ابوظبي - ياسر ابراهيم - السبت 18 أكتوبر 2025 07:26 مساءً - في ابتكار مذهل قدّم باحثون في جامعة واترلو بكندا نظاماً مبتكراً لتخزين الطاقة مُصمّماً لناطحات السحاب، حيث تدمج هذه التقنية الجديدة واجهات الخلايا الكهروضوئية (PV) مع توربينات رياح صغيرة على الأسطح لتسخير الطاقة المتجددة، باستخدام آلية تخزين الطاقة القائمة على الجاذبية.
يهدف التصميم إلى تقليل الاعتماد على الشبكة الكهربائية مع تحسين استخدام الموارد المتجددة، لا يقتصر هذا النهج على تعزيز الاستدامة فحسب، بل يُقدّم حلاً اقتصادياً لتلبية احتياجات الطاقة الحضرية.
يعتمد النظام على رفع كتلة كبيرة داخل عمود رأسي عند وجود فائض كهرباء، وتخزين الطاقة كقوة جاذبية، وعند الحاجة تهبط الكتلة لتوليد الكهرباء عبر مولد.
وتُستخدم بطاريات أيونات الليثيوم لتوفير استجابة سريعة خلال تقلبات الإنتاج، ما يجعل النظام متكامل الأداء وفعّالاً في إدارة الطاقة.
المكونات الرئيسية
وتشمل المكونات الرئيسية وحدة محرك-مولد، وحبال رفع، وتروس نقل، وكتلة مصنوعة عادةً من الفولاذ أو الخرسانة.
ويعزز الباحثون أداء النظام من خلال دمج الطاقة الشمسية على واجهات المبنى الجنوبية والشرقية والغربية مع توربينات الرياح على الأسطح، لتغذية وحدة التخزين بالجاذبية، ما يجعل المباني الشاهقة وحدات إنتاج وتخزين طاقة متكاملة.
تحقيق تكلفة طاقة مُسَوّاة منخفضة
وقد أظهرت الدراسات أن النظام قادر على تحقيق تكلفة طاقة مُسَوّاة منخفضة تتراوح بين 0.051 و0.111 دولار أمريكي للكيلوواط/ساعة، مع تحسين الاعتماد على الشبكة الكهربائية، مما يعكس أداءً متفوقاً على بعض الأنظمة التقليدية للطاقة المتجددة.
ويستفيد النظام من تحسينات تصميم المباني عبر إطار عمل متعدد الأهداف يأخذ في الاعتبار 625 معياراً، مثل كثافة استخدام الطاقة والتكوينات الهندسية، بما في ذلك نسبة مساحة الواجهة إلى الحجم ونسبة الطول إلى المساحة.
وأكد الباحثون أن المباني الشاهقة ذات المساحات الأرضية الواسعة يمكن أن تحقق قيماً منخفضة لتكلفة الطاقة، بينما ترتبط سعة التخزين بالجاذبية بمعدل استخدام الطاقة الفعّال (EUI)، ما يعزز استقلالية النظام ومرونته.
نهج لا يقتصر على الاستدامة البيئية.. يوفر حلاً اقتصادياً
وأشار الباحثون إلى أن هذا النهج لا يقتصر على الاستدامة البيئية فقط، بل يوفر حلاً اقتصادياً لمعالجة تقلبات الطلب على الطاقة، ويُمكّن المدن من تقليل الضغط على الشبكات التقليدية. كما أنهم أوصوا بإجراء دراسات مستقبلية لتقييم فعالية النظام في مختلف المناطق المناخية، ودمج الأحمال الحرارية وأنظمة التوليد المشترك، وتطوير أساليب تحكم تكيفية، لتعزيز كفاءة النظام وقدرته على التكيف مع الظروف الحضرية المختلفة.
خطوة مهمة.. مستقبل حضري
ويُمثل إدخال أنظمة تخزين الطاقة القائمة على الجاذبية في المباني الشاهقة خطوة مهمة نحو مستقبل حضري مستدام، حيث يمكن لهذه المباني أن تصبح وحدات إنتاج وتخزين طاقة متكاملة، مما يخفف الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية ويعزز أهداف الطاقة النظيفة والمتجددة.
