المهندسون الفنلنديون استخدموا محرك ستيرلنغ لتوليد الكهرباء من الرمال الساخنة

فكرة الفنلندية: تخزين الطاقة الكهربائية الزائدة في الرمال

قام العلماء من جامعة أالو (فنلندا) بتصميم واختبار أول نموذج لمخزن حراري يستخدم الرمل العادي كوسط نقل للحرارة. تُسجل الحرارة الباردة من الألواح الشمسية أو التوربينات الهوائية في الرمل، وتتحول عند الحاجة مرة أخرى إلى كهرباء باستخدام محرك ستيرلنغ ذو مسار حرة.

ما الذي تم فعله بالضبط
المعلمةالقيمةحجم الخزان0,2 م³نوع الرمل بني كوارتيزي (حبيبات 0,6–2 مم)سعة حرارية 703 ج/كغ·ك سعة نقل الحرارة 0,2–0,7 وات/(م·ك)الكثافة المتساقطة≈1800 كغ/م³
الخزان معزول. تم تسخين الرمل بمحرّك كهربائي؛ بعد "التحميل" تُنقل الحرارة إلى محرك ستيرلنغ بطاقة تقارب 1 كيلووات.

هدف التجربة
مطابقة الحسابات النظرية بالبيانات الفعلية لتقييم إمكانات هذه الطريقة في تخزين الطاقة باستخدام وسط نقل حراري رخيص.

ما أظهرته الاختبارات
درجة الحرارةالفعالية (شحن–تفريغ)300 °C4,4 %350 °C8,3 %
النمذجة لمخطط أكثر تحسينًا تتنبأ بـ:

- 19,1 ٪ عند 300 °C،

- 23,2 ٪ عند 350 °C،

وحتى 31,6 ٪ عند تشغيل حتى 500 °C.

وبالتالي، فإن رفع درجة الحرارة وتحسين التصميم يمكن أن يزيد العائد بشكل كبير، لكن النموذج الحالي لا يزال بعيدًا عن التطبيق التجاري.

المشكلات الرئيسية
1. فقدان الحرارة – جزء كبير من الطاقة يُفقد أثناء التخزين والنقل.
2. نقل حراري ضعيف – الرمل في طبقة ثابتة لا ينقل الحرارة بكفاءة.
3. كفاءة محدودة للترابط "مخزن رمل + محرك ستيرلنغ".

لماذا الفكرة ما زالت مثيرة
- الرمل رخيص، متاح على نطاق واسع ومقاوم للحرارة؛ لا يحتاج إلى معالجة مواد معقدة.
- يمكن أن تصبح هذه البطارية تخزينًا طويل الأمد منخفض التكلفة للأنظمة ذات حصة عالية من الطاقة المتجددة.
- بخلاف بطاريات الرمال المنفذة بالفعل في فنلندا التي تستخدم الحرارة للتدفئة أو العمليات الصناعية، يهدف هذا التطوير إلى إعادة الكهرباء إلى الشبكة – خطوة أكثر تعقيدًا ولكن حاسمة لتوازن نظام الطاقة.

الاستنتاج: النموذج يعمل، لكن الكفاءة منخفضة حتى الآن. مع تحسين التصميم وزيادة درجة التشغيل، يبقى إمكانات هذه البطارية الرملية عالية، خاصةً مع بساطتها واقتصاديتها.