توليد الكهرباء وتخزينها [2]

 تتضمن مجموعات الإلكترودات مزيجًا من المغنيسيوم (سالب) والفحم (موجب)، ولوحة الزنك (سالب) والنحاس (موجب)، وغيرها. كما يتم استخدام التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والنيكل والحديد ومواد أخرى كموصلات. يمكن استخراج التيارات الكهربائية الضعيفة ليس فقط من التربة، ولكن أيضًا من الماء، وتربة الحديقة، أو غمر الألومنيوم والفحم في ماء مالح. ومع ذلك، ونظرًا للموارد المحدودة مثل المعادن النادرة، يميل الاختيار الأساسي غالبًا نحو المغنيسيوم والفحم.

هناك نوع متاح من البطارية يعرف باسم بطارية الكربون. مزاياه تكمن في قدرته على الشحن السريع وقدرته على الاستخدام طويل الأمد ومقاومته للرطوبة وملاءمته في درجات الحرارة الباردة أو حتى في الحرائق، مما يجعله مناسبًا للتركيبات الخارجية الدائمة. ومع ذلك، فإن هذه البطاريات تتمتع بسعات تخزين صغيرة جدًا، مما يتطلب زيادة في كميتها.

بطاريات الكربون موجودة بالفعل في الاستخدام العملي. كبطريقة مثالية، يمكن لبطارية كربون وزنها 12 كجم أن تشحن حتى 25 واط-ساعة. وتبلغ قياساتها حوالي 33 سم في العرض و22 سم في العمق و45 سم في الارتفاع. لتقديم تقدير، استخدام مصباح LED بقوة 7 واط لمدة 3 ساعات يتطلب 21 واط-ساعة من الطاقة. أما بالنسبة للكمبيوتر المحمول الذي يستهلك من 20 إلى 30 واط، فساعة استخدام ستتطلب من 20 إلى 30 واط-ساعة.

وفقًا لاستطلاع أجرته وزارة البيئة في اليابان في السنة المالية 2020، كان الاستهلاك الطاقي المتوسط للمنزل الواحد سنويًا في اليابان 4258 كيلوواط-ساعة، وهو حوالي 12 كيلوواط-ساعة يوميًا، بما في ذلك المنازل لشخص واحد إلى العائلات الكبيرة. وتشير دراسة أخرى إلى حوالي 7.3 كيلوواط-ساعة لمنزل لشخص واحد و 14.6 كيلوواط-ساعة لعائلة تتألف من أربعة أفراد.

بافتراض مساحة أرض تقدر بحوالي 12 متر مربع لسكن في براوت فيليدج، باستخدام بطاريات بهذا الحجم، يمكن استيعاب حوالي 1944 وحدة. ومع كل وحدة تخزين 25 واط-ساعة، فإن هذا سيمثل سعة تخزين إجمالية تبلغ 48 كيلوواط-ساعة. هذه الكمية ستزن حوالي 24 طن، وربما تكون أكثر مما هو ضروري. ومع ذلك، حتى ثلث هذه البطاريات الكربونية يمكن أن تلبي احتياجات الطاقة اليومية لعائلة تتألف من أربعة أفراد. إنها حلاً عملياً باستخدام بطاريات الكربون المتوفرة محلياً. وإذا تم استخدام الخيزران، الذي ينمو بسرعة ويمكن حصاده مرات عديدة، بدلاً من الخشب لهذه البطاريات، يمكن الحفاظ على إنتاجها بشكل مستدام. على الرغم من أن حرق الخيزران ينبعث أولاً غاز ثاني أكسيد الكربون، إلا أن استخدام البطاريات فيما بعد هو شبه دائم.

باستهلاك الطاقة لأجهزة المنزل (1 كيلوواط-ساعة = 1000 واط-ساعة)

- الميكروويف: 1500 واط / استخدام لمدة 12 دقيقة (0.2 ساعة) = 300 واط-ساعة.

- طباخ الأرز: 1300 واط / استخدام لمدة ساعة واحدة = 1.3 كيلوواط-ساعة.

- مجفف الشعر: 1200 واط / استخدام لمدة 6 دقائق (0.1 ساعة) = 120 واط-ساعة.

- مكيف الهواء: 660 واط / 8 ساعات من الاستخدام اليومي = 5.280 كيلوواط-ساعة.

- الثلاجة (450 لتر): 250 واط / 24 ساعة من الاستخدام اليومي = 6 كيلوواط-ساعة.

- تلفزيون LCD (42 بوصة): 210 واط / 5 ساعات من الاستخدام = 1.05 كيلوواط-ساعة.

- الحاسوب المكتبي: 50-150 واط / 10 ساعات من الاستخدام = 500 واط-ساعة إلى 1.5 كيلوواط-ساعة.

- الكمبيوتر المحمول: 20-30 واط / 10 ساعات من الاستخدام = 200 واط-ساعة إلى 300 واط-ساعة.

- لمبة LED: 7 واط / 6 ساعات من الاستخدام = 42 واط-ساعة.