إطالة عُمر الألواح الشمسية بابتكار جديد (فيديو)

محمد عبد السند

2023-12-29

0 2٬962

الألواج الشمسية — الجهاز الجديد المستعمل في تحديث الألواح الشمسية –الصورة من الموقع الرسمي لشركة إيتا فولت

تطوير الألواح الشمسية مهم لتسريع جهود الحياد الكربوني
يتنامى توجّه الدول نحو استعمال الطاقة المتجددة لتعزيز أمن الطاقة
عملية إصلاح الألواح الشمسية تحول دون تسرب الطاقة عن طريق سد الثقوب
التدهور في جودة الألواح الشمسية يُترجم إلى هدر في الكهرباء يصل إلى 2 مليار دولار عالميًا
تُسهم التقنية الجديدة في تغيير قواعد اللعبة بصناعة الألواح الشمسية

ما يزال تطوير الألواح الشمسية مادة بحثية خصبة يتنافس عليها العلماء والمتخصصون لابتكار ما يمكن أن يُسهم في تعزيز سعة الطاقة الشمسية، ومن ثم تسريع الخطى في مسار الحياد الكربوني.

ويتزايد توجّه حكومات الدول والشركات الكبرى نحو استبدال مصادر الطاقة المتجددة -الشمس والرياح والمياه- بالوقود الأحفوري الحساس بيئيًا، في إطار مساعٍ أوسع للتحوط من الصدمات الخارجية المحتملة عبر تعزيز أمن الطاقة، وفق معلومات جمعتها منصة الطاقة المتخصصة.

وبينما يُعدّ خطوة باعثة على التفاؤل، طورت شركة إيتا فولت (EtaVolt)، المنبثقة من جامعة نانيانغ التكنولوجية العالمية، ومقرّها سنغافورة، جهازًا أنيقًا لديه القدرة على تحديث وتمديد العمر التشغيلي للألواح الشمسية القديمة والجديدة، وفق ما ورد في بيان منشور بالموقع الرسمي للجامعة.

وخضع الجهاز الجديد لاختبارات ميدانية مكثّفة أثبتت إمكان استعماله في نحو 90% من الألواح الشمسية الموجودة عالميًا.

كما أثبتت التقنية التي تحمل اسم أدفانسيد ريجينيريشن تكنولوجي (Advanced Regeneration Technology) نجاحًا تجاريًا غير متوقع؛ إذ أظهرت فاعلية تسويقية واسعة النطاق.

قواعد اللعبة تتغير

تُسهم التقنية الجديدة في تغيير قواعد اللعبة في صناعة الألواح الشمسية، لا سيما في المناطق الاستوائية مثل سنغافورة، التي تتضاءل فيها جودة الخلايا الشمسية بمرور الوقت، بسبب الظروف البيئية القاسية.

ونتيجة تلك الظروف البيئية الصعبة، تفقد الألواح الشمسية كفاءتها خلال مدة قريبة من تركيبها، لا سيما خلال العام الأول، بل ومن الممكن أن يصل هذا التراجع في الأداء إلى 10% أو يزيد على مدار العمر التشغيلي للخلايا، وفق تقرير اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

مليارا دولار هدر في الطاقة

قالت الشركة المصنّعة، إن هذا التدهور في جودة الألواح الشمسية يُترجم إلى هدر في الكهرباء يصل إلى ملياري دولار عالميًا، على أساس سعة الطاقة الشمسية العالمية البالغة 1 تيراواط.

وتتمثل الطريقة الشائعة بالمحافظة على الألواح الشمسية في تنظيف طبقة الزجاج العلوية أو حتى استبدال الوحدة الشمسية بأكملها.

ومن سوء الحظ أنه لا توجد حلول رخيصة التكلفة متاحة -حاليًا- في السوق يمكن من خلالها استعادة كفاءة الخلايا الشمسية المركبة في المواقع.

ويتوافق استعمال تقنية أدفانسيد ريجينيريشن تكنولوجي مع أكثر من 90% من الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون في السوق، من بينها تلك التي تحتوي على البورون -عنصر كيميائي- والأكسجين والعيوب والشوائب.

اثنان من أعضاء فريق البحث المطور للتقنية الجديدة بجامعة نانيانغ – الصورة من الموقع الرسمي للجامعة

نتائج عملية مبشرة

قالت المديرة التنفيذية لمكتب الاستدامة التابع لجامعة نانيانغ التكنولوجية مادهافي سرينيفاسان: "نعرف منذ مدة طويلة أنه بينما تمنحنا أشعة الشمس مصدرًا لا ينضب من الكهرباء، فإن إنتاج الألواح الشمسية يتطلب الكثير من الطاقة، كما أن تلك العملية يَنتُج عنها بصمة كربونية عالية".

وأضافت مادهافي: "وفي حين يمكن تعويض تلك الانبعاثات الكربونية عبر إطالة العمر التشغيلي لتلك الخلايا الشمسية، والذي يصل إلى 25 سنة -وفق التقديرات- فإن الواقع يُثبت أن الألواح الشمسية في البلدان الاستوائية تواجه ظروفًا مناخية غاية في الصعوبة، ولا يوجد هناك حل حقيقي لتحديث وإعادة تدوير خلايا السيليكون التي تمثّل التقنية الرئيسة للخلايا الشمسية".

وأوضحت قائلة: "تقنية تحديث الخلايا الشمسية التي توصّلنا إليها لم تخضع للاختبار المكثف والتثبت من كفاءتها العملية فحسب، بل إنها أظهرت -كذلك- نتائج ميدانية هائلة في العديد من التطبيقات التجارية"، بتصريحات رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

من جهته، قال المؤسس المشارك لشركة إيتا فولت الدكتور ستانلي وانغ: "طُبِّقت تلك التقنية بنجاح في مشروعات مع شركاء كبار في صناعة الطاقة الشمسية، مثل شركة فيكتور غرين (Vector Green) ، العاملة في حلول الطاقة المتجددة؛ ما يؤكد فاعليتها وقدراتها من حيث الاستعمال واسع النطاق".

آلية عمل التقنية

أشارت إيتا فولت إلى أنه عند تعريض الألواح الشمسية لدرجة حرارة مركّزة وضوء مكثّف، فإنها تثير جزيئات المواد في تلك الألواح؛ ما يجعلها تتحرك بسرعة، وتغيّر ترتيبها، وتصلح الضرر الناتج عن الضوء والحرارة.

ولفتت الشركة إلى أن عملية إصلاح الألواح الشمسية تحول دون تسرب الطاقة عن طريق سدّ الثقوب؛ ما يضمن تجميع الطاقة الضوئية تجميعًا مثاليًا.

كما أنه بمقدور الجهاز الجديد أن يتحرك تلقائيًا فوق الخلايا الشمسية التي يلامس طولها 7.5 أقدام (2.3 مترًا)؛ ما يساعد على معالجتها واستعادة ما يصل إلى 5% من أدائها المفقود عمليًا.

ولا تستغرق تلك العملية سوى أقلّ من 5 دقائق، كما أنه بفضل تلك التقنية، يمكن حمايتها لمدة تصل إلى 5 سنوات، اعتمادًا على نوع اللوحة الشمسية المُستعملة.

ويمكن استعمال التقنية الجديدة مع الألواح الشمسية داخل المنازل والمباني، أو حتى في محطات الطاقة الشمسية الخارجية.

ويرصد الرسم البياني التالي - الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة - تطور تركيبات الطاقة الشمسية عالميًا خلال 6 سنوات:

تركيبات الطاقة الشمسية الموزعة عالميًا

الشركة المصنّعة

تأسست إيتا فولت في عام 2019 بوساطة الدكتور وانغ والدكتور آندي سو، وتحظى الشركة بدعم مركز إيكو لابس (EcoLabs) للابتكار في مجال الطاقة، وهو منصة وطنية يستضيفها معهد أبحاث الطاقة التابع لجامعة نانيانغ التكنولوجي.

وتنشط الشركة في مجال تسريع قدرات ابتكار الطاقة في مجال التكنولوجيا العميقة في سنغافورة، بهدف تعزيز تحول الطاقة في البلد الواقع جنوب شرق آسيا مستقبلًا.

وعبر الأتمتة الكاملة، تُفكّك الشركة الألواح الشمسية المفقودة وتستعيد المواد والمكونات المفيدة الداخلة في تصنيعها، مثل السيليكون، والتي يمكن إعادة استعمالها لأغراض أخرى.

ويتناول الفيديو التالي مقتطفات من تصنيع التقنية الجديدة: