هل يمكن للألمنيوم أن يحل محل كمية كبيرة من الطلب على النحاس في ظل تحول الطاقة العالمي؟

في ظل التحول العالمي في مجال الطاقة، هل يستطيع الألومنيوم أن يحل محل كمية كبيرة من الطلب المتزايد حديثا على النحاس؟ في الوقت الحاضر، تستكشف العديد من الشركات وعلماء الصناعة كيفية "استبدال النحاس بالألومنيوم" بشكل أفضل، ويقترحون أن تعديل التركيب الجزيئي للألمنيوم يمكن أن يحسن موصليته.

بسبب الموصلية الكهربائية الممتازة والتوصيل الحراري والليونة، يستخدم النحاس على نطاق واسع في مختلف الصناعات، وخاصة في الطاقة الكهربائية والبناء والأجهزة المنزلية والنقل وغيرها من الصناعات. لكن الطلب على النحاس آخذ في الارتفاع مع تحول العالم إلى مصادر طاقة أكثر مراعاة للبيئة، مثل السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة، وأصبح مصدر العرض يمثل مشكلة متزايدة. فالسيارة الكهربائية، على سبيل المثال، تستخدم ما يقرب من أربعة أضعاف كمية النحاس التي تستخدمها السيارة التقليدية، والمكونات الكهربائية المستخدمة في محطات توليد الطاقة المتجددة والأسلاك التي تربطها بالشبكة تتطلب كميات أكبر من النحاس. ومع ارتفاع أسعار النحاس في السنوات الأخيرة، يتوقع بعض المحللين أن تصبح فجوة النحاس أكبر وأكبر. حتى أن بعض محللي الصناعة أطلقوا على النحاس اسم "النفط الجديد". يواجه السوق نقصًا في إمدادات النحاس، وهو أمر بالغ الأهمية في إزالة الكربون واستخدام الطاقة المتجددة، مما قد يدفع أسعار النحاس للارتفاع بأكثر من 60٪ في غضون أربع سنوات. وفي المقابل، يعتبر الألومنيوم العنصر المعدني الأكثر وفرة في القشرة الأرضية، واحتياطه يعادل حوالي ألف مرة احتياطي النحاس. وبما أن الألومنيوم أخف بكثير من النحاس، فهو أكثر اقتصادا وملاءمة للتعدين. في السنوات الأخيرة، استخدمت بعض الشركات الألومنيوم لتحل محل المعادن الأرضية النادرة من خلال الابتكار التكنولوجي. لقد وفر مصنعو كل شيء، من الكهرباء إلى تكييف الهواء إلى قطع غيار السيارات، مئات الملايين من الدولارات عن طريق التحول إلى الألومنيوم بدلاً من النحاس. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لأسلاك الجهد العالي تحقيق مسافات أطول باستخدام أسلاك الألمنيوم الاقتصادية وخفيفة الوزن.

ومع ذلك، قال بعض محللي السوق إن عملية "استبدال الألومنيوم بالنحاس" قد تباطأت. في التطبيقات الكهربائية الأوسع، تعتبر الموصلية الكهربائية للألمنيوم هي القيد الرئيسي، مع ثلثي الموصلية النحاسية فقط. ويعمل الباحثون بالفعل على تحسين موصلية الألومنيوم، مما يجعله أكثر قابلية للتسويق من النحاس. ويعتقد الباحثون أن تغيير هيكل المعدن وإدخال الإضافات المناسبة يمكن أن يؤثر بالفعل على موصلية المعدن. يمكن أن تؤدي التقنية التجريبية، إذا تم تنفيذها بالكامل، إلى إنتاج ألومنيوم فائق التوصيل، والذي يمكن أن يلعب دورًا في الأسواق خارج خطوط الكهرباء، وتحويل السيارات والإلكترونيات وشبكات الطاقة.

إذا تمكنت من جعل الألومنيوم أكثر موصلية، حتى بنسبة 80٪ أو 90٪ مثل النحاس، فيمكن للألمنيوم أن يحل محل النحاس، الأمر الذي سيحدث تحولاً هائلاً. لأن هذا الألمنيوم أكثر موصلية وأخف وزنا وأرخص وأكثر وفرة. وبنفس موصلية النحاس، يمكن استخدام أسلاك الألمنيوم الأخف لتصميم محركات أخف ومكونات كهربائية أخرى، مما يسمح للسيارات بالسفر لمسافات أطول. يمكن جعل أي شيء يعمل بالكهرباء أكثر كفاءة، بدءًا من إلكترونيات السيارة وحتى إنتاج الطاقة وحتى توصيل الطاقة عبر الشبكة إلى منزلك لإعادة شحن بطاريات السيارة.

يقول الباحثون إن إعادة اختراع عملية تصنيع الألمنيوم التي استمرت لقرنين من الزمن أمر يستحق العناء. وفي المستقبل، سيستخدمون سبائك الألومنيوم الجديدة لصنع الأسلاك، وكذلك القضبان والصفائح وما إلى ذلك، وسيجتازون سلسلة من الاختبارات للتأكد من أنها أكثر موصلية وقوة ومرونة بما يكفي للاستخدام الصناعي. إذا نجحت هذه الاختبارات، يقول الفريق إنه سيعمل مع الشركات المصنعة لإنتاج المزيد من سبائك الألومنيوم.