول وتكلفة ضئيلة مقارنة بتقنيات تخزين الطاقة التجارية الأخرى.
وجدت محاكاة أجراها الباحثون أن نظام تخزين الطاقة الحرارية القائم على رمال السيليكا يوفر مزايا اقتصادية أكبر بكثير مقارنة ببطاريات الليثيوم التجارية في الحفاظ على تشغيل مصنع إنتاج الأمونيا الخضراء الذي يعمل بالطاقة الشمسية بقدرة 500 ميجاوات طوال اليوم في الدقم.
تظهر النتائج أن استخدام رمال السيليكا كنظام لتخزين الطاقة الحرارية أدى إلى خفض كبير في تكلفة إنتاج وحدة الهيدروجين الأخضر والأمونيا الخضراء بنسبة 59% و 48% على التوالي، مقارنة باستخدام بطاريات الليثيوم أيون، حيث انخفضت تكاليف الهيدروجين الأخضر والأمونيا الخضراء المعمرة إلى 0.60 دولار أمريكي / كجم هيدروجين و 0.16 دولار أمريكي / كجم أمونيا.
واختتمت الورقة البحثية بالقول، إن نظام تخزين الطاقة الحرارية باستخدام الرمال يمثل حلا واعدا لتخزين الطاقة المتجددة المتقطعة. إن التكلفة المنخفضة والوفرة التي يوفرها نظام تخزين الطاقة الحرارية باستخدام الرمال ستساهم في زيادة مشاريع الطاقة المتجددة، مما يؤدي إلى خفض تكاليف الطاقة النظيفة والمنتجات القائمة على الطاقة المتجددة.
