طاقة متجددة التقارير النشرة الاسبوعية تقارير الطاقة المتجددة رئيسية سلايدر الرئيسية

الطاقة الشمسية في مصر.. تقنية جديدة لتنظيف وتبريد الألواح

من خلال رش مادة نانومترية

داليا الهمشري

2022-04-17

0 14٬663

تشهد مشروعات الطاقة الشمسية في مصر توسعات كبيرة مؤخرًا، إذ توصّل فريق بحثي إلى تقنية جديدة لتنظيف وتبريد الألواح الشمسية، من خلال رشّ الخلايا بمادة نانومترية مكونة من مزيج من أكاسيد المعادن والبوليمر.

وتشكّل هذه التقنية نقلة كبرى لمشروعات الطاقة الشمسية، في ظل وجود سباق محموم بين شركات الألواح الشمسية للتغلب على مشكلة التخلص من الغبار والأتربة التي تخفض معدل كفاءة المحطات الشمسية، وتقلل من عمرها الأفتراضي.

ويمكن أن تحقق هذه التقنية جدوى اقتصادية كبيرة عند تطبيقها على المحطات الكبرى مثل محطة بنبان بمحافظة أسوان، التي تُعدّ أكبر محطات الطاقة الشمسية في مصر، وتستهدف توليد 1465 ميغاواط من الكهرباء النظيفة من خلال ربط 32 محطة توليد للطاقة الشمسية بمحطات المحولات لربطها على الشبكة الموحدة للكهرباء.

هدف التنظيف الذاتي

قالت المتخصصة في تطبيقات مواد النانو في الطاقة المتجددة والمياه بمعهد بحوث البترول، مديرة المعهد الدولي للطاقة المتجددة وشؤون البيئة لفرع مصر، الدكتورة إيمان محمد مصطفى، إن السباق الذي يشهده البحث العلمي وشركات الخلايا الشمسية -حاليًا- يتمحور حول تطوير هدف التنظيف الذاتي للخلايا دون تدخّل بشري، مع الحفاظ على كفاءتها وقدرتها على امتصاص الضوء.

وأضافت الدكتورة إيمان أنها أرادت تحقيق هدفين فيما يتعلق بالخلايا الشمسية، وهما: التنظيف والتبريد في الوقت نفسه، مستخدمة تقنية النانوتكنولوجي في تحقيق هذين الهدفين.

وأوضحت أنها حضرت مواد نانوماترية طاردة للمياه، وفي الوقت نفسه تحتوي هذه المادة على جزء بوليمر ومادة قادرة على امتصاص الضوء حتى لا تقلل من امتصاص الخلايا الشمسية لأشعة الشمس الساقطة عليها.

وأفادت المتخصصة في تطبيقات مواد النانو في الطاقة المتجددة أن هذه المادة تعظّم من فائدة الخلايا الشمسية لأنها تسهل عملية التنظيف لرفع كفاءة الخلايا من خلال التخلص من الغبار والأتربة في الأماكن التي تقلل كفاءتها، كما تعمل على رفع كفاءة الخلية، من خلال وضع مادة تعمل على زيادة امتصاص الخلايا للأشعة الشمسية.

تقنيات الطاقة الشمسية في مصر

قالت الدكتورة إيمان: "بذلك نكون قد نجحنا في مهمة تنظيف الخلايا الشمسية من خلال استخدام المعادن في صورة أكسيد مرتبط معها بوليمر، ولكن في النهاية تكون صفة هذا المركب نانو".

وأضافت المتخصصة في تطبيقات مواد النانو في الطاقة المتجددة أن هذه المادة حُضِّرَت بحيث تكون طاردة للمياه وتأخد شكلًا كرويًا، وبمجرد نزول المياه على الخلايا لتنظيفها تسقط بسرعة على الأرض مُحمّلة بالغبار والأتربة.

وأبرزت أن هناك تحديًا يواجه العالم أجمع في البحث العلمي، فيما يتعلق بتحضير مثل هذه المواد، وهو صنع مادة لا تقلل الامتصاص على اللوح الشمسي.

بالإضافة إلى تحديد زاوية الميل التي تستطيع طرد المياه بحيث تأخذ الشكل الكروي، وتعمل على تساقط المياه مباشرة عن سطح الخلايا بعد نجاحها في طرد الغبار والأتربة، وبذلك تكون هذه المادة قد نجحت في إطالة عمر الخلايا الشمسية.

وأشارت الدكتورة إيمان إلى أن الأتربة قد تقلل عمر الخلايا الشمسية بمعدل قد يصل إلى 10 أعوام، بجانب أنها تعمل على خفض معدل الكفاءة خلال تشغيل المحطة الشمسية.

سينسور لرصد الكفاءة

أبرزت المتخصصة في تطبيقات مواد النانو في الطاقة المتجددة أن هناك هدفًا أخر تعمل عليه مع طلاب كلية الهندسة يتمثل في صنع طارد "سينسور".

وأوضحت أنه بجانب المواد النانوماترية التي تُرشّ على الخلايا، يوضع جهاز إلكتروني "سينسور" لرصد كفاءة الخلية الشمسية والعمل بشكل آلي على تنظيفها دون التدخل البشري، مضيفةً: "بذلك نكون استخدمنا النانوتكنولوجي وعلم الاتصالات".

الطاقة الشمسية في مصر.. تشغيل مزرعة ألبان بالكهرباء النظيفة في الفيوم (صور)

وأضافت الدكتورة إيمان أن السينسور يمثّل أسهل طريقة لضمان عدم التدخل البشري في المحطة بعد تركيب الخلايا ورشّها بالمادة النانوماترية وتجفيفها في درجة حرارة الغرفة.

وأشارت إلى أنها فضّلت طريقة الرشّ للمادة النانوماترية على سطح الخلية؛ لأنها اقتصادية، ولا تتعرض الخلية من خلالها لأيّ عوامل جوية.

وتابعت أن الفريق البحثي قد نجح -كذلك- بتحقيق هدف تجفيف المادة في درجة حرارة الغرفة، والذي يستغرق فترة زمنية تتراوح بين 3 أو 4 ساعات خلال النهار، وقد تمتد المدة اللازمة لتجفيف المادة النانوماترية على سطح الخلايا حتى 9 ساعات خلال الليل، وهذا في فصل الشتاء.

أمّا في فصل الصيف، ستقلّ هذه المدة بصورة أكبر نظرًا لارتفاع درجة حرارة الخلية ودرجة حرارة الجو، ومن ثم سيقلّ الوقت اللازم لجفاف هذه المادة النانومترية على الخلايا الشمسية.

بوليمر من الطبيعة

قالت الباحثة في تطبيقات مواد النانو في الطاقة المتجددة، إن المشروع لا يزال في مرحلة البحث على المرايا في أحد المحطات الشمسية، لافتةً إلى أن معهد بحوث البترول يُجري اختبارات على القطع المكافئ هناك، بالمشاركة مع 3 أساتذة من جامعة القاهرة وجامعة عين شمس وجامعة حلوان وطالبة دكتوراه.

وأضافت: "نجحنا في عمل تركيزات مختلفة وبوليمرات مختلفة حتى توصّلنا إلى استخدام بوليمر أعيدَ تدويره من الطبيعة".

أمّا عن الهدف الثاني للبحث، وهو تبريد للخلايا دون تدخّل بشري، وخلال وجودها في المحطة، لفتت الدكتورة إيمان إلى أنه أضيفَت مادة في ظهر الخلية لامتصاص الحرارة.

وذكرت الدكتورة إيمان أن الفريق البحثي قد استهدف -كذلك- الاستفادة من الحرارة التي ستمتصّها هذه المادة من الخلية بأيّ صورة من الصور، مثل تسخين المياه، لأن كمية الحرارة المحدودة الناتجة عن تبريد الخلايا لن تسمح بتوليد الكهرباء.

وأكدت أن هذا المشروع البحثي قد نجح في توفير الحلول لرفع كفاءة المحطة الشمسية، من خلال رفع اقتصادها وزيادة عمر الخلايا الشمسية وكفاءتها، لافتةً إلى أن هذا الهدف يمثّل -حاليًا- الشغل الشاغل للباحثين في العالم أجمع، ويشعل المنافسة بين مصانع وشركات الخلايا الشمسية.

وأوضحت أن تناقص عمر المحطة؛ الشمسية نتيجة الغبار والأتربة، والذي قد يصل إلى 15 عامًا، قد يخلق قلقًا لدى المستثمرين من عدم تحقيق أهدافهم الاقتصادية.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..