الطرق السريعة فائقة التوصيل فائقة التوصيل: نقل الطاقة والأفراد والبضائع بسرعة 400 ميل في الساعة
سيوفر المفهوم الجديد فوائد اقتصادية وبيئية للجيل التالي من النقل ونقل الطاقة والتخزين
اقترح الباحثون نظامًا فعالًا من حيث التكلفة للموصلات الفائقة يدمج نقل الطاقة الكهربائية والنقل باستخدام البنية التحتية للطرق السريعة الحالية
. يمكن لهذا المفهوم أن يتيح السفر بسرعة عالية ويوفر طريقة لتخزين ونقل الطاقة النظيفة، مما يوفر فوائد اقتصادية وبيئية كبيرة طويلة الأجل.
لفترة طويلة، تعطلت الوعد بالموصلية الفائقة لنقل الطاقة الكهربائية والنقل بسبب التكاليف المرتفعة.
الآن، أظهر باحثون من جامعة هيوستن (UH) وألمانيا طريقة لخفض التكلفة وتقليص قطاعي النقل والطاقة باستخدام الموصلات الفائقة لنقل الأشخاص والبضائع والطاقة على طول البنية التحتية للطرق السريعة الحالية.
لن يقلل النظام المدمج من تكلفة تشغيل كل نظام فحسب، بل سيوفر أيضًا طريقة لتخزين ونقل الهيدروجين المسال، وهو مصدر مستقبلي مهم للطاقة النظيفة.
سيتم استخدام الهيدروجين المسال لتبريد مسار الموصل الفائق أثناء تخزينه ونقله، مما يقلل الحاجة إلى نظام أنابيب متخصص منفصل قادر على تبريد الوقود إلى 20 درجة كلفن، أو ناقص 424 فهرنهايت.
المفهوم، الموصوف في ورقة بحثية نُشرت في 24 أبريل 2023، في مجلة APL Energy ، يقترح مستقبلًا يمكن أن يصبح فيه السفر الجوي ونقل البضائع التقليدي متقادمًا، ويحل محله “نظام فائق” يسمح للمركبات الشخصية والتجارية بالسفر في تصل سرعتها إلى 400 ميل في الساعة – وربما ضعف هذه السرعة.
سيارة نموذجية مرفوعة تقوم بالتكبير فوق نموذج الدليل الإرشادي فائق التوصيل في مختبر رين بجامعة هيوستن. الائتمان: جامعة هيوستن
قال Zhifeng Ren ، مدير مركز تكساس للموصلية الفائقة في UH، الذي توصل إلى المفهوم وهو مؤلف مماثل على الورقة: “إنني أسميها تقنية تغير العالم”.
“الموصلية الفائقة لديها مثل هذا الوعد لنقل الطاقة الكهربائية دون فقدان الطاقة، لتوليد الطاقة المغناطيسية، والقطارات فائقة السرعة وتخزين الطاقة.
لكنها لم تكن مجدية اقتصاديًا، ولهذا السبب لم تحدث على نطاق واسع حتى الآن “.
بدأ العصر الحديث لأبحاث الموصلية الفائقة في عام 1987، عندما اكتشف فريق بقيادة الفيزيائي UH Paul Chu مركبًا يعمل كموصل فائق عند درجة حرارة أعلى من درجة غليان النيتروجين السائل
منذ ذلك الحين، أثبتت المشاريع الإيضاحية أنه يمكن استخدام الموصلات الفائقة لتشغيل القطارات التي ترفع مغناطيسيًا ونقل الطاقة الكهربائية دون فقد الطاقة، مما يقلل من النفايات.
قال رن، وهو أيضًا أستاذ كرسي إم دي أندرسون للفيزياء، أن التفاصيل الفنية لا تزال بحاجة إلى حل. “لكن منحنى التعلم لا ينبغي أن يكون حادًا لأننا تعلمنا الكثير خلال الأربعين عامًا الماضية أو نحو ذلك.”
التمويل سيكون تحديا آخر. وعلى الرغم من أن ورقة إثبات المفهوم هذه لا تتضمن تحليلًا اقتصاديًا، إلا أنه قال إن الجمع بين أنظمة النقل والطاقة واستخدام الطرق الحالية سيخفض التكلفة بشكل كبير مقارنةً بأي نظام فردي.
وقال إن ذلك، إلى جانب الفوائد الاقتصادية والبيئية المحتملة طويلة الأجل للمشروع، من شأنه أن يفوق التكاليف الأولية.
تعمل القطارات التي ترفع مغناطيسيًا بشكل تقليدي على سكة ممغنطة، مع وجود موصلات فائقة مدمجة في الهيكل السفلي للقطار.
يقلب هذا المفهوم ذلك، من خلال دمج الموصلات الفائقة في البنية التحتية للطرق السريعة الحالية وإضافة مغناطيس إلى الهياكل السفلية للمركبات، مما يتجنب الاضطرار إلى تبريد الموصلات الفائقة في كل مركبة.
بدلاً من ذلك، سيبرد الهيدروجين المسال الموصلات الفائقة أثناء تحركه عبر النظام، باستخدام النيتروجين السائل وطبقة الفراغ المستخدمة لعزل الهيدروجين السائل حراريًا.
قام الباحثون ببناء نموذج لإظهار الجانب التقني الرئيسي للمفهوم – رفع مغناطيس فوق دليل موصل فائق. تم استخدام النيتروجين السائل لتبريد الموصلات الفائقة في النموذج؛ قال رن إن النماذج المستقبلية ستستخدم الهيدروجين.
يناقش الباحث في جامعة هيوستن زيفينج رن مع زميله شاوي سونج مفهومه للطريق السريع المضمن بموصل فائق. أظهر فريقه إثباتًا للمفهوم باستخدام نموذج. الائتمان: جامعة هيوستن
المركبات ذات الهياكل السفلية الممغنطة – القطارات، وشاحنات البضائع، وحتى المركبات الشخصية – ستدخل المسار الإرشادي للموصل الفائق، وترتفع وتتحرك بسرعة عالية للوصول إلى وجهاتها.
بعد مغادرة المسار التوجيهي، ستستمر المركبات في رحلاتها التي تعمل بمحركات كهربائية أو محركات احتراق داخلي.
قال رين إن الناس سيكونون قادرين على السفر على راحتهم مع الاستمتاع بفوائد توفير الوقت للقطارات عالية السرعة والسفر الجوي.
“بدلاً من 75 ميلاً في الساعة، يمكنك الذهاب بسرعة 400 ميل في الساعة، من هيوستن إلى لوس أنجلوس، أو من هيوستن إلى نيويورك في غضون ساعات قليلة.”
وقال إن استهلاك الوقود أو الطاقة الكهربائية سينخفض بشكل كبير عندما تكون السيارة أو الشاحنة على مسار التوجيه الفائق، مما يقلل من التكلفة والبصمة البيئية.
المصدر: scitechdaily
شاهد ايضا:
