تقارير الطاقة المتجددة رئيسية طاقة متجددة

بحث مصري لرفع كفاءة الخلايا الشمسية وزيادة إنتاجها

داليا الهمشري

2024-07-20

0 387

رئيس معمل أبحاث الشمس بالمعهد القومي للبحوث الفلكية والجيوفيزيقية بمرصد حلوان الدكتور ياسر عبد الهادي

يتنافس العلماء والجهات البحثية على رفع كفاءة الخلايا الشمسية لتوليد المزيد من الكهرباء وتحقيق الاستفادة القصوى من مصادر الطاقة النظيفة.

وفي هذا الإطار، توصّل فريق بحثي مصري من مرصد حلوان إلى تقنية -اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)- تعتمد على استعمال المركزات البصرية لتركيز ضوء الشمس على الخلايا الشمسية الكهروضوئية لرفع قدراتها الإنتاجية.

وتُعدّ الطاقة الشمسية المركزة أكثر ملاءمة للبيئة المصرية؛ نظرًا لسهولة تصنيع مكوناتها على المستوى المحلي خلافًا للألواح الشمسية التي ما تزال البلاد تنفق العملة الصعبة لاستيرادها من الخارج، وفقًا للفريق البحثي.

وتبذل مصر جهودًا مكثفة لتعزيز خطة تحول الطاقة وتحقيق إستراتيجيتها الهادفة إلى رفع مساهمة الطاقة النظيفة إلى 58% من إجمالي الطاقة الكهربائية المُنتجة بحلول العام 2040.

استخدام المركزات البصرية لتركيز الضوء على الخلايا الشمسية — استعمال المركزات البصرية لتركيز الضوء على الخلايا الشمسية

تكثيف الطاقة الشمسية

أوضح رئيس معمل أبحاث الشمس بقسم أبحاث الشمس والفضاء بالمعهد القومي للبحوث الفلكية والجيوفيزيقية بمرصد حلوان الدكتور ياسر عبدالفتاح عبدالهادي -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة- أن هذه التقنية تعتمد على تكثيف كمية الطاقة الشمسية المُنتجة من منظومة كهروضوئية تزودها بمُركزات شمسية.

وتعتمد فكرة المركزات الشمسية على تركيز الإشعاع الشمسي وتحويله إلى طاقة حرارية، ومن ثم إلى كهرباء.

وهناك 3 أنواع من هذه المركزات الشمسية الحرارية، هي: منخفضة الحرارة ومتوسطة الحرارة وعالية الحرارة وفقًا للاستعمالات المختلفة.

وعلى خلاف المنظومات الكهروضوئية التي تعتمد على تحويل الضوء إلى كهرباء مباشرة، يقوم مبدأ عمل المركزات على تحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة ثم إلى كهرباء بشكل غير مباشر.

وأشار الدكتور ياسر عبدالهادي إلى أن هذا المشروع البحثي يهدف إلى معرفة كمية الطاقة المُنتجة عند استعمال هذه المنظومة -التي تعتمد على تركيب المركزات فوق سطح الخلايا الشمسية- في مصر.

فكرة العمل

قال الدكتور ياسر عبدالهادي، إن فكرة عمل هذه التقنية تعتمد على تركيب مركزات شمسية Solar concentrators فوق سطح الخلايا الشمسية لجمع أكبر قدر من الطاقة في مساحة أقل.

وأضاف أن هذه المركزات تكون عبارة عن لوحين على شكل حرف v تُركَّب فوق طرفي الخلايا الشمسية لتركيز الأشعة الشمسية الساقطة عليها على مساحة أقل من سطح الخلايا الشمسية.

وتابع أن هذه الفكرة تهدف إلى تقليل تكلفة المنظومات الشمسية من خلال استعمال خلايا ذات مساحة أقل مع تحقيق الاستفادة القصوى من الأشعة الشمسية الساقطة عليها من خلال الاستعانة بالمركزات.

واستطرد قائلًا: "استعملنا أبسط نوع من المركزات وأقلّها في تكثيف الحرارة؛ نظرًا لتكلفتها المحدودة، كما أنها الأنسب للاستعمال مع الخلايا الشمسية، لأنها لا تسبّب لها تلفًا".

زيادة القدرة الإنتاجية

أوضح الدكتور ياسر عبدالهادي أن الفريق البحثي قد استعمل مركزات ذات تركيزات محدودة لتكثيف حجم أشعة الشمس الساقطة بمقدار مرة ونصف أو مرتين على أقصى تقدير، موضحًا أن استعمال المركزات ذات التركيزات الأعلى كان من الممكن أن يتسبب في تلف فوري للخلايا الشمسية.

وأجرى الفريق البحثي التجربة فوق مقر المعهد القومي للبحوث الفلكية والجيوفيزيقية بمرصد حلوان، لاختبار الطاقة المتولدة عن هذه التقنية في المناخ المصري.

وتبلغ كمية الطاقة الساقطة وقت الذروة بفصل الصيف في هذه المنطقة نحو 1000 واط لكل متر مربع، ووجد الفريق البحثي أن استعمال هذه المنظومة قد أدى إلى تركيز الأشعة الشمسية بمقدار مرة ونصف، بتوليد نحو 1500 واط، ورفع كفاءة الخلايا الشمسية بنسبة تراوحت ما بين 5 و8%.

وأكد عبدالهادي أن هذه التقنية تمثّل مشروعًا واعدًا للغاية لحلّ أزمة استيراد الخلايا الشمسية من الخارج، ولا سيما أن مصر لا تملك التقنية الكاملة لتصنيع الألواح الشمسية، ولكنها تكتفي -فقط- بعمليات التجميع.

وطالب بالتوسع في استعمال المركزات الشمسية؛ لأنها تناسب البيئة المصرية أكثر من الخلايا الشمسية الكهروضوئية

كما اقترح الاستعانة بالمركزات في عمليات التسخين والتبريد والتدفئة بدلًا من الخلايا الشمسية؛ نظرًا لارتفاع تكلفتها وصعوبة استيرادها.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..