- تُعدّ الموصلات الفائقة عنصرًا أساسيًا في إعادة الهيكلة الشاملة للأنظمة المطلوبة لتنفيذ تحوّل الطاقة. فهي تقلّل فاقد الطاقة أثناء النقل إلى ما يقارب الصفر، وتُيسّر البنية التحتية اللازمة لتوسّع مصادر الطاقة المتجددة، كما تدعم تقنيات الطاقة المتقدمة. ويمكن لقادة الشركات قيادة المنظومات البيئية اللازمة لتوسيع نطاق حلول الموصلات الفائقة الرائدة.
إن تحوّل الطاقة ليس مجرد استبدال نوع وقود بآخر، بل هو إعادة تصميم للأنظمة التي تقوم عليها التنمية الاقتصادية وأمن الطاقة الوطني.
فالطلب على الكهرباء يشهد ارتفاعًا حادًا، مدفوعًا بكهربة الاستخدامات النهائية والنمو المتسارع لمراكز البيانات والذكاء الاصطناعي. وفي الوقت ذاته، تدمج أنظمة الطاقة حصة متزايدة من المصادر المتجددة، غير أن البنية التحتية التي تنقل هذه الطاقة ما تزال تتكبّد خسائر.
كل أوجه القصور في الشبكات والمحركات وأنظمة التبريد والعمليات الصناعية لها كلفة من حيث رأس المال والانبعاثات والمرونة. ولم تعد التحسينات التدريجية كافية لمواكبة وتيرة التحوّل المطلوبة.
لهذا السبب، تنتقل التقنيات التي كانت تُعدّ سابقًا “غير عملية” أو حبيسة المختبرات البحثية بسرعة إلى دائرة الاهتمام. فالـموصلات الفائقة، التي ارتبطت في الماضي بتطبيقات محدودة، تبرز اليوم كممكّن رئيسي لأنظمة أكثر كفاءة ومرونة وأداءً. فمن خلال تقليل خسائر الطاقة بشكل جذري وإتاحة مكاسب كبيرة في كثافة القدرة والكفاءة وتصميم الأنظمة، تمتلك هذه المواد القدرة على تعزيز أمن الطاقة، وتحسين كفاءة الأنظمة، وتسريع خفض الانبعاثات عبر شبكات الكهرباء والصناعة والبنية التحتية الرقمية.
وقد أظهرت أبحاث حديثة أن الابتكار ساهم بالفعل في خفض الانبعاثات المتوقعة بنسبة 40% خلال العقد الماضي، ويمكن للموصلات الفائقة أن تكون محفّزًا رئيسيًا خلال العقد المقبل.
ما هي الموصلات الفائقة؟
الموصلات الفائقة هي “مواد تنعدم فيها المقاومة الكهربائية تحت درجة حرارة محددة”. وهذا يعني أن التيار الكهربائي يمكن أن يتدفق عبرها إلى أجل غير مسمّى من دون فقدان للطاقة أو توليد حرارة.
وتعمل مجموعة متنامية من الشركات الناشئة على تطوير أسلاك وأنظمة ومواد فائقة التوصيل، في حين تكثّف الشركات الكبرى والمنظمات الدولية والبرامج الحكومية دعمها لهذا القطاع.
فلماذا ينبغي أن نهتم، وكيف يمكن للقطاع الخاص أن يشارك بشكل أكبر؟ هناك ثلاثة أسباب رئيسية تجعل ذلك ضروريًا لإزالة الكربون من اقتصاداتنا:
1. انعدام المقاومة يعني خسائر طاقة شبه معدومة
تقليديًا، استُخدم النحاس والألمنيوم كموصلات في شبكات الكهرباء. وقد ساهما في دعم العصر الصناعي، إلا أن خصائصهما تؤدي إلى فقدان مستمر يتراوح بين 5% و10% من الكهرباء العالمية على شكل حرارة أثناء النقل. ويمكن للموصلات الفائقة أن تقلّل هذا الفاقد بشكل كبير، ما قد يترجم إلى وفورات ضخمة على مستوى النظام من حيث التكلفة والانبعاثات.
وكما تؤكد الوكالة الدولية للطاقة، فإن كل نقطة مئوية من فاقد نقل الكهرباء يتم تجنبها تعني تقليل ملايين الأطنان من ثاني أكسيد الكربون سنويًا. وبالنسبة لشركات المرافق ومشغلي الشبكات الكبرى، يعني ذلك عددًا أقل من محطات التوليد، واستهلاكًا أقل للوقود، وتكاليف بنية تحتية وصيانة أدنى على المدى الطويل.
2. الكثافة العالية للطاقة تفتح آفاق كفاءة جديدة وتسهّل دمج المتجدّدات
يمكن للموصلات الفائقة نقل ما يصل إلى نحو 100 ضعف الطاقة التي تنقلها كابلات النحاس ذات السماكة نفسها، ما يسمح بتصميم كابلات أكثر إحكامًا وكفاءة لنقل الطاقة المتجددة إلى المدن والمجتمعات. كما تتيح تطوير محركات ومولدات أصغر حجمًا وأخف وزنًا لقطاع النقل.
وبالنسبة لقطاع الطاقة المتجددة، يُعدّ هذا تحولًا جوهريًا، إذ يساعد طاقة الرياح والطاقة الشمسية — التي غالبًا ما تتسم بتدفقات متقطعة وموزعة جغرافيًا — على نقل جيجاواطات من الطاقة لمسافات طويلة مع خسائر ضئيلة، مما يسهم في تخفيف تقلباتها.
ومن منظور شامل للأنظمة، تشير تقارير الوكالة الدولية للطاقة إلى أن شبكات الكهرباء تحتاج إلى التوسع بمعدل أسرع بنحو 20% خلال العقد المقبل لتحقيق مسارات الحياد الكربوني. ويمكن للموصلات الفائقة أن تسهم في خفض التكاليف على المدى المتوسط والطويل.
3. مواد أساسية لإطلاق العنان لمصادر وتقنيات الطاقة المستقبلية
تُعدّ الموصلات الفائقة طبقة تمكين أساسية للاندماج النووي والهيدروجين والاستخدامات فائقة الكثافة للطاقة في اقتصادات الذكاء الاصطناعي.
فمن دون مغناطيسات فائقة التوصيل، لن تتمكن معظم أنظمة الاندماج النووي القائمة على الحصر المغناطيسي من تحقيق شروط اندماج مستدامة، إذ تتطلب هذه الأنظمة مجالات مغناطيسية عالية لاحتواء البلازما عند درجات حرارة قصوى.
كما تُعدّ المحركات وأنظمة التبريد فائقة التوصيل عاملًا رئيسيًا في رفع كفاءة تسييل الهيدروجين وتطبيقاته، التي تعتمد على تبريد فعال في درجات حرارة منخفضة للغاية.
أما مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، التي تواجه قيودًا كبيرة مرتبطة بكثافة الطاقة ومتطلبات التبريد، فيمكنها تقليل استهلاك الطاقة من خلال أنظمة توزيع كهرباء فائقة التوصيل وإلكترونيات مبردة بالتبريد العميق — وهي مجالات تشهد حاليًا تطويرًا نشطًا. وقد أوضحت أبحاث مايكروسوفت أن هذه المواد يمكن أن تُحدث تحولًا في بنية الطاقة لمراكز البيانات عبر زيادة الكفاءة وتقليل الحرارة وخفض التكاليف الإجمالية للطاقة.
وفي منصة UpLink، محرك الابتكار في مراحله المبكرة التابع للمنتدى الاقتصادي العالمي، يجري العمل على جمع المنظومات البيئية التي تحتاجها الحلول الرائدة للتوسع. فمن خلال تشكيل تحالفات من قادة شركات أصحاب رؤية لإظهار الطلب من القطاع الخاص على حلول الموصلات الفائقة، إلى جانب مزودي رأس المال والجهات الحكومية والدولية الداعمة، يمكن لهذه التقنيات أن تلعب دورًا كبيرًا في السعي نحو مستقبل خالٍ من الانبعاثات الصافية.
من يمكنه تحفيز الطلب المؤسسي؟
هناك عدد من الجهات القادرة فعليًا على دفع هذا المسار قدمًا، وعلى رأسها شركات التكنولوجيا التي تستثمر بكثافة في مراكز البيانات وستستفيد من الكابلات فائقة التوصيل، مثل مايكروسوفت، وغوغل، وميتا، وأمازون ويب سيرفيسز.
كما سيركز مشغلو الشبكات الكهربائية وشركات المرافق على دمج كابلات فائقة التوصيل ذات درجات الحرارة العالية وتحديث الشبكات لدعم ثورة الطاقة المتجددة. وتشمل القطاعات الأخرى المهتمة بهذا المجال الموانئ والمطارات والهيدروجين وصناعة الصلب والرعاية الصحية وصناعة الاندماج النووي الناشئة، حيث يسعى كل منها لتحقيق مكاسب في الكفاءة يمكن أن توفرها الموصلات الفائقة.
ومن بين الشركات الناشئة والناشئة المتوسعة التي تجذب اهتمام الحكومات والشركات والمستثمرين في هذا المجال:
تركّز شركة SuperNode ومقرها دبلن على تطوير “أنظمة كابلات فائقة التوصيل من الجيل التالي قادرة على نقل طاقة أكبر من الكابلات التقليدية”. وقد حصلت على تمويل بقيمة 20 مليون يورو وتشارك في خطة لإنشاء شبكة كهرباء أوروبية فائقة.
أما شركة Hinetics المنبثقة عن جامعة إلينوي، فتعمل على “إنشاء أول محرك فائق التوصيل متكامل بالكامل وخالٍ من أنظمة التبريد التقليدية”، ما قد يمهد الطريق لتسويق محركات قوية ومدمجة لقطاع الطيران وقطاعات أخرى. وقد حظي محركها، الملقب بـ“بيبي يودا”، بدعم وتمويل من ناسا ووزارة الطاقة الأمريكية.
كما تسعى شركة Snowcap Compute، وهي شركة ناشئة في مرحلة التمويل الأولي، إلى بناء أول منصة حوسبة فائقة التوصيل في العالم.
ومع دفع عدد من المؤسسات الأكاديمية الرائدة — مثل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وجامعة هيوستن، وجامعة أكسفورد، والمعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ — بأبحاث الموصلات الفائقة إلى مستويات جديدة، باتت المسؤولية الآن تقع على عاتق قادة الشركات والتمويل الحكومي ورأس المال الخاص والوعي العام لضمان رعاية هذه المواد بما يسهم في تسريع خفض الانبعاثات خلال السنوات العشر المقبلة. وقد شدّد حدث حديث في سيرن على أن تجاوز الموصلات الفائقة لنقطة التحول التنموية والوصول إلى إمكاناتها المجتمعية الكاملة يتطلب عملًا منسقًا وتعاونًا متسارعًا بين جميع الأطراف المعنية.
كيف يمكن لقادة الشركات أن يتقدموا؟
يلعب قادة الشركات دورًا حاسمًا في نقل الموصلات الفائقة من مرحلة الوعد إلى مرحلة التطبيق. ويبدأ ذلك بإظهار طلب واضح من خلال الانضمام إلى تحالفات ما قبل المنافسة لتحديد المسارات المستقبلية لأنظمة فائقة التوصيل. كما يعني تمويل مشترك لمشاريع تجريبية وعروض تطبيقية في بيئات ذات قيمة عالية أو قيود مكانية، مثل شبكات المدن المكتظة أو مجمعات مراكز البيانات، حيث تكون مكاسب الكفاءة ذات أهمية قصوى.
ويتطلب الأمر أيضًا الاستعداد لتقاسم المخاطر عبر استثمارات استراتيجية صغيرة، سواء رأسمالية مغامرة أو استثمارات مؤسسية، في الشركات الناشئة التي تطور تقنيات فائقة التوصيل.
وأخيرًا، يعتمد التقدم على مواءمة المنظومات البيئية، وربط صناديق الابتكار ومزودي رأس المال وشركات المرافق والشركات الناشئة والمستخدمين الصناعيين لبناء سلاسل إمداد مرنة مع نضوج التكنولوجيا. لم يعد السؤال ما إذا كانت الموصلات الفائقة تعمل، بل ما إذا كان القطاع الصناعي مستعدًا للقيادة وتحويل الجاهزية التقنية إلى عمل منسق وفعّال.
