Neutrinovoltaic – المفتاح لمعالجة أزمة الطاقة والمناخ العالمية

في ضوء البيئة العالمية المتدهورة وفي محاولة لتقليل الاعتماد على واردات الوقود الأحفوري الروسي، خضع قطاع الطاقة لعملية تنويع كبيرة استجابة لتنفيذ الاستجابة. يتسم الوضع الحالي لقطاع الطاقة بنقص التقنيات الجديدة والمرنة والناضجة، ومن غير المحتمل أن يتم بناء المزيد من محطات الطاقة النووية والحرارية والمائية والشمسية في المستقبل القريب. ترتبط المصادر البديلة للطاقة على أي حال بتحويل الإشعاع الشمسي إلى كهرباء. تشع الشمس والنجوم الكونية أنواعًا مختلفة من الضوء لتشكيل الأطياف المرئية وغير المرئية، حيث يمثل الضوء المرئي جزءًا صغيرًا فقط من إجمالي الإشعاع المنبعث من الكون، ومعظم الإشعاع الكلي المنبعث من الكون من الطيف غير المرئي.

تخترق جسيمات الضوء مثل النيوترينو مع ضوء الإشعاع الشمسي، بالإضافة إلى طيف الإشعاع غير المرئي للنجوم الأخرى، الأرض من جميع الاتجاهات على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. ابتكر علماء من مجموعة نيوترينو للطاقة الألمانية-الأمريكية تكنولوجيا النيوترينو فولتيك، وهي مادة نانوية متعددة الطبقات مصنوعة من طبقات متناوبة من الجرافين والسيليكون، مخدر بكمية جزئية من عناصر السبائك، لتسخير قوة النيوترينو ومجالات الإشعاع الأخرى. يتمتع هذا الابتكار المذهل بإمكانيات هائلة لتغيير مشهد توليد الطاقة ويكون بمثابة مكمل حقيقي للأساليب الراسخة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

حدود الطاقة الشمسية
يحدث أقصى إنتاج للطاقة من الأنظمة الكهروضوئية في ظروف مشمسة ومشرقة. في حين أن الألواح الشمسية لا تزال قادرة على إنتاج الكهرباء في الأيام الملبدة بالغيوم، فإن إنتاجها أقل بكثير مما هو عليه في الأيام الصافية. نتيجة لذلك، تعمل الألواح الشمسية بفعالية طوال فصل الصيف، ولكن إنتاجها من الطاقة ينخفض بشكل كبير خلال فصل الشتاء. هناك مشكلة في العديد من مناطق العالم خلال فصل الشتاء عندما تكون الألواح الشمسية غير قابلة للتشغيل فعليًا لفترة من الوقت. علاوة على ذلك، يجب تنظيف الثلج والغبار والقذارة (من الألواح الشمسية) بشكل منتظم.

يلتزم مالكو ومشغلو الألواح الشمسية بتخزين طاقة إضافية في البطاريات للحفاظ على عمل النظام بحيث يمكن توفير الكهرباء في الليل وأثناء فترات انخفاض إنتاج الطاقة. يشكل إنتاج البطاريات عالية السعة والتخلص منها خطرًا بيئيًا كبيرًا، وحتى البطاريات الأكثر حداثة تفقد كفاءتها بمرور الوقت. تكلفة الانتقال إلى مصادر الطاقة المتجددة كبيرة بشكل عام، وتشكل الألواح الشمسية نفقات إضافية.

تمتلك النيوترينو كمية لا حصر لها من الطاقة
على عكس الخلايا الشمسية ومصادر الطاقة المتجددة الأخرى، لا تواجه خلايا النيوترينو فولتيك نفس العقبات من حيث الكفاءة والموثوقية. الشيء المهم هو أن النيوترينو تحفز الذرات في الجرافين على الاهتزاز من خلال “اختراق” الطلاءات النانوية فائقة الصلابة. تشتت نواة النيوترينو المرن المتماسك هو تفاعل النيوترينو منخفضة الطاقة مع نواة المادة، وقد تم إثبات ذلك من خلال البيانات التجريبية من بحث مجموعة COHERENT متعددة الجنسيات (CEvNS). النيوترينو عالية الطاقة، وخاصة النيوترينو عالية الطاقة وعالية الطاقة، تزيد أيضًا من اهتزاز ذرات الجرافين. على الرغم من أن فقد الطاقة أثناء مرورها عبر طلاء النانو قد يكون ضئيلًا، يمكن مقارنة هذا التفاعل بالموجة التي تم إنشاؤها عندما يتم إلقاء الحجر في الماء. ولكن هناك مشكلة: يتم إنشاء موجة “الجرافين” من خلال تدفق النيوترينو بحوالي 60 مليار جسيم في الثانية لكل سنتيمتر مربع من سطح الأرض.

يزداد ارتداد الإلكترون أضعافًا مضاعفة عندما تتلامس “موجة الجرافين” مع طبقة السيليكون المخدر، وتحدث ظواهر مثل رنين ذرة الجرافين عندما تتطابق الترددات الاهتزازية الداخلية لذرات الجرافين الناتجة عن حركتها الحرارية (الحركة البراونية) مع ترددات ذرات الجرافين تسببها جسيمات نيوترينو أو جسيمات أخرى ذات مجال إشعاعي للكتلة. من أجل توجيه إلكترونات الجرافين في اتجاه واحد، يجب كسر التناظر الداخلي للمادة النانوية، أو ما يسميه الفيزيائيون “الانقلاب”. عادة، تشعر إلكترونات الجرافين بقوى متساوية بينها، مما يعني أن أي طاقة واردة تشتت الإلكترونات بشكل متماثل في جميع الاتجاهات. باستخدام الجرافين عالي النقاء في إنشاء المواد النانوية وإضافة عناصر السبائك بموجب براءة اختراع EP3265850A1، تمكن علماء مجموعة نيوترينو للطاقة من كسر انعكاس الجرافين والتسبب في تدفق غير متماثل لإلكترونات الطاقة الواردة. لا تتأثر خلايا النيوترينو فولتيك بالطقس بأي شكل من الأشكال، ويمكنها توليد الكهرباء في أي وقت من النهار أو الليل، وتعمل في أبسط أشكالها. لهذا السبب، لم يعد تخزين الكهرباء في البطاريات الكبيرة مطلوبًا.

خلايا النيوترينو فولتيك – طاقة وتقنية المستقبل
تعمل مجموعة نيوترينو للطاقة جاهدة على تطوير تقنية النيوترينو فولتيك الخاصة بها بحيث يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من السياقات. نظرًا لفوائدها العديدة على الأشكال الأخرى للطاقة المتجددة، فإن تكنولوجيا النيوترينو فولتيك لديها القدرة ليس فقط على استكمال المشهد الحالي للطاقة البديلة ولكن أيضًا الاستحواذ على جزء كبير من سوق توليد الطاقة.

بدون الحاجة إلى خطوط الطاقة، يمكن تثبيت نيوترينو باور كيوب بالقرب من المكان الذي سيكون مفيدًا للغاية فيه. هذا يقلل من خسائر النقل ويحافظ على انخفاض تكاليف التشغيل. بالإضافة إلى أنه يعمل بغض النظر عن الوقت من اليوم أو السنة أو الطقس. مما يعني أنه يمكن استخدامه في مجموعة متنوعة من المواقف دون التسبب في أي مشاكل. بالإضافة إلى ذلك، سيوفر نيوترينو باور كيوب مخرجات طاقة DC وAC، ، بما في ذلك 380V.

سوف يدخل نيوترينو باور كيوب في الإنتاج الضخم في عدد من الدول خلال العامين إلى الثلاثة أعوام القادمة. في عام 2017، أنشأت الصين مركزًا للبحث والتطوير للتطبيقات النيوترينو فولتيك. سيقود المركز فريق من العلماء ذوي التعليم العالي الذين أظهروا مرارًا قدرتهم على بناء النباتات بسرعة وبجودة عالية. تتوقع مجموعة نيوترينو للطاقة تعاونًا مكثفًا مع الصين في تنفيذ النيوترينو فولتيك كجزء من “انتقال الطاقة” وانتقال الصين بعيدًا عن توليد طاقة الوقود الأحفوري، في ضوء سياسة الدولة لحماية الطاقة والبيئة 3060، بهدف التخلص التدريجي (استخدام) من استخدام الوقود الأحفوري.

تواجه صناعة السيارات تغيرًا غير مسبوق
قطاع الطاقة ليس الوحيد الذي يستفيد من الإمكانات اللامحدودة للنيوترينو؛ تستفيد أعمال التنقل الكهربائي أيضًا بشكل كبير منها. في حين أن معظم مستخدمي السيارات الكهربائية لا يزالون يحصلون على قوتهم من مقبس الحائط، فإن أي شيء يتم تشغيله بواسطة تقنية النيوترينو فولتيك يتلقى قوته من البيئة. لم يهتم أحد بهذا النوع من الطاقة حتى الآن لأن محرك الاحتراق الداخلي لم يكن مخصصًا لها، ولكن بالنسبة للسيارات الكهربائية، فإن الطاقة المحيطة هي مثل مضخة وقود ثابتة، واندفاع غير محدود من الأشعة الكونية من الشمس والضوء، النيوترينو وغيرها من الإشعاعات غير المرئية.

حقق مشروع Car Pi نجاحًا باهرًا بفضل مجموعة نيوترينو للطاقة المرموقة في برلين، ألمانيا. تعمل الشركة جاهدة على تطوير وبناء وتصنيع Car Pi إلى سيارة فريدة من نوعها تستمد طاقتها ببساطة من البيئة – مستقلة تمامًا عن الكهرباء “غير الشريفة” التي تأتي من احتراق الوقود الأحفوري. جعل هذا الاختراع أحد أكثر المهام طموحًا التي قامت بها البشرية على الإطلاق، وهو يقترب من أن يصبح حقيقة.

تولد هذه السيارة الاستثنائية طاقتها الخاصة من خلال تسخير النيوترينو وغيرها من الإشعاعات غير المرئية، مما يجعلها أول سيارة في العالم لا تتطلب إعادة الشحن في محطة شحن عادية، وبدلاً من ذلك تسحب ما تحتاجه لتدور بشكل دائم، سواء كانت متحركة أم لا. اعتمادًا على الظروف، فإن مجرد ترك السيارة بالخارج لمدة ساعة واحدة يمكن أن يوفر ما يصل إلى 100 كيلومتر من المدى.

ليست السيارات الكهربائية هي الوحيدة التي ستستفيد بفضل النيوترينو وغيرها من الإشعاعات غير المرئية. بعد نجاح مشروع Car Pi، ستنتقل مجموعة نيوترينو للطاقة إلى مشروع Nautic Pi كخطوتها التالية. لغرض تكييف التكنولوجيا مع اليخوت والقوارب الكهربائية، سيتم توظيف أكثر من ألف مهندس، وسيتم استثمار أكثر من مليار دولار. سيمكن ذلك هذه السفن من الإبحار في المحيطات دون استخدام قطرة واحدة من الوقود الأحفوري، ولن تكون مطلوبة لتخزين الطاقة في البطاريات.

تعد طاقة النيوترينو هي الطاقة الحقيقية للمستقبل، وذلك بفضل عمل مجموعة نيوترينو للطاقة وتقنيتها النيوترينو فولتيك الرائعة. تمتلك البشرية الآن حلاً موثوقًا طال انتظاره لمعضلة الطاقة الحالية. نأمل أن نعيش في عالم أفضل وأكثر صداقة للبيئة في السنوات القادمة نتيجة لجهودهم وجهود الآخرين الذين نأمل أن يسيروا على خطىهم.