عصر حديدي جديد؟ اكتشف العلماء أداة محتملة لتغيير قواعد اللعبة فيما يتعلق بالطاقة النظيفة

يستكشف العلماء كيف يمكن لمسحوق الحديد أن يحول تخزين الطاقة المتجددة ونقلها مع إعطاء محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم القديمة غرضًا جديدًا.

يمكن لمسحوق الحديد أن يساعد في تحويل محطات توليد الطاقة القديمة التي تعمل بالفحم إلى مصدر للكهرباء المحايدة للمناخ، وفقًا لدراسة جديدة أجراها معهد الطاقة العالمي معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT). ووجد الباحثون أن هذا الوقود القابل لإعادة التدوير يمكن أن يساعد في الحفاظ على استقرار إمدادات الطاقة في أوروبا خلال فترات طويلة من الرياح الضعيفة وأشعة الشمس، خاصة في المناطق التي تكون فيها أشكال تخزين الطاقة الأخرى محدودة.

وتعتمد العملية على دورة يتم فيها حرق مسحوق الحديد لتوليد الحرارة، وإنتاج أكسيد الحديد، المعروف باسم الصدأ. يمكن للهيدروجين المنتج باستخدام الطاقة المتجددة إزالة الأكسجين من أكسيد الحديد، واستعادة المعدن حتى يمكن استخدامه مرة أخرى. وقالت جوليا شولر من معهد KIT للإنتاج الصناعي (IIP): “يعمل هذا في دورة لا ينبعث منها ثاني أكسيد الكربون أو مواد ضارة بالبيئة”.

تحويل محطات توليد الطاقة بالفحم إلى منشآت تعمل بالحديد

إحدى المزايا المحتملة هي إمكانية استخدام مسحوق الحديد في محطات توليد الطاقة القائمة على الفحم دون استبدال جميع معداتها. وقال شولر: “عند حرقه، يتصرف مسحوق الحديد مثل الفحم إلى حد كبير. أردنا معرفة ما إذا كان من الممكن إعادة استخدام محطات توليد الطاقة القائمة على الفحم لاستخدام الحديد”.

ووفقا لشولر، فإن معظم التعديلات ستشمل المعدات المسؤولة عن توليد الحرارة. ومن الممكن أن تظل المكونات الرئيسية الأخرى، بما في ذلك التوربينات البخارية والمولدات الكهربائية والوصلات بشبكة الكهرباء، في الخدمة. وربما تكون ألمانيا مناسبة بشكل خاص لهذا النهج بسبب أسطولها الضخم من محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم وإمكانية الاحتفاظ بشبكات التدفئة القائمة وغير ذلك من مشاريع البنية الأساسية.

نقل الطاقة المتجددة بدون خطوط أنابيب الهيدروجين

يمكن أن يوفر مسحوق الحديد أيضًا طريقة عملية لنقل الطاقة المتجددة عبر مسافات طويلة. ويمكن استخدام الكهرباء المولدة من مزارع الرياح الساحلية أو منشآت الطاقة الشمسية في المناطق الصحراوية لإنتاج الهيدروجين، الذي من شأنه تحويل أكسيد الحديد إلى حديد. يمكن بعد ذلك نقل المسحوق الناتج إلى مكان آخر وحرقه لاستعادة الطاقة المخزنة.

وعلى عكس الهيدروجين، الذي يتطلب خطوط أنابيب متخصصة، ومحطات استيراد، ومرافق تخزين تحت الأرض، فإن مسحوق الحديد سهل نسبيا في النقل والتخزين لفترات طويلة. وهذا يمكن أن يقلل من الاستثمار في البنية التحتية اللازمة لنقل الطاقة المتجددة بين المناطق. ومن الممكن أيضاً استخدام فائض الكهرباء المتجددة المولدة داخل أوروبا لتجديد الحديد محلياً من خلال خطوة وسيطة لإنتاج الهيدروجين.

تكشف نماذج الكمبيوتر عن الأماكن التي يمكن أن يكون فيها الحديد أكثر فائدة

وللتحقق من إمكانات هذه التكنولوجيا، اعتمد علماء KIT على النتائج التي توصلوا إليها من مشروع البحث Clean Circles. وفي دراسة مولتها مؤسسة Stiftung Energieforschung Baden-Württemberg (مؤسسة بادن فورتمبيرغ لأبحاث الطاقة)، ​​قاموا بتوسيع نموذج الطاقة الراسخ PERSEUS ليشمل محطات الطاقة التي تعمل بالحديد، ومرافق تجديد الحديد، والبنية التحتية اللازمة للتخزين والنقل.

ثم قام الباحثون بمحاكاة تطور نظام الطاقة الأوروبي المحايد مناخيًا حتى عام 2050، ومقارنة الحديد بالتقنيات المنافسة مثل البطاريات وتخزين الهيدروجين ومحطات الطاقة الهيدروجينية. ظهرت محطات الطاقة التي تعمل بالحديد في نظام الطاقة الأقل تكلفة في كل السيناريوهات التي تم فحصها، على الرغم من أن النتائج لم تشير إلى أن الحديد سيحل محل الهيدروجين.

وظهرت أعظم الفوائد في البلدان التي لديها موارد محدودة من الطاقة الكهرومائية أو لديها عدد قليل من المواقع المناسبة لتخزين الهيدروجين تحت الأرض. وفي هذه المناطق، يمكن أن يساعد الحديد في الحفاظ على إمدادات الكهرباء خلال النقص الطويل في توليد طاقة الرياح والطاقة الشمسية. ويمكنه أيضًا تقليل الطلب على خطوط أنابيب الهيدروجين ومرافق الاستيراد عندما تصبح قدرتها محدودة.

التحديات التي يمكن أن تحدد مستقبل الحديد

وقال شولر: “قد يلعب الحديد دورًا خاصًا للغاية، ولكنه مفيد اقتصاديًا للوصول إلى الحياد المناخي وفي توفير مصادر الطاقة المتجددة بشكل موثوق”.

إن ظهور “عصر حديدي” جديد في توليد الكهرباء سوف يعتمد إلى حد كبير على سؤالين فنيين واقتصاديين لم يتم حلهما بعد: إلى أي مدى يجب تعديل محطات توليد الطاقة القائمة على الفحم، ومدى كفاءة تحويل أكسيد الحديد مرة أخرى إلى حديد قابل لإعادة الاستخدام. تشير عمليات المحاكاة إلى أن الحديد يمكن أن يكمل الهيدروجين في نظام طاقة محايد مناخيًا، لكن قدرته التنافسية العملية ستعتمد على كيفية أداء هذه العمليات خارج النموذج.

المرجع: “عصر حديدي جديد؟ الدور المحتمل لوقود الحديد في انتقال الطاقة النظيفة في أوروبا” بقلم جوليا شولر وأرمين أردون وفيكتور سليدنيف وولف فيشتنر، 8 يونيو 2026، الدائرية الكيميائية.
دوى: 10.1016/j.checir.2026.100047

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.