تقنية تخفّض درجة حرارة الألواح الشمسية يطورها باحثون إيرانيون (تقرير)

طوّر باحثون من جامعة طهران الإيرانية تقنية جديدة لخفض درجة حرارة الألواح الشمسية، واستعملوا مجموعة من المواد المساعدة في تحقيق هذه الغاية.

واستعمل هؤلاء الباحثون مادة سيراميكية مسامية من كربيد السيليكون، يمكنها خفض درجة حرارة اللوح الشمسي وزيادة كفاءته، خصوصًا عند استعمالها مع مادة تغيير الطور.

وتتميز مواد تغيير الطور بقدرتها على امتصاص كميات كبيرة من الحرارة الكامنة وتخزينها وإطلاقها ضمن نطاقات حرارة محددة، حسب تقرير طالعته منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).

وقد استُعملت هذه المواد بصفة متكررة في الأبحاث لتبريد الألواح الكهروضوئية وتخزين الحرارة.

اختبار تقنية التبريد السلبي الجديدة

اختُبِرت تقنية التبريد السلبي الجديدة في تكوينَيْن مختلفَيْن: السيراميك المسامي مع الماء، والسيراميك المسامي مع مادة تغيير الطور، وقُورن أداؤها في التبريد مع تقنيات تبريد سلبية أخرى مثل وسادات السليلوز مع الماء، ونشارة الألومنيوم وحبيبات المعادن مع مادة تغيير الطور، وحبيبات المعادن مع مادة تغيير الطور.

وقال الباحثون من جامعة طهران الإيرانية: "على الرغم من أن العديد من الدراسات تناولت تقنيات تبريد متنوعة، فإن القليل منها أدرج تحليلًا اقتصاديًا شاملًا للتأكد من جدوى هذه المواد وفاعليتها من حيث التكلفة".

وأوضحوا أن "هذه الدراسة تسد الفجوة باقتراح استعمال مواد غير مكلفة ومستدامة للتبريد السلبي، بهدف تحسين الأداء الكهربائي والحراري للألواح الكهروضوئية، وتوفير تحليل للتكلفة والفائدة يوضح الجدوى الاقتصادية للحل المقترح".

من ناحية ثانية، استُخرجت الكريات المعدنية من نفايات محامل الكريات، ونشارة الألومنيوم من النفايات الصناعية، ووسادات السليلوز من أجهزة تبريد الهواء.

في المقابل، صُنع وسط السيراميك المسامي باستعمال السيراميك الأسود، والسيراميك الأخضر، وأكسيد ألفا-ألومنيوم، وطين كروي، وسيليكا غروانية، وبولي فينيل الكحول 2088.

وكانت مادة تغيير الطور المختارة عبارة عن شمع متبقٍ، بنسبة زيت تتراوح بين 30% و50%، ودرجة انصهار تتراوح بين 40 و45 درجة مئوية.

اختيار مواد منخفضة التكلفة

أشار فريق الباحثين إلى أن "المعايير الرئيسة لاختيار نوع مادة تغيير الطور تمثّلت في انخفاض التكلفة، ودرجة انصهاره أقل من 45 درجة مئوية، وقلة شيوعه في الأبحاث العلمية، وتوافره في السوق المحلية".

ولإجراء التحليل، استعمل الفريق جميع وسائط التبريد على لوح سيليكون متعدد البلورات بقدرة 20 واط، مع اختبار كل من التكوينات الـ5 لمدة 3 أيام متتالية في طهران.

وجرت مراقبة درجات الحرارة باستعمال مسجل بيانات رقمي لها.

واستند التحليل الاقتصادي الإضافي إلى ظروف السوق المحلية، مع عمر افتراضي للوح الشمسي يبلغ 20 عامًا، ومعدل تضخم قدره 10%.

وقال الباحثون: "لُوحظ أكبر انخفاض في درجة حرارة الألواح الكهروضوئية في السيناريو الذي يستعمل الكريات المعدنية ومواد تغيير الطور، بنسبة انخفاض بلغت 16.3% مقارنةً بألواح كهروضوئية دون نظام تبريد"، مشيرين إلى "تحقيق تحسّن متوسط ​​في الكفاءة الكهربائية بنسبة 10.6%".

سيناريو خفض درجة حرارة الألواح الشمسية

كشف التحليل الاقتصادي عن أن سيناريو تبريد الألواح الشمسية، الذي يستعمل الكريات المعدنية المدمجة مع مادة تغيير الطور، حقّق أقل تكلفة مستوية للكهرباء بين طرق التبريد المقترحة، إذ بلغت 0.20 دولارًا أميركيًا (0.134 دولارًا أميركيًا)/كيلوواط/ساعة".

وتمكّنت سيراميكات كربيد السيليكون المسامية مع مادة تغيير الطور من تحقيق انخفاض في درجة الحرارة بنسبة 10.9%، وزيادة في الكفاءة الكهربائية بنسبة 7.4%، مع تكلفة مستوية للكهرباء قدرها 0.27 دولارًا/كيلوواط/ساعة.

وسجّلت وسيلة التبريد المصنوعة من نشارة الألومنيوم مع مادة تغيير الطور انخفاضًا في درجة الحرارة بنسبة 9.3%، وزيادة في الكفاءة بنسبة 5.3%، وتكلفة مستوية للكهرباء قدرها 0.22 دولارًا/كيلوواط/ساعة، بحسب متابعة منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن) لتحديثات القطاع.

وخلص الفريق إلى أن "سيناريوهات التبريد القائمة على الماء التي تضم سيراميك كربيد السيليكون المسامي ووسادات السليلوز، أسفرت عن انخفاض في درجة الحرارة بنسبة أقل من 4.2%، وتحسّن في الكفاءة الكهربائية بنسبة أقل من 3.2%، مقارنةً بلوح الطاقة الشمسية المستقل.

بالإضافة إلى ذلك، تراوحت التكلفة المستوية للكهرباء الناتجة بين 0.23 و0.27 دولارًا/كيلوواط/ساعة".

موضوعات متعلقة..

• تجربة عراقية لتبريد الألواح الشمسية باستعمال شمع العسل والبارافين
• تبريد الألواح الشمسية.. خبير يسلط الضوء على 3 تقنيات مهمة
• نظام لتبريد الألواح الشمسية يرفع من كفاءة توليد الكهرباء

اقرأ أيضًا..

• انقطاع الكهرباء في إسبانيا والبرتغال.. أنس الحجي يكشف عن الدرس الأهم لدول الخليج
• مشروع تركيا لأنبوب نفط وغاز العراق.. 3 خبراء يحددون 5 محاور تهدد الصفقة المرتقبة
• أكبر 3 محطات كهرباء في مصر.. قدرات عملاقة تدعم المنظومة بـ14.4 غيغاواط

المصدر:

"باحثون جامعيون يطورون طريقة تبريد سلبية للألواح الشمسية،" من مجلة "بي في ماغازين"