تبريد الألواح الشمسية.. خبير يسلط الضوء على 3 تقنيات مهمة
داليا الهمشري
ما زالت قضية تبريد الألواح الشمسية تشغل اهتمام الباحثين والعاملين في مجال الطاقة النظيفة؛ نظرًا إلى دور الحرارة المرتفعة في تقليل كفاءة المنظومات الكهروضوئية.
وتشير الدراسات إلى أن ارتفاع درجات حرارة اللوح الشمسي عن 25 درجة مئوية (الدرجة التي يجري عندها اختباره) يؤدي إلى خفض إنتاجيته عن النسبة المتوقعة.
ونظرًا إلى أن معظم الدول العربية تقع في مناطق ذات حرارة مرتفعة للغاية مثل دول الخليج العربي على سبيل المثال، خصص العلماء العرب حيزًا كبيرًا من اهتمامهم لتبريد الألواح الشمسية، في محاولة للوصول إلى الإنتاجية السنوية المطلوبة من المحطات.
وأوضح الأستاذ المساعد بقسم القوى الميكانيكية في كلية الهندسة بجامعة عين شمس الدكتور إيهاب مينا -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة المتخصصة (مقرها واشنطن)- أن المجتمع الأكاديمي يبذل جهودًا مضنية لتبريد الخلايا الشمسية بطرق أكثر فاعلية وذات جدوى اقتصادية معقولة.
السوائل النانومترية
يقول الدكتور إيهاب مينا إن هناك 3 إستراتيجيات اتفق عليها المجتمع العلمي من أجل تحسين انتقال الحرارة بصفة عامة، وتبريد الألواح الشمسية على وجه الخصوص لتحسين أدائها.
وهذه الإستراتيجية هي: استعمال سوائل أكثر قدرة على تبريد الألواح الشمسية مثل السوائل النانومترية، وتعديل هندسة السطح، وحث الخلط بين طبقات السريان باستعمال الموجات فوق الصوتية.
وأضاف أن الطريقة الأولى لتبريد المنظومات الكهروضوئية تمثّلت في البحث عن سوائل جديدة تتميز بمعامل توصيل حرارة أعلى، التي يُطلق عليها "السوائل النانومترية".
وتابع أن هذا النوع من السوائل النانومترية يتكوّن من سائل أساسي يحتوي على أكاسيد السيلكا أو الألومنيوم أو النحاس والكربون، وفي بعض الأحيان الذهب والفضة.
وغالبًا ما يكون السائل الأساسي الذي يحمل هذه المواد هو الماء، وقد يكون الإيثيلين جليكول في بعض الأحيان، ويطلق عليها المواد الموصلة للحرارة.
واستطرد مينا قائلًا أن العلماء قد توصلوا إلى هذه الطريقة في تبريد الألواح الشمسية خلال التسعينيات، ثم شهدت كثافة أكبر منذ عام 2010.
ويوضح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- أمثلة على أشكال الزعانف في تبريد الخلايا الشمسية:
تعديل هندسة السطح
أوضح الدكتور إيهاب مينا، أن الطريقة الثانية التي يُستهدف من خلالها خفض درجة الحرارة الخلية تتمثّل في تعديل هندسة السطح.
ولفت إلى أن هذه الطريقة لا تتطلّب أي طاقة جديدة، وإنما تقوم على نقل الحرارة من الطبقات الساخنة الملاصقة للسطح إلى الطبقات البعيدة عن السريان، أو تُخلط بطريقة فعالة مع الطبقات الداخلية للسريان التي عادةً ما تكون أبرد.
وأشار -في تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- إلى أن من بين التقنيات المُستَعملة مثيرات الاضطراب أو الزعانف، مؤكدًا أن هذه التقنية تُعَد من أقدم الطرق التي توصل إليها الباحثون قبل مدة طويلة.
ويوضح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- مثالًا على استعمال مثيرات اضطراب السريان لتبريد الخلايا:
تطوير السريان
قال الأستاذ المساعد بقسم القوى الميكانيكية في كلية الهندسة بجامعة عين شمس الدكتور إيهاب مينا، إن التقنية الثالثة، التي ظهرت حديثًا، تتمثّل في تطوير السريان حتى يساعد على الخلط بين طبقات المائع عن طريق إثارة قلب السريان نفسه وليس سطحه كما يحدث في التقنية الثانية.
وسلّط الضوء على أن هناك الكثير من التجارب التي أجريت لتطوير هذه التقنية، إلا أن الاتجاه السائد -حاليًا- يتمثّل في استعمال الموجات فوق الصوتية التي تعمل على خلق فقاعات تكهف بحجم الميكرومتر.
وعند انفجار هذه الفقاعات تعمل مثل نفاثات داخل السائل، مشيرًا إلى أن هذه النفاثات تنقل الطاقة ومعدل الحركة بين الطبقات بصورة سريعة للغاية؛ ومن ثم تعمل على تحسين الخلط.
ويوضح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- تأثير الموجات الصوتية على نشأة فقاعات التكهف ثم انفجارها:
موضوعات متعلقة..
- تجربة عراقية لتبريد الألواح الشمسية باستعمال شمع العسل والبارافين
- نظام لتبريد الألواح الشمسية يرفع من كفاءة توليد الكهرباء
اقرأ أيضًا..
