نظام تخزین غاز المیثان الممتز باستخدام الکربون الحبیبی المنشط

تتضح أهمیة الطاقة المتجددة فی عملیة التنمیة وارتباطها الوثیق بمختلف مجالات التنمیة المستدامة. ویعتمد العالم على مصادر الطاقة التقلیدیة والمتمثلة فـی کل من البترول والغاز الطبیعی بالرغم من محدودیـة الاحتیاطیـات المتوفرة من هذه المصادر والتی لا تتناسب مطلقًا مع معدلات زیادة اسـتهلاک الطاقة، الوضع الذى یهدد من أمن الطاقة واسـتدامتها. ولذلک تسعى دول العالم ولاسیما مصر إلى وضع إستراتیجیات جدیدة نحو مصادر الطاقة الجدیدة والمتجددة  کمصدر تکمیلی لمصادر الطاقة التقلیدیة فی الوقت الحاضر والمستقبل وذلک لتلبیة الاحتیاجات المتزایدة من الطلب على الطاقة. على الرغم من وجود دراسات حول إنتاج ومعالجة الغاز الحیوى ولاسیما عملیة الضغط والتخزین ، إلا أن هذه الدراسات قد تناولت تکنولوجیا الغاز الحیوى فى ضوء الطور الغازى الأمر الذى جعل السعة التخزینیة محدودة بکثافة طاقة منخفضة تحت مستویات ضغط عالیة والتی تشکل تحدیاً لبعض التطبیقات. کما تشوب هذه الطریقة خطر الضغوط  والحرارة العالیة داخل اسطوانة التخزین مما یتطلب اتخاذ بعض الاحتیاطات اللازمة کاختیار اسطوانات ذات مواصفات محددة مع وضع صمامات أمان معقدة ومن هنا تکمن المشکلة.
لذلک ، تناولت هذه الدراسة طریقة جدیدة کنظام تخزین غاز المیثان الممتز (AMG) ، تعد هذه التقنیة بدیلاً حدیثًا تنافسیاً وقابل للتطبیق لمقدرته على تخزین الطاقة بکثافة عالیة ومستویات ضغط منخفضة  والذى لا یتوافرمع الطرق الأخرى (الدراسات السابقة) وتعتمد هذه  التکنولوجیا على استخدام الکربون المنشط  لتخزین الغاز بالقرب من الطور السائل (حالة الامتزاز) من خلال مسامیة الکربون التى تعزز السعة التخزینیة للغاز بشکل کبیر.
ولتحقیق هدف الدراسة تم اختیار مبادل حراری أنبوبی بمساحة سطحیة 400 سم^٢ وفاقد فى الضغط بقیمة 36.12 کیلوباسکال بعد عمل الحسابات اللازمة لذلک لمنع تغیر درجة الحرارة فی طبقة الممتزات ولتسهیل نقل الحرارة من خلال الحمل الحراری القسری وبالتالی تحقیق نظام تخزین فعال بسعة تخزینیة وکثافة طاقة عالیة تحت ظروف التشغیل المختلفة.
اشتملت الدراسة على استخدام اسطوانة التخزین والمعبأة بالکربون المنشط ، وحدة تنقیة الغاز ، ضاغط الغاز ومتصل به دائرة التشغیل الکهربائیة ، منظم وصمام تخفیف الضغط ، مقیاس الضغط ، صمام خروج الغاز ، المبادل الحراری والمزود بوحدة التحکم الإلکترونیة بعد تصمیم الدائرة الخاصة بها واختیار المکونات ووضعها فى جدول خاص بذلک تحت شدة تیار الحمل وجهد التشغیل 230 فولت. حیث تم تخزین غاز المیثان بنسبة 95% بعد عملیة التنقیة بالقرب من الطور السائل تحت مستویات ضغوط منخفضة بقیمة (1 ، 2 ، 3 و 4 میجاباسکال) ودرجات حرارة تبلغ (283 ، 288 ،  293 و 298 درجة کلفن)  وتم تقییم أداء النظام المطور بأخذ القیاسات التالیة:
سعة التخزین ، کفاءة الإمتزاز ، معدل تدفق الغاز وإنتاج الطاقة ، وکذلک صافی إنتاج الطاقة (توازن الطاقة). وقد اتضح من النتائج التجریبیة العلاقة الوثیقة بین کل من ضغط التخزین ودرجة حرارة الامتزاز ومن ثم أمکن تحسین الطاقة المتولدة تحت ظروف التشغیل المختلفة. فقد سجلت النتائج المتحصل علیها أن أعلى سعة تخزینیة بلغت 170 حجم/حجم ومعدل تصرف 8.50 م^٣.س^-١ بکفاءة 94.40% أی ما یعادل 18.89 کیلوواط ساعة صافی إجمالى الطاقة المتولدة عند ضغط 3 میجاباسکال ودرجة حرارة امتزاز 283 درجة کلفن.