نظام الوقود المتعدد لتحويل الأمونيا إلى طاقة يحرز تقدماً عقب اختبارات محركات متكاملة

وصل نظام وقود متعدد لتحويل الأمونيا إلى طاقة إلى معيار تطوير رئيسي بعد إكماله بنجاح اختبارات المحركات المتكاملة، مما يقرب تقنية الطاقة الخالية من الكربون بشكل كبير من النشر التجاري، وفقاً لما أفاد به عامر خولام.

وتمثل مرحلة الاختبار الناجحة نقطة تحول رئيسية في نقل معدات الوقود البديل من بيئات التجربة إلى التطبيقات الصناعية العملية لتوليد الطاقة. ومن خلال توفير بنية معمارية متعددة الوقود قابلة لاستخدام الأمونيا إلى جانب الغاز الطبيعي التقليدي أو بديلاً عنه، يقدم النظام لمنتجي الطاقة والمشغلين الصناعيين مساراً انتقالياً نحو خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري دون الاستبدال الكامل للبنية التحتية الحالية للاحتراق الداخلي.

## تحقيق إنجاز بارز في الاختبارات

تُعد اختبارات المحركات المتكاملة مرحلة تقييم صارمة في تطوير معدات توليد الطاقة. وعلى عكس تقييمات المكونات المنفصلة أو المحاكاة بالحاسوب، تتطلب الاختبارات المتكاملة عمل جميع العناصر الأساسية للنظام—بما في ذلك معالجة الوقود، وبرامج التحكم، وغرف الاحتراق، وإدارة العادم—بشكل متزامن تحت ظروف تعكس الإجهاد التشغيلي.

ووفقاً لما أورده عامر خولام، فإن إكمال اختبارات المحركات المتكاملة يؤكد أن نظام تحويل الأمونيا إلى طاقة يمكنه الحفاظ على الاستقرار الوظيفي داخل بيئة المحرك. كما يساهم تحقيق التوافق التشغيلي عبر أنظمة الحقن والاحتراق متعددة الوقود في معالجة مخاطر تقنية كبيرة، مما يوفر بيانات هندسية أساسية حول الأداء الحراري، وكفاءة تحويل الوقود، والموثوقية الهيكلية تحت ظروف الأحمال الديناميكية.

ويتيح إنجاز برنامج الاختبارات هذا للمطورين الانتقال من التحقق الأولي من إثبات المفهوم نحو التجارب الميدانية المستهدفة، والحصول على شهادات الامتثال التنظيمي، والتصنيع التجاري في نهاية المطاف.

## تكامل الوقود المتعدد وتصميم المحرك

صُممت أنظمة المحركات متعددة الوقود لتوفير مرونة في نوع الوقود المستخدم، مما يسمح لمولدي الطاقة بالتكيف مع التغيرات في تكاليف الوقود وتوفره والمتطلبات البيئية. ويتطلب دمج الأمونيا في محركات مُحسَّنة تقليدياً للعمل بالغاز الطبيعي الموازنة بين وقودين يتميزان بخصائص فيزيائية وكيميائية مختلفة تماماً.

ويتميز الغاز الطبيعي، الذي يتكون بشكل أساسي من الميثان، بكثافة طاقة عالية وانتشار سريع للشعلة وخصائص اشتعال متوقعة. وعلى النقيض من ذلك، تتميز الأمونيا بسرعات أقل لانتشار الشعلة، ونطاق اشتعال أضيق، ودرجة حرارة اشتعال ذاتي أعلى. وللتغلب على عقبات الاحتراق هذه، تستخدم المحركات متعددة الوقود عادةً استراتيجيات حقن موجهة، أو نسب ضغط معدلة، أو وقود اشتعال أولي لضمان انتشار مستقر للشعلة وكفاءة حرارية عالية.

ومن خلال هندسة أنظمة تحكم قادرة على إدارة نسب وقود متغيرة، تتيح المنصات متعددة الوقود للمشغلين الانتقال السلس بين الغاز الطبيعي والأمونيا أو التشغيل بنسب مخلوطة. وتقلل هذه المرونة من المخاطر التشغيلية المرتبطة بالاعتماد على مصدر وقود واحد خلال فترات تقلب الإمدادات أو تغير المتطلبات التنظيمية.

## الأمونيا كناقل للطاقة

برزت الأمونيا كمرشح رئيسي في استراتيجيات إزالة الكربون العالمية بفضل بنيتها الجزيئية. ونظراً لعدم احتوائها على أي ذرات كربون، لا تنتج الأمونيا أي انبعاثات لثاني أكسيد الكربون عند نقطة الاحتراق أو التحويل، مما يجعلها بديلاً عملياً للتطبيقات الصناعية الثقيلة التي يصعب تزويدها بالطاقة باستخدام الكهرباء وحدها.

وإلى جانب خلوها من الكربون، توفر الأمونيا مزايا فيزيائية ولوجستية كبيرة مقارنة بغاز الهيدروجين الأولي. فبينما يتطلب الهيدروجين النقي ضغطاً شديداً أو تبريداً فائق البرودة إلى 253 درجة مئوية تحت الصفر للتخزين المكثف، تتأسل الأمونيا في ظل التبريد الجوي القياسي إلى 33 درجة مئوية تحت الصفر أو تحت ضغط خفيف في درجات الحرارة المحيطة. وبناءً على ذلك، تمتلك الأمونيا كثافة طاقة حجمية أعلى بكثير من الهيدروجين الغازي، مما يسهل تخزين الطاقة ونقلها بكميات كبيرة.

بالإضافة إلى ذلك، تستفيد الأمونيا من شبكة توزيع عالمية راسخة. إذ تُنتج ملايين الأطنان المترية من الأمونيا الزراعية وتُخزن وتُشحن وتُعالج عالمياً كل عام. ويؤدي استخدام شبكات النقل العالمية القائمة ومرافق الموانئ ومعايير السلامة الحالية إلى خفض الاستثمارات الرأسمالية المطلوبة لبناء شبكات توزيع الوقود البديل بشكل كبير مقارنة بالبنية التحتية المخصصة للهيدروجين.

## إدارة الانبعاثات والقيود التقنية

وعلى الرغم من تركيبها الخالي من الكربون، فإن استخدام الأمونيا كمصدر رئيسي للطاقة يفرض متطلبات بيئية وتقنية خاصة للإدارة. وتتمثل النواتج الثانوية الرئيسية للاحتراق ذات الاهتمام في المحركات التي تعمل بالأمونيا في انبعاثات أكاسيد النيتروجين، والتي تتشكل عندما يتفاعل النيتروجين الموجود في الوقود وهواء السحب عند درجات حرارة احتراق عالية.

ويتطلب منع ارتفاع انبعاثات أكاسيد النيتروجين ضبطاً دقيقاً للاحتراق، وحقناً متدرجاً، وأساليب متقدمة لإعادة تدوير غاز العادم. كما تعتمد الأنظمة الصناعية متعددة الوقود على معالجة ما بعد الاحتراق، مثل أنظمة التخفيض التحفيزي الانتقائي، حيث يُحقن ثنائي الأمونيا أو اليوريا في تيار العادم لتحويل أكاسيد النيتروجين مجدداً إلى غاز نيتروجين وبخار ماء غير ضارين.

كما يجب على مصممي المحركات إدارة تسرب الأمونيا المحتمل (ammonia slip)، والذي يشير إلى خروج الأمونيا غير المحترقة عبر تيار العادم. وتُعد خوارزميات التحكم الفعالة في الوقود وأنظمة التنقية التحفيزية أمر أساسياً للحفاظ على مستويات التسرب ضمن الإرشادات الصارمة لسلامة مكان العمل والتلوث الجوي.

## الأثر على إزالة الكربون من القطاع الصناعي

يطرق التقدم في أنظمة الطاقة متعددة الوقود القادرة على العمل بالأمونيا حلاً لتحدٍ حيوي في جهود إزالة الكربون العالمية: وهو إزالة الكربون من الآلات الثقيلة، والسفن البحرية، وأنظمة الطاقة المستمرة للمرافق. وبينما تتواصل توسعات المصادر المتجددة مثل الشمس والرياح عبر شبكات الكهرباء، يحتاج القطاع الصناعي الثقيل والشحن البحري إلى حلول طاقة قابلة للتوزيع تظل موثوقة بغض النظر عن الأنماط المناخية.

وفي صناعة الشحن البحري، لا يزال الغاز الطبيعي وزيت الوقود الثقيل هما المهيمنين، لكن الهيئات التنظيمية فرضت لوائح صارمة بشكل متزايد لخفض غازات الاحتباس الحراري. وتوفر تصاميم المحركات القادرة على حرق الأمونيا لمالكي السفن بديلاً محتملاً خالياً من الكربون للمسارات طويلة المدى. وبالمثل، في شبكات الطاقة الثابتة، يمكن لمحطات توليد الكهرباء بالغاز الطبيعي المجهزة بتكنولوجيا التعديل التحديثي للوقود المتعدد أن تعمل كتقنية توليد احتياطية منخفضة الكربون لموازنة الإنتاج المتقطع للطاقة المتجددة.

وتسمح مرونة الوقود المتعدد لمنتجي الطاقة ببدء دمج الأمونيا منخفضة الكربون تدريجياً مع توسع سلاسل التوريد التجارية، مما يقلل من المخاطر المالية المرتبطة بالانتقال الفوري للوقود.

## آفاق التسويق التجاري والنشر

عقب نجاح الاختبارات المتكاملة، سيعتمد انتقال أنظمة الوقود المتعدد لتحويل الأمونيا إلى طاقة إلى النشر التجاري الكامل على عدة عوامل اقتصادية وتنظيمية. ويجب على المطورين الآن التركيز على توسيع نطاق عمليات التصنيع، وإجراء عروض توضيحية للتحمل طويل الأمد، والحصول على موافقات السلامة الرسمية من جمعيات التصنيف الصناعي.

وسيرتبط تسارع الاعتماد التجاري أيضاً بنمو سوق الأمونيا الخضراء، حيث يُدمج الهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي بالكهرباء المتجددة مع النيتروجين الجوي. ومع توسع نطاق الإنتاج وانخفاض تكاليف الوقود منخفض الكربون مقارنة بالطاقة الأحفورية الخاضعة لتسعير الكربون، يُتوقع أن تصبح محركات الغاز الطبيعي متعددة الوقود المعدلة للعمل بالأمونيا أكثر جاذبية من الناحية الاقتصادية.

يستند هذا التقرير إلى التغطية الإخبارية الأصلية التي قدمها عامر خولام.