طاقة متجددة التقارير تقارير التكنو طاقة تقارير الطاقة المتجددة تكنو طاقة سلايدر الرئيسية

تبريد الألواح الشمسية فوق الأسطح.. تقنية مصرية جديدة (تقرير)

داليا الهمشري

2024-06-22

0 444

الباحث في معمل تطبيقات الإلكترونيات الصناعية بجامعة أسوان الدكتور يوسف بدري

يحاول الباحثون التوصل إلى حلول لتبريد الألواح الشمسية، ولا سيما في المنطقة العربية التي تتسم معظم دولها بدرجات حرارة عالية للغاية؛ ما يؤثر سلبًا في كفاءة المنظومات الشمسية وإنتاجيتها.

وبحسب ما طالعته منصة الطاقة المتخصصة (مقرها واشنطن)، تتميز المناطق الواقعة حول خط الاستواء بالسطوع الشمسي العالي مثل مدينة أسوان المصرية، ومدينة حلفا السودانية، ومدينة صنعاء اليمنية، ومدينة جدة السعودية إلا ان هذه المناطق تعاني من الارتفاع الشديد لدرجات الحرارة.

وفي ظل التوجهات العالمية لمكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري وتحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2050 حسب ما اتفقت عليه معظم إستراتيجيات دول العالم، كان لابد من استغلال مصادر الطاقة الجديدة والمتجددة، ولا سيما الموارد الشمسية المتوفرة بكثرة في المنطقة العربية.

واتجهت معظم الدول لتشجيع المواطنين على تركيب أنظمة الطاقة الشمسية المنفصلة عن الشبكة فوق أسطح المباني لتخفيف الاحمال الكهربائية، والحد من استهلاك الطاقة الكهربائية من شبكة التغذية الوطنية.

خفض الإنتاجية

قال الباحث في معمل تطبيقات الإلكترونيات الصناعية بجامعة أسوان الدكتور يوسف بدري -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة المتخصصة (مقرها واشنطن)- إن أسوان تتميز بسطوع شمسي مرتفع للغاية.

ولفت إلى أنه على الرغم من أن ذلك يؤدي إلى زيادة إنتاجيتها من الطاقة الشمسية؛ فإن ارتفاع درجة الحرارة -التي تتخطى 50 درجة مئوية في الظل- يستدعي التحرك لتبريد الألواح الشمسية التي تؤثر سخونتها سلبًا في كفاءتها.

التصوير الحراري للألواح الشمسية وقياس درجات الحرارة

وأضاف الدكتور يوسف البدري أنه كلما زادت درجة الحرارة؛ قلت إنتاجية ألواح الطاقة الشمسية من الكهرباء، كما يؤثر هذا الارتفاع سلبًا في ألواح الطاقة الشمسية من حيث النقاط الساخنة hotspot.

وتابع أنه أجرى مع فريقه البحثي في جامعة أسوان بحثًا لدراسة تأثير الحرارة في الألواح الشمسية من خلال تقسيم اللوح الشمسي إلى مجموعة من الطبقات وفقًا لمكوناتها وتأثير درجة الحرارة في كل مكون منها.

كما جرب الفريق البحثي استعمال ألواح من الألومنيوم على السطح الخلفي بهدف تبريد الألواح الشمسية؛ إذ ستعمل بمثابة مبردات مثل زعانف الألومنيوم المُلحقة بالمكونات الإلكترونية.

ويوضح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- طبقات تكوين اللوح الشمسي:

شكل توضيحي لطيقات تكوين اللوح الشمسي

دراسة تأثير سرعة الرياح

أوضح البدري أن زعانف الألومنيوم مناسبة لتبريد الألواح الشمسية ذات الوجه الواحد، ولكنها غير صالحة للاستعمال مع الألواح ثنائية الوجه.

وأشار إلى أن التجربة تمت بالتعاون مع جامعة الملك عبدالعزيز بالمملكة العربية السعودية، ووُضع النموذج العملي فوق سطح الجامعة السعودية في مدينة جدة؛ نظرًا إلى ارتفاع درجات الحرارة فوق المبنى طوال العام.

ويوضح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- محطة أرصاد الطقس:

رسم يوضح محطة أرصاد الطقس

ولفت الدكتور يوسف البدري إلى أن الفريق البحثي قد درس -كذلك- تأثير سرعة الرياح في ألواح الألومنيوم من حيث تبريد الألواح الشمسية، وعقد مقارنة بين لوحين شمسيين.

وتوصل الباحثون إلى أن الألواح التي رُكبت عليها زعانف الألومنيوم قد حققت قدرة إنتاجية أكبر بمقدار 13% خلال ساعات سطوع الشمس على مدار اليوم.

ويوضح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- التمثيل الحراري وتوزيع درجات الحرارة على طبقات اللوح الشمسي:

رسم يوضح التمثيل الحراري وتوزيع درجات الحرارة على طبقات اللوح الشمسي

تحقيق الجدوى الاقتصادية

أكد الدكتور يوسف البدري -خلال تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن هذه التقنية يمكنها أن تحقق جدوى اقتصادية كبيرة مقارنةً بعمر اللوح الشمسي الذي يتراوح بين 20 و25 عامًا.

وأوضح أن هذا يمكن تحقيقه إذا رُكب اللوح على أسطح المباني؛ نظرًا إلى سرعة الرياح الكبيرة هناك؛ لأنه سيرفع إنتاجية الألواح الشمسية، التي ستعوض بشكل سريع تكلفة تركيب زعانف الألومنيوم.

ولفت البدري إلى ضرورة مراعاة التثبيت الميكانيكي الجيد للألواح، وحساب معدل سرعة الرياح حتى لا تتسبب في تحطم الحوامل وتكسير الألواح الشمسية.

وأضاف: "درسنا تأثير سرعة الرياح من 1 متر/ثانية حتى 30 مترًا/ثانية، ووجدنا أنه عند سرعة 5 أمتار/ثانية حتى 10 أمتار/ثانية، يكون تأثير زعانف الألومنيوم في أعلى مستوياته، ويحقق إنتاجية الـ13%؛ ما يسرع من وقت استرداد قيمة تركيب زعانف الألومنيوم".

ونُشر هذا البحث في مجلة "إنيرجيز" برعاية قسم الهندسة الإلكترونية بجامعة روفيرا فيرجيلي الإسبانية بمساعدة الأستاذ الدكتور عبدالعلي العروضي.

ويوضح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- الفرق بين اللوح الشمسي بزعانف الألومنيوم واللوح الشمسي دونها:

رسم يوضح الفرق بين اللوح الشمسي بزعانف الألومنيوم واللوح الشمسي بدونها