FeTu: حلول الطاقة النظيفة
من إعداد بول بينون، كبير محامي البراءات وشريك في شركة Appleyard Lees IP LLP للمحاماة.
ابتكر جوناثان فنتون، مؤسس شركة FeTu ورئيسها التنفيذي، وهي شركة مدفوعة بالابتكار تعمل على ابتكار تقنيات خفض الكربون التي يمكن تطبيقها في مجموعة واسعة من الأنظمة والصناعات، جهاز طاقة "أخضر" ثوري، وهو نظام ™FeTu Roticulating، الذي يهدف إلى خفض الكربون في مجموعة واسعة من النظم والصناعات.
إن تحدي تغير المناخ يتطلّب من الشركات إيجاد حلول طاقة أنظف.
وتقنية FeTu متعددة الاستخدامات هي نظام فعال من حيث التكلفة وعالي الكفاءة لضخ السوائل له مجموعة متنوعة من التطبيقات.
التكنولوجيا الأساسية
يعتبر نظام FeTu Roticulating أول جهاز رباعي الحركة (مزدوج ثنائي الحركة) في العالم. وهو خفيف الوزن وقابل للتطوير ويستخدم جزأين متحركين فقط لتشغيل أربع غرف ضغط ضد الطور، مما يوفر تحويلًا منخفض الخسارة للطاقة الكامنة إلى طاقة حركية.
والاختراع هو توربين ضخ إيجابي منخفض السرعة (PDLVT) يجمع بين التقنيات الشعاعية والمحورية والمتبادلة في حل واحد عالي الكفاءة.
والجهاز مكوّن من غلاف واحد على شكل تجويف يحوي عنفة دوارة كروية. وعبر الغلاف يمتد عمود محرك وحيد يحمل العنفة الدوارة الكروية. والعنفة الدوارة الكروية مقولبة لتشكّل أربع غرف بين العنفة والغلاف.
ويؤدي دوران العمود إلى "دوران ممفصل" للعنفة في مساحة ثلاثية الأبعاد، مما يؤدي بدوره إلى تغيير حجم الغرف. ويتسبب هذا التغيير في الحجم في ضغط/توسيع أي سائل في الغرق، وهو ما يسمح باستخدام الجهاز بعدة طرق مختلفة. فمثلا:
- طاقة السوائل - ضاغط غاز أو مضخة فراغية
- دورة مفتوحة أو دورة مغلقة - تحويل الطاقة إلى حرارة أو الحرارة إلى طاقة.
المشاكل التي يحلها نظام FeTu
وتقنية FeTu قابلة للتطبيق في العديد من الصناعات. فكمضخة غاز، يمكن استخدام الجهاز في التصنيع والفضاء والأدوية والصحة والمركبات الثقيلة والبحرية والسكك الحديدية والدفاع والمرافق والبناء. ووجد الاختبار الأولي أن استخدام الجهاز كضاغط خالي من الزيت، يعطي نسب ضغط تصل إلى 7.2:1 عند تشغيله بسرعة 1000 دورة في الدقيقة فقط. ونسبة الضغط هذه أعلى بكثير من تلك الموجودة في الشواحن الفائقة القدرة، التي تعمل أيضًا بسرعات أعلى بكثير.
وعند استخدامه كمحرك حراري، يستطيع الجهاز استرداد ما يقرب من 30 في المائة من الحرارة الضائعة منخفضة الدرجة مقارنة بنسبة 10 في المائة، وهي نسبة قياسية في الصناعة، وبالتالي تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل كبير.
ويمكن استخدام الجهاز كنظام تبريد يستخدم ثاني أكسيد الكربون أو الهواء كسائل تشغيل.
مضخة التحريك الموجبة - قدرة مدمجة للضغط العالي والحجم الكبير والقياس المطلق من جهاز واحد. والتحريك الإيجابي يتيح نسبتي تحضير ذاتي وتقليب عاليتين، وفعالية ثنائية الاتجاه (متطابقة)، ومستوى ضجيج منخفض، وتقليل التكلفة الإجمالية للملكية، وهو خفيف الوزن وبسيط وذو موثوقية. والمضخات الوسيطة النظيفة غزيرة الإنتاج، وتمتاز بوجود سوق كبير ومتزايد على حد سواء، ولكن لا توجد تقنية حالية تقدم خصائص جهاز FeTu المدمجة والمرغوبة للغاية.
دورة ديناميكا حرارية مغلقة الحلقة - نظام الحلقة المغلقة الفعال كمفتاح لإطلاق عملية إزالة الكربون من الكتلة - عبر تمكين تقديم الطاقة المتجددة بنسبة مائة في المائة من مصادر الحرارة الطبيعية الوفيرة (الطاقة الشمسية والطاقة الحرارية الأرضية). وأكدت اختبارات المقياس في عام 2020 قدرة جهاز FeTu على العمل بنجاح في دورة ديناميكيا حرارية مغلقة الحلقة.
إلهام للاختراع
في عمر 13 عاماً، تلقى جوناثان فنتون تحدياً من جار مسن، وهو قائد سرب سابق في سلاح الجو الملكي البريطاني يشاركه حب الهندسة، لتصميم محرك أكثر كفاءة. وقد أعطاه جاره مهمة تقليل كمية الطاقة المهدرة في الإنتاج.
وأمضى جوناثان بضعة سنوات تالية في رسم تصميمات محتملة لآلة ضغط دوارة مستمرة بسيطة. ولكنه لم يتمكن من حل قطعة واحدة من اللغز: كيفية توجيه العنفة الدوارة الكروية.
ولكن بعد أربعين عاما تقريبا، في 18 سبتمبر 2015، أتت لحظة التجلي. يقول: "كنت أستحم متأملا تدفق المياه في رأس الدش، حينما خطرت لي فجأة قطعة اللغز المفقودة". لقد كانت لحظة ابتكار واضحة للغاية. فنزلت إلى الطابق السفلي، ورسمت التصميم وهذا ما كان".
حماية الملكية الفكرية وأهميتها
الابتكار الأساسي لجهاز FeTu محمي ببراءات في أكثر من عشرين دولة. وهناك أيضاً طلبان دوليان معلقان بموجب معاهدة التعاون بشأن البراءات لمزيد من التطوير، وبراءة ممنوحة في المملكة المتحدة لاستخدام الجهاز في دورة ديناميكية حرارية.
ويمكن ربط قيمة الشركات المبتكرة ربطاً وثيقاً بملكيتها الفكرية. فبالنسبة للعديد من الشركات المدفوعة بالابتكار مثل FeTu، تشكل البراءات حجر الأساس للشركة، وتحمي أفكارهم المبتكرة. وبدون حماية الملكية الفكرية، يمكن للمنافسين تطبيق الهندسة العكسية للجهاز بعد طرحه في السوق، مما يصعّب على المستثمرين دعم الابتكارات مالياً.
لماذا يعدّ الابتكار أمراً حاسماً في تكوين مستقبل أخضر
يؤدي الابتكار دوراً أساسياً في تكوين مستقبل أخضر. إذ تتجاوز مستويات انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية ما يزيد على 36 مليار طن سنوياً، وقد ارتفع متوسط درجات الحرارة العالمية أكثر من درجة مئوية منذ أوقات ما قبل الصناعة. ودون الابتكار لمكافحة هذه الاتجاهات، ستستمر هذه الانبعاثات في الزيادة، مما سيؤدي إلى دمار لا حصر له لمستقبل الأجيال القادمة.
أكبر التحديات في تطوير الاختراع
إن التطوير التقني لنظام ميكانيكي مبتكر أمر مكلف، وغالباً ما يكون التمويل هو التحدي الأكبر وعنصراً رئيسياً للنجاح. ولا يمكن تأمين الاستثمار وبناء فريق من الطراز العالمي بميزانية محدودة إلا من خلال دعم المنح. ويعتمد تطوير جميع التقنيات الجديدة على الشغف ورؤية متبني المشروع، وغالبًا ما تكون المخاطر مرتبطة بشكل جوهري ومتناسب مع المكافأة.
كيف يمكن لواضعي السياسات دعم الابتكار لمستقبل أخضر
من الضروري أن يصبح العالم مكاناً أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، بغرض وقف الارتفاع الحالي في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، لا تزال بعض الصناعات تقاوم التغيير. إذ تحقق العديد من شركات الطاقة حالياً أرباحاً كبيرة ضمن الإطار التشريعي الحالي، الذي لا يعطي الأولوية بالضرورة لشواغل الطاقة الخضراء في جميع المجالات. وقد لا تكون العوامل الاجتماعية كافية لتشجيع التغيير. فبدون التشريع، قد يأتي التحول الأخضر داخل العديد من الصناعات ببطء شديد، إن أتى أصلاً.
مرحلة التطوير الحالية
تجارب المنتج البدائية جارية، مع تجارب تجارية متعلقة بالإدارة الحرارية الصديقة للبيئة في قطاع النقل.