باستخدام الألواح الشمسية.. سعوديون يطورون نظامًا للري في المناطق القاحلة (صور)

طور باحثون من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية في السعودية، نظامًا جديدًا يعمل بالألواح الشمسية، بإمكانه وضع حلول لزراعة المحاصيل في الصحراء، من خلال سحب بخار الماء.

يتكون النظام الجديد، المسمى "دبليو إي سي2 بي"، من لوحة شمسية موضوعة فوق طبقة من الهيدروجيل (نوع من البوليمر التي تعتمد على المياه)؛ حيث تُرَكَّب الألواح الشمسية المبطنة بالهيدرجيل فوق صندوق معدني كبير، يحول بخار الماء من الهواء إلى مياه صالحة لزراعة المحاصيل.

زراعة السبانخ

نجح فريق الباحثين السعوديين في زراعة السبانخ باستخدام المياه المأخوذة من الهواء أثناء إنتاج الكهرباء من الألواح الشمسية؛ فعلى مدى أسبوعين من الطقس الحار خلال شهر يونيو/حزيران الماضي، تمكّن الباحثون من زراعة السبانخ بمعدل بقاء على قيد الحياة للمحاصيل بلغ 95%.

وتقدم التكنولوجيا الجديدة -وفقًا لمجلة "سل ريبورتس فيزيكال سياينس"- إستراتيجية مستدامة ومنخفضة التكلفة لتحسين الأمن الغذائي والمائي للأشخاص الذين يعيشون في مناطق المناخ الجاف.

ويستخدم الهيدروجيل موادّ رخيصة تصل إلى دولار واحد للكيلوغرام، على الرغم من أن التكلفة المجمعة لبناء ونشر مثل هذا النظام ستكون أكثر من ذلك بكثير، وهو ما يعمل على تعزيز نمو المحاصيل، إلى جانب أنه يمكن أن يوفر بخار الماء من الهواء مياهًا صالحة للشرب.

حل مشكلات ألواح الطاقة الشمسية

يقول كبير المؤلفين أستاذ علوم وهندسة البيئة في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية "كاوست"، بنغ وانج: "تصميمنا يأخذ المياه من الهواء باستخدام الطاقة النظيفة التي كانت ستُهدر وهي مناسبة للمزارع اللامركزية الصغيرة الحجم في الأماكن النائية مثل الصحاري والجزر المحيطية".

وأضاف: "لا يزال جزء صغير من سكان العالم لا يحصلون على المياه النظيفة أو الطاقة الخضراء، ويعيش العديد منهم في المناطق الريفية ذات المناخ القاحل أو شبه القاحل".

وأشار إلى نجاح النظام الجديد في خفض درجة حرارة الألواح الشمسية، بما يصل إلى 17 درجة مئوية وزيادة توليد الكهرباء بنسبة تصل إلى 9.9% في وضع التبريد الكهروضوئي، موضحًا أن هذه التقنية تعالج مشكلة غير معروفة مع الألواح الشمسية؛ فهي تستفيد من طاقة أشعة الشمس التي لا تستطيع الألواح الشمسية استخدامها فعليًا في الظروف العادية.

الألواح الشمسية التجارية عادة ما تحول أقل من ربع أشعة الشمس الممتصة إلى كهرباء، في حين أن ما تبقى من الإشعاع إما فُقد مع الحرارة وإما مع تسخين الألواح؛ ما يقلل بدوره من كفاءتها، ولأن الألواح الشمسية أقل كفاءة في كل ارتفاع درجة في درجات الحرارة؛ فإن مشكلة تبديد الحرارة تصبح أكثر حدة في البيئات الحارة، كما هو الحال في السعودية والعديد من دول الشرق الأوسط وأفريقيا.

وفي الوقت نفسه، أنتجت المياه لري المحاصيل الموجودة في وحدة زراعة نباتية، وهو ما يجعل التنقية الجديدة ذات مغزى في الترابط العالمي بين الماء والطاقة والغذاء.

آليات عمل المشروع

استخدم الباحثون الحرارة المهدرة من الألواح الشمسية عند توليد الكهرباء لإخراج الماء الممتص من الهيدروجيل؛ إذ إن الصندوق المعدني أدناه يُجَمِّع البخار ويُكثِّف الغاز في الماء، بدلًا من ذلك، يزيد الهيدروجيل من كفاءة الألواح الشمسية عن طريق امتصاص الحرارة وخفض درجة حرارة الألواح.

وأجرى الفريق اختبارًا لزراعة النباتات باستخدام التقنية الجديدة في المملكة العربية السعودية لمدة أسبوعين في يونيو/حزيران، واستخدموا الماء الذي جُمِعَ من الهواء فقط لري 60 بذرة سبانخ مائية مزروعة في صندوق بلاستيكي لزراعة النباتات.

نجاح التجربة

على مدار التجربة، أنتجت الألواح الشمسية -ذات الحجم المماثل لأعلى مكتب الطلاب- ما مجموعه 519 واط/ساعة من الكهرباء، و57 من 60 من بذور السبانخ المائية نمت بشكل طبيعي إلى 18 سم، وفي المجموع، كُثِّفَ نحو 2 لتر من الماء من الهيدروجيل خلال مدة الأسبوعين.

ويقول وانج: "هدفنا إنشاء نظام متكامل للطاقة النظيفة، والمياه، وإنتاج الغذاء، وخاصة الجزء الخاص بتكوين المياه في تصميمنا، والذي يميزنا عن الخلايا الكهروضوئية الحالية".

وتابع: "إن التأكد من أن كل شخص على وجه الأرض لديه إمكانية الوصول إلى المياه النظيفة والطاقة النظيفة بأسعار معقولة جزء من أهداف التنمية المستدامة التي حددتها الأمم المتحدة".

وأضاف: "آمل في أن يكون تصميمنا نظامًا لامركزيًا للطاقة والمياه لإضاءة المنازل ومحاصيل المياه".

موضوعات متعلقة..

• باحثون بجامعة الملك عبدالله السعودية يتوصلون إلى إنجاز في الطاقة الشمسية
• الطاقة الشمسية في السعودية.. 4 مشروعات جديدة (إنفوغرافيك)

اقرأ أيضًا..

• وكالة الطاقة الدولية تلجأ 3 مرات للسحب من احتياطيات النفط.. أزمة أوكرانيا ليست الأولى
• بفضل اكتشافات الغاز المغربي سهم شاريوت يقفز 12%