تكنو طاقةأخبار التكنو طاقةرئيسية

رفع أداء الخلايا الكهروضوئية بتقنية مصرية جديدة (صور)

تزيد من كفاءة توليد الكهرباء

داليا الهمشري

في ظل التوجه العالمي نحو التوسع في الطاقة الشمسية، شهد مجال تحسين أداء الخلايا الكهروضوئية منافسة محتدمة بين الباحثين والمتخصصين في هذا المجال.

وضمن هذه المنافسات، توصل الباحث المصري عمر أحمد الحارون -خلال الدراسة التي تقدّم بها لنيل شهادة الماجستير من قسم القوى الميكانيكية بكلية الهندسة في جامعة المنصورة- إلى تقنية جديدة لتحسين أداء الخلايا الكهروضوئية باستعمال مركز شمسي ذي قطع مكافئ.

وخلال الدراسة التي أشرف عليها الدكتور الشافعي زيدان، والدكتور إبراهيم الشرقاوي، والدكتور محمد توفيق، صمّم الحارون نظامًا كهروضوئيُا- حراريًا، باستعمال تقنية التقسيم الطيفي القائم على امتصاص السوائل بالاعتماد على الماء بمثابة مرشح سائل ماصّ للطيف الشمسي.

وأوضح المهندس عمر الحارون -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن الخلايا الكهروضوئية تُعد تقنية بسيطة وموثوقة يمكنها تحويل الطاقة الشمسية مباشرةً إلى كهرباء دون إحداث أي ضوضاء أو وجود مكونات متحركة.

الباحث المصري عمر الحارون يتوصل لتقنية جديدة لتحسين أداء الخلايا الكهروضوئية
الباحث المصري عمر الحارون يتوصل لتقنية جديدة لتحسين أداء الخلايا الكهروضوئية

مزايا عديدة

قال الحارون، إنه على الرغم من أن الأنظمة الشمسية تتمتع بالعديد من المزايا، فإنه لا يمكن للخلية الكهروضوئية تحويل سوى جزء صغير من الطيف الشمسي إلى طاقة كهربائية.

وأرجع ذلك إلى عدم قدرة الرقائق الإلكترونية على تحويل طاقة الفوتونات الساقطة عليها كليًا إلى طاقة كهربائية، لافتًا إلى أنها تحول جزءًا بسيطُا فقط، أما الجزء الآخر فيرفع درجة حرارة الخلية، ويقلل قدرتها وكفاءتها الكهربائية.

وأشار الحارون إلى أن تقنية التقسيم الطيفي (spectral splitting technology) تُعد أحد الحلول الفاعلة لهذه المشكلة، وتحسين أداء الخلايا الكهروضوئية.

ولفت إلى أنه في هذه التقنية يُقسم الطيف الشمسي إلى جزأين: الجزء الأول يُسمح له بالوصول إلى الخلية، لأنه المسؤول عن توليد الكهرباء.

أما الجزء الآخر الذي يرفع درجة حرارة الخلية ويقلل كفاءتها، فيُمنع من الوصول إلى الخلية.

تقسيم الطيف الشمسي

أوضح الباحث في جامعة المنصورة، أن هذه التقنية تنقسم من حيث طريقة تقسيم الطيف الشمسي إلى: التقسيم القائم على الامتصاص، والتقسيم القائم على الانعكاس، والتقسيم القائم على الانكسار.

ويوضح الشكل التالي فكرة عمل تقنية التقسيم الطيفي القائم على الانعكاس، إذ يُستعمل عاكس انتقائي (Selective reflector) يعكس الجزء المرغوب فقط من الطيف الشمسي إلى الخلية الشمسية، ويسمح للجزء الحراري بالمرور من خلاله لاستغلاله في أي تطبيق حراري:

تقنية جديدة لتحسين أداء الخلايا الكهروضوئية

التطبيقات الحرارية

قال المهندس عمر الحارون، إن تقنيات التقسيم الطيفي القائمة على الانكسار تتم عن طريق اختلاف معامل انكسار الطيف الشمسي عند مروره خلال أحد الوسائط باختلاف الطول الموجي للشعاع الساقط.

وهذا يؤدي إلى تقسيم الطيف الشمسي إلى عدة نطاقات كما هو موضح في الشكل التالي:

رفع أداء الخلايا الكهروضوئية

وأضاف الحارون -خلال تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن تقنيات التقسيم الطيفي القائمة على امتصاص السوائل تتم عبر إمرار سائل فوق الخلية لامتصاص الجزء الحراري من الطيف الشمسي غير المرغوب فيه لاستعماله في أحد التطبيقات الحرارية، ويسمح فقط لجزء الطيف الشمسي المُتوافق مع استجابة الخلية الطيفية بالنفاذ خلاله للوصول إلى الخلية وتوليد الكهرباء.

ويوضح الشكل التالي آلية عمل تقنية التقسيم الطيفي القائم على الامتصاص:

تقنية جديدة لتحسين أداء الخلايا الكهروضوئية

نظام كهروضوئي- حراري

أوضح الباحث عمر الحارون، أنه صمّم خلال رسالته لنيل شهادة الماجستير نظامًا كهروضوئيًا- حراريًا (PV-Thermal system) يعتمد على استعمال تقنية التقسيم الطيفي القائم على امتصاص السوائل، كما هو موضح في الشكل التالي:

تقنية جديدة لتحسين أداء الخلايا الكهروضوئية

وأفاد الحارون بأنه استعمل الماء بمثابة مرشح سائل ماص للطيف الشمسي بعد تحضير سائل نانو، وهو أكسيد الزنك ووضعه في الماء.

كما استعمل الباحث مُركٍّزًا شمسيًا ذا قطع مكافئ (وهو عبارة عن عدسة لتركيز مساحة كبيرة من ضوء الشمس على مساحة صغيرة) لتركيز إشعاع الشمس على المُرشح (الفلتر).

ثم أجريت العديد من التجارب العملية لمقارنة أداء الخلية الشمسية باستعمال هذا المُرشح السائل فوق الخلية، وبين أداء خلية مرجعية دون مرشح سائل.

وأوضح الحارون أنه درس المتغير الأول، وهو معرفة تأثير تغيير سُمك المرشح السائل على الأداء الكهربائي للخلية، إذ اقترح الباحث 3 أسماك للمرشح لإجراء الدراسة، وهي: سنتيمتر، و 1.5 سنتيمترًا، وسنتيمتران.

واستنتج الحارون أن النسب المئوية للزيادة في الطاقة الكهربائية المُنتجة من الخلية الموضوعة أسفل المرشح السائل وكفاءة الخلية الكهربية قد ارتفعت بصورة ملحوظة مع زيادة سُمك المرشح الضوئي مقارنة بالخلية المرجعية.

ووجد الحارون أن نسبة الزيادة تراوحت ما بين 37.8% و87.8% عند سمك مقداره سنتيمتر، وارتفعت إلى ما بين 102% و130.9% عند سمك مقداره سنتيمتران.

أما المتغير الثاني الذي درسه الباحث فهو معرفة تأثير تغيير تركيز جسيمات النانو (Zno nanoparticles) على الأداء الكهربائي للخلية، إذ اقترح دراسة تركيزات (50 و100 و150 و200 جزء في المليون) أو ما يعادل ميليغرام لكل لتر من الماء.

واستنتج الباحث تحسن النسب المئوية للزيادة في الطاقة والكفاءة الكهربائية للخلية الموضوعة أسفل الفلتر، مقارنة بالخلية المرجعية بصفة تدريجية، مع زيادة التركيز بنسبة تتراوح ما بين 37.8% و87.8% عند تركيز مقداره صفر جزء في المليون، وارتفعت النسبة إلى ما بين 93% و107.5% عند تركيز مقداره 200 جزء في المليون.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..

إشترك في النشرة البريدية ليصلك أهم أخبار الطاقة.
الوسوم

مقالات ذات صلة

تعليق واحد

  1. الخصخصة سياسات تدمير الوطن الذي مرر حياة العباد (الأجهزة الرقابية درع الاهمال وسيف الفاسدين)
    كل الذين يحبون أوطانهم مفروض ألا يأكلوا ألسنتهم إن كانوا فعلا محبين، منتمين، يوجعهم ألم الوطن، ويحزنهم خسرانه، ولا يغيب علينا أن الاشارة إلى الخطأ هي خير وسيلة لعلاجه، وان الاعتراف بالخطأ هو خير وسيلة لاصلاحه، وان الخطأ الفادح المستدام هو أكلشيه (كله تمام) التي نسمعها من المسئولين في قطاعات الكهرباء المختلفة في مصر،كلما أطلوا علينا طلتهم البهية في التلفزيون، لا يهمهم الوطن، الاهم ما يصل النافذين من خيرات في وظائفهم ومناصبهم، ولم يكتف المتربحون من عقود وقد انتفخت أرصدتهم، الى الآن ينهبون، يكشف عن ذلك ما نتابعه في الصحف من (بلاوي) النهب التي لم يسلم منها كبراء، ووجهاء، ووزراء، ومسؤولون، أصر كل منهم على تقاسم كعكة الوطن دون ترك حتى الفتات، حتى أفقروا الوطن، وضيعوه! فما حدث في فضيحة رشاوي ألستوم بكهرباء مصر ليس ببعيد وقد اشارنا إليها مرارا وتكرارا لان جميع من المتورطين في رشاوي ألستوم بكهرباء مصر لم يتم تقديمهم الي المحاكمة أو حتي وعزلهم من مناصبهم واستبدالهم بوطنيين بعد مرور 10 سنوات علي إدانة ألستوم دوليا..السؤال، كيف التصدي لفاسدين شفطوا خيرات الوطن الطيب بالسلطة ونفوذها بينما تعيش الأكثرية على حافة الحياة ليس معها إلا أوجاع فاقتها، وفقرها؟ كيف يتنفس الوطن المتعب وبعض الحرامية ما زالوا على كراسيهم الهزازة، يختبئون ببجاحة خلف شعارات الشرف الذي هو منهم براء؟ والى متى سيظل الناس يسمعون مسؤولا يقول في مؤتمره (لا يوجد لدينا فساد وسأضرب بيد من حديد على أيدي الفاسدين) ثم بعد أيام تظهر فضائح وملفات فساد عديدة هم متورطين بها، الى متى يعيش الناس الصدمة بين الأقوال والأفعال؟ من يريد وطنا متعافيا فليقل كيف السبيل لبلوغ المراد، وقطع يد الفساد التي مررت حياة العباد!
    الى متى يرتكب كثيرون إثما لا يعاقب عليه القانون بطريقة (الفهلوة) وعمل ما لا نتقن، وادعاء العلم فيما لا نفهم، والاستهتار، والاستسهال، واللامبالاة حتى يعم الخراب؟ الى متى يوضع الرجل غير المناسب بالواسطة، والمحسوبية، والفلوس مكان رجل مناسب يحوذ كل مؤهلات المنصب ولا يعين فيه؟ الى متى يوكل الامر لمن يفتقد الرؤية، والخطة، والقرار مجاملة لفلان أو علان بينما هناك عقول تستطيع الابتكار، والانجاز بفهم ووعي؟ من أراد وطنا متكافئا فليعدل الموازين.
    فقد اثار تقرير نشرته وكالة بلومبيرغ يكشف نية شركتين أجنبيتين شراء محطة كهرباء بني سويف - إحدى أكبر محطات الكهرباء في مصر - جدلاً واسعاً بين رواد منصات التواصل الاجتماعي، وبحسب وكالة بلومبيرغ، فإن شركتي "أكتيس Actis" البريطانية و"إدرا باور هولدنقز - Edra Power Holdings" الماليزية، أبديتا اهتماماً متجدداً بشراء محطة كهرباء "سيمنز" في بني سويف، في صفقة قد تبلغ قيمتها حوالي ملياري دولار.
    وتقدمت الشركتان عام 2019 بصفقة لشراء الملكية الكاملة وتشغيل المنشأة التي تقع في بني سويف جنوبي العاصمة القاهرة، لكنها لم تتحق حينها، وأنشأت الحكومة المصرية محطة بني سويف "سيمينز" عام 2018 بتكلفة مليارين و500 ألف يورو، ويبلغ إجمالي القدرة الكهربائية للمحطة نحو 4800 ميجاوات، غياب التعليق الرسمي لم يصدر أي تعليق من الحكومة المصرية حول الأنباء المتداولة بشأن طرح محطة كهرباء بني سويف للبيع أو أن الشركتين تقدّمتا بشكل رسمي لشراء المحطة، ونتساءل عن الجدوى من بيع محطة بني سويف، موضحاً: "إحنا من بلد، الحكومة فيها تريد بناء محطة كهرباء تعتمد على الرياح بتكلفة تصل 5 مليارات دولار، في وقت بتبيع فيه أكبر محطة كهرباء في مصر في مدينة بني سويف بثلث ثمنها"، ومحطة بني سويف تقع على بعد 110 كيلومترات جنوبي العاصمة القاهرة، بالقرب من قرية غياضة الشرقية التابعة لمركز ببا جنوب محافظة بني سويف، استغرق إنشاؤها 3 سنوات من عام 2015 إلى 2018، وافتتحها الرئيس المصري عبد الفتاح السيسي، تطل مباشرة من الجانب الغربي لها على نهر النيل، وتقع على مساحة 500 ألف متر مربع، تتكون المحطة من 12 توربينة، منها 8 توربينات من النوع الغازي و4 توربينات من النوع البخاري، وتبلغ قدرة التوربينة الواحدة 400 ميجاوات.
    في حين خاطبت الحكومة المصرية البنوك الألمانية المقرضة لمحطات كهرباء سيمنز للحصول على الموافقات اللازمة لطرح حصص من المحطات الثلاث البالغة قدرتها 14.4 جيجاوات أمام المستثمرين، وفق ما نقله موقع اقتصاد الشرق عن ثلاثة مسؤولين حكوميين لم يسمهم. أدرجت الحكومة محطة توليد الكهرباء التي أنشأتها شركة سيمنز في بني سويف ضمن برنامج الطروحات الحكومية في وقت سابق من العام، لكن بموجب عقود التمويل التي وقعتها الحكومة مع البنوك، لا يمكن إتمام البيع دون الحصول على موافقة الجهات المحمولة... بالتأكيد سيقولون ان البيع سيكون لصالح مصر وسيضاعف الاستثمار ونحن نذكركم بما حدث في صفقة بيع شركة النصر للغلايات(المراجل البخارية) هي إحدى الصفقات الصارخة التي تحوي كم هائل من الفساد وهي عنوان صارخ علي التفريط في شركة تنتج انتاجا حيويا فهي الشركة التي أنشئت لإنتاج أوعية الضغط من طن واحد الي 12طنا، وبسعات تصل الي 1300طن بخار في الساعة ومراجل توليد كهرباء واوعية غازات سائلة ووحدات تنقية مياه الشرب وتحلية مياه البحر، فالشركة أنشئت لتزويد المستشفيات والمصانع محطات الطاقة النووية بالمراجل والأوعية،وكانت الشركة تتبع الشركة القابضة للصناعات الهندسية، وعلي الرغم ان شركة كانت تحقق ارباحا منذ انشائها 1991م،إلا أن إدارتها ومن تعاون معها كانو مستهدفين في النهايه لبيعها، فمن غير المعقول واللامعقول واللا منطقي ان تتم عمليات توسع استثمارية لشركة مقرر بيعها الا لهدف اغراقها في الديون حتي تظهر ان تخسر، ولابد ان نتذكر ايضا حوادث انفجارات الغلايات قبل خصخصة الشركة بشهور وقيل وقتها ان الانفجارات حدثت بسبب عيوب في التصنيع؟ اليس هذا السبب مثير للتساؤل والاهتمام كيف لشركة انتجت انتاجا جمال وطابق للمواصفات ولعشرات السنين ان تنتج فجأة وقبل البيع بعدة شهور انتاجا غير مطابق للمواصفات الا اذا كان هناك اهمال متعمد في مراحل الإنتاج المختلفة في منتج بهذه الأهمية الخطورة ولا يحتمل الخطأ أو أو عبثا مهما كان طفيفا، ولم تقف المؤامرة الموجعه علي بيع ماكينات المصنع خرده، بل هناك حلقة مغلقة احكمت علي الشركة وعلي حق مصر في جودها المهم فقد اسندت عملية التقييم الي بيت خبرة أمريكي وقدر الشركة بما يتراوح بين 16الي 24مليون دولار، وهو سعر يساوي اقل من ربع سعر الأرض المقامة عليها المصنع والتي كان يساوي وقتها 100 مليون دولار، وتم وقتها بيع الأصول الثابته بمبلغ 11 مليون دولار وبيع المخزون بمبلغ مليون دولار ليصبح ثمن الشركة كاملا 17 مليون دولار بيعت لصالح شركة أمريكية كندية، وتكتمل حلقة الفساد واهدار المال العام باعفاء الشركة الكندية الأميركية من الديون والضرائب المستحقة من شركة النصر الغلايات وبعد خصم هذه المستحقات من الثمن الإجمالي للشركة ليصبح المتبقي من ثمن الشركة 2.5مليون جنيه مصري اي اقل من ثمن شقة حديثة علي نيل القاهرة.... ولأن الفساد حلقات متواصلة بعد بيع الشركة تم إسناد عمليه انشاء محطة كهرباء الكريمات بقيمة 600مليون دولار الي شركة المراجل البخارية المصرية التي بيعت للشركة الأميركية الكندية، فهل هناك دليل أكثر من ذلك الفساد إهدار المال العام والتلاعب بمقدرات الشعب مستقبلهم، ومما يزيد امر الفساد وضوحا انه كانت هناك عروض من شركات إيطالية فرنسية ويابانية لكن المسؤلين اختاروا العرض الأسوأ، وأصبح إنتاج الغلايات العملاقة التي تعتمد عليها محطات إنتاج الكهرباء محطات الطاقة النووية في يد مالكها الأمريكي الكندي.
    ففى ظل الاستبداد يعتمد الفساد على قيادة سياسية هى التى تحمى أو تعاقب وأحيانا تمارس الحماية وأن قوة الفساد مستمدة من ضعف السياسيين حتى وإن بدوا مهيمنين على أذرع الإدارة والإعلام والأمن.
    وفي ختام كلامي نقول أن مكافحة الفساد فى مصر تتطلب وجود قوة لمحاسبة المخالفين لقرارات الدولة برلمان حقيقي وقوى يحاسب المفسدين فى مصر و الأحزاب المدنية التى يجب أن تقوم بملء الفراغ السياسي وتبعث الحيوية فى الجسد السياسي .
    حتى لا يستمر ثقب الفساد بالتوسع متخذاً طرقا وأساليب وأدوات عديدة لنهب موارد مصر

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق