القاهرة - محمد منصور
تعد الطاقة الشمسية من أهم المصادر المتجددة، إلا أن هناك مجموعة من العقبات التي تحول دون تطبيقها على نطاق واسع، ولذلك صمم باحثون طريقة لإزالة هذه العقبات.
من أبرز العقبات التي تقف أمام الطاقة الشمسية، مسألة توقيت توليد الطاقة، بالألواح الشمسية تُولد الطاقة خلال النهار فقط، ولضمان استمرار إمداد الطاقة، يضطر المستخدم لشراء بطاريات تخزين باهظة الثمن، ودمجها في الألواح الشمسية.
وللتغلب على تلك المشكلة، صمّم باحثون من جامعة ستانفورد طريقة فعالة يُمكن استخدامها لتوليد الطاقة الشمسية عبر خلايا الألواح الشمسية أثناء فترات الليل، بحسب دراسة نُشرت في دورية الفيزياء التطبيقية.
وتعتمد الطريقة على جلب الطاقة الناجمة عن اختلاف درجات الحرارة بين خلايا الألواح الشمسية والهواء المحيط، ويمكن أن تتحول هذه الطاقة إلى مصدر متجدد للكهرباء ليلاً.
وقال الباحث في قسم الهندسة الكهربائية بجامعة ستانفورد الأميركية سيد أسواوريت، وهو أيضاً المؤلف الأول للدراسة، في تصريحات خاصة لـ"الشرق"، إن "نحو 750 مليون شخص في العالم لا يحصلون على الكهرباء في الليل، معظمهم في الدول الفقيرة التي لا تستطيع توفير إعدادات كاملة للأنظمة الشمسية لمواطنيها".
وأضاف: "وجدنا حلاً غير مُكلف على الإطلاق، يُمكن استخدامه لتوليد طاقة بكميات معقولة من خلايا الألواح الشمسية أثناء الليل".
ويعتمد التصميم على مبادئ علم الديناميكا الحرارية، ويتطلب توليد الطاقة من الحرارة تدفق الحرارة من مصدر ساخن إلى آخر بارد، وخلال النهار تعمل الخلية الشمسية كمحرك حراري باستخدام الشمس كمصدر للحرارة ومحيطها الأرضي كمصدر للبرودة، وبالتالي تحول أشعة الشمس إلى طاقة كهربائية.
ماذا يحدث في الليل؟
في الليل تتدفق الحرارة الإشعاعية الصادرة من الأرض إلى الفضاء الخارجي، وهو تدفق حراري كبير للغاية، إذ يوازن التدفق الشمسي الوارد للأرض للحفاظ على درجة حرارة مستقرة ضمن حدود معينة، وبالتالي يمكن لأي جسم على الأرض أن يشع حرارة في الفضاء الخارجي، ما يوفر آلية لـ"التبريد الإشعاعي" الذي حظي باهتمام كبير مؤخراً.
واعتماداً على ذلك المبدأ، صمّم باحثون جهاز يشمل على مولد كهربائي حراري يجلب الكهرباء من اختلاف درجة الحرارة بين الخلية الكهروضوئية والمحيط البيئي، واستطاعوا توليد طاقة أثناء الليل تبلغ 50 ميجاوات لكل متر مربع في سماء ليلية صافية.
ويوفر هذا المولد الكهروحراري طاقة إضافية فوق الطاقة الكهربائية المتولدة مباشرة من الخلايا الكهروضوئية، ويمكن استخدام النظام كمصدر طاقة متجدد مستمر ليلاً ونهاراً في مواقع خارج الشبكة.
وبحسب الدراسة، يُمكن استخدام ألواح شمسية تُغطي مساحة 20 متر مربع لتوليد طاقة ليلية تكفي لإضاءة منزل متوسط، من دون تكاليف إضافية.
وأضاف "أسواوريت" في تصريحات خاصة لـ"الشرق"، أن الاستفادة من التبريد الإشعاعي كوسيلة للحصول على الطاقة ليلاً "يُمكن أن يوفر الطاقة الأساسية لمنازل في مناطق نائية من دون الحاجة لإعدادات باهظة أو صيانة بطاريات مُكلفة".
اقرأ أيضاً:
