الصين: تطوير أقوى ضاغط في العالم لأنظمة تخزين الطاقة بالهواء المضغوط بقدرة تتجاوز 100 ميجا واط

     الصين أعلنت الأكاديمية الصينية للعلوم تحقيق اختراق تقني مهم في مجال تخزين الطاقة بالهواء المضغوط، بعد نجاح فريق بحثي في تطوير أقوى ضاغط من نوعه في العالم لأنظمة تخزين الطاقة، بقدرة تتجاوز 100 ميجا واط للوحدة الواحدة.

     وجرى تطوير هذا الضاغط من قبل معهد هندسة الفيزياء الحرارية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم بالتعاون مع شركة تشونغ تشو قوه ننغ (بكين) المحدودة للتكنولوجيا، حيث يمثل أحد المكونات الأساسية في أنظمة تخزين الطاقة بالهواء المضغوط (Compressed Air Energy Storage – CAES).

     وأظهرت نتائج الاختبارات، التي أجرتها جهة اختبار مستقلة معتمدة من قبل الهيئة الوطنية الصينية للاعتماد (CNAS)، أن الضاغط حقق ضغط تفريغ أقصى يبلغ 10.1 ميجا باسكال، فيما بلغت ذروة إنتاج الطاقة 101 ميجا واط. كما يعمل ضمن نطاق حمل واسع يتراوح بين 38.7% و118.4%، مع تحقيق كفاءة تصل إلى 88.1% عند أقصى ضغط تفريغ، وهو ما يمثل مستوى أداء متقدماً على الصعيد العالمي.

     ويُعد الضاغط أحد أهم المكونات في منظومة تخزين الطاقة بالهواء المضغوط، حيث يتم خلال فترات انخفاض الطلب على الكهرباء استخدام الطاقة الكهربائية لضغط الهواء من الضغط الجوي إلى ضغط مرتفع وتخزينه داخل خزانات أو كهوف تحت الأرض، وهو ما يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضغط هواء وطاقة حرارية. وعند ارتفاع الطلب على الكهرباء، يتم إطلاق الهواء المضغوط لتشغيل التوربينات وإنتاج الطاقة الكهربائية.

     ووفقاً للأكاديمية الصينية للعلوم، نجح الفريق البحثي في تجاوز عدد من التحديات التقنية المعقدة، من بينها التصميم والتحسين الشامل للنظام، وتحسين التدفق ثلاثي الأبعاد داخل الضاغط، وتصميم منظومة المحاور الدوارة الطويلة والمعقدة، إضافة إلى تطوير أنظمة تحكم عالية الكفاءة للعمل ضمن ظروف تشغيل متغيرة. كما يتميز الضاغط الجديد بامتلاكه حقوق ملكية فكرية مستقلة بالكامل تم تطويرها داخل الصين.

     وتشير الأكاديمية إلى أن الضاغط الجديد يمثل أول ضاغط في العالم لأنظمة تخزين الطاقة بالهواء المضغوط بقدرة تتجاوز 100 ميجا واط للوحدة الواحدة. وبالمقارنة مع الضواغط الحالية، يرفع هذا النظام القدرة الإنتاجية بأكثر من 100% مع تقليل كبير في تكلفة الوحدة، إضافة إلى تمتعه بكفاءة مرتفعة وقدرة عالية على تحمل الضغوط ونطاق تشغيل واسع.

     ويأتي هذا الإنجاز نتيجة مسار طويل من الأبحاث، حيث بدأ معهد هندسة الفيزياء الحرارية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم العمل على تقنيات تخزين الطاقة بالهواء المضغوط منذ عام 2005. وخلال أكثر من عقدين من التطوير، تمكن الباحثون من طرح مفهوم متقدم لأنظمة تخزين الهواء المضغوط وتطوير عدد من التقنيات الأساسية مثل التصميم الكامل للنظام في مختلف ظروف التشغيل، وضواغط تعمل ضمن نطاق أحمال واسع، ومبادلات حرارية عالية الكفاءة ومضغوطة، إضافة إلى توربينات تمدد قادرة على العمل تحت أحمال مرتفعة.

     كما نجحت الصين خلال هذه الفترة في إنشاء سلسلة من مشاريع العرض الوطنية المتقدمة لتخزين الطاقة بالهواء المضغوط بقدرات مختلفة تشمل 1.5 ميجا واط و10 ميجا واط و100 ميجا واط و300 ميجا واط، ضمن منظومة بحث وتطوير متكاملة تغطي تصميم الأنظمة والمكونات الأساسية والتحكم المتكامل.

     ويرى الباحثون أن تطوير هذا الضاغط العملاق يمثل محطة مهمة في تطور تكنولوجيا تخزين الطاقة بالهواء المضغوط عالمياً، ومن المتوقع أن يسهم في تسريع نشر هذه التقنية على نطاق واسع لدعم دمج الطاقة المتجددة، خاصة في ظل الحاجة المتزايدة إلى حلول تخزين طويلة المدة تساعد على استقرار الشبكات الكهربائية وتعظيم الاستفادة من الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

     وقد حظي هذا المشروع بدعم عدد من البرامج الوطنية الصينية، من بينها برنامج العلوم الاستراتيجية الرائد للأكاديمية الصينية للعلوم، وبرنامج البحث والتطوير الوطني الرئيسي، وصندوق العلوم الطبيعية الوطني الصيني.