توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية ليلًا وفي المطر.. 3 تقنيات جديدة

​

لا أحد ينكر الدور المهم الذي يؤديه توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية بالنسبة إلى الدول الفقيرة، قبل البلدان المتقدمة، في الوقت نفسه، لا يوجد من يُجزِم إمكان الاعتماد على ضوء الشمس باعتباره مصدرًا موثوقًا للإمدادات، نظرًا لطبيعته المتقطعة، مثل طاقة الرياح.

وأمام ذلك، طوّر علماء الألواحَ الشمسية التي يمكن أن تعمل ليلًا وبواسطة المطر أيضًا، ويمكن لهذه الابتكارات أن تحول الطاقة الشمسية إلى مصدر كهرباء يعمل على مدار اليوم؛ ما يساعد في تحقيق العالم للحياد الكربوني بحلول 2050.

ومع انخفاض أسعار الألواح الشمسية بنسبة 80% خلال العقد الماضي، وبعدما أصبحت ذات جدوى اقتصادية للدول الفقيرة، التي لا تزال تعاني نقص الكهرباء، خاصة في أفريقيا، يمكن أن تساعد 3 ابتكارات في جعل توليد الكهرباء من طاقة الشمس مصدرًا موثوقًا على نطاق واسع، وفق تقرير حديث صادر عن منتدى الاقتصاد العالمي، واطلعت عليه وحدة أبحاث الطاقة.

توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية ليلًا

في ابتكار واعد للطاقة المتجددة الموثوقة على مدار الساعات الـ24، اختبر العلماء الألواح التي تستمر في إنتاج الكهرباء حتى عندما تغرب الشمس.

كما يعرف الجميع أن الألواح الشمسية التقليدية تعمل في ضوء النهار فقط؛ لذلك هناك حاجة إلى بطاريات تخزين باهظة الثمن لتمكين استخدام الكهرباء المنتجة من الطاقة الشمسية في الليل.

وفي هذا الصدد، اختبر فريق في جامعة ستانفورد في الولايات المتحدة الألواحَ الشمسية التي تحافظ على توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية على مدار الساعة.

ويُبنى هذا الابتكار على حقيقة أن الألواح الشمسية تبرد في الليل، ويمكن توليد الكهرباء من اختلاف درجات الحرارة بين هذه الألواح الباردة والهواء المحيط الذي لا يزال دافئًا، ويُجرى ذلك باستخدام مولد كهربائي حراري ينتج الكهرباء مع مرور الحرارة من خلاله.

ويقول باحثو جامعة ستانفورد إنه يمكن تصنيع مثل هذه الألواح باستخدام مكونات متاحة بسهولة، مع إمكان تحديث الألواح الحالية، لتكون قادرة على توفير مصدر كهرباء موثوق لنحو 750 مليون شخص حول العالم يفتقرون إلى الكهرباء في الليل، بحسب التقرير.

تشغيل الألواح الشمسية خلال المطر

يختلف حجم الكهرباء المولّدة من الالواح الشمسية التقليدية باختلاف شدة ضوء الشمس، وليس غروب الشمس فقط، كما أن الغيوم والأمطار يمكن أن تجعل توليد الكهرباء أقل فاعلية.

وأمام ذلك، يرى علماء من جامعة سوشو في الصين أن الاحتكاك الناتج عن سقوط قطرات الأمطار الغزيرة على الألواح، يمكن استغلاله في تعزيز توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية.

ويأتي ذلك من خلال استخدام مولد كهربائي فوق لوح شمسي تقليدي، والذي يحوّل الحركة، التي تكون في هذه الحالة تأثير قطرات المطر- إلى كهرباء.

وإضافة إلى زيادة توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في الأيام الممطرة، يمكن للألواح التي تعمل بالاحتكاك استمرار التوليد خلال الليل، حال هطول المطر، بحسب التقرير الذي اطلعت عليه وحدة أبحاث الطاقة.

روبوتات تنظيف الألواح الشمسية

يمكن للغبار أن يحجب الضوء عن الألواح الشمسية؛ إذ تشير الأبحاث إلى أن الأشياء المتراكمة على السطح يمكن أن تقلل من إنتاج الألواح الشمسية بنسبة تصل إلى 85%، وفقًا للتقرير.

ويستغرق تنظيف منشأة كبيرة للطاقة الشمسية وقتًا طويلًا ومكلفًا؛ إذ يُكلف الغسيل اليدوي بفرشاة وماء نحو مليوني دولار على مدى 10 سنوات، وفقًا لتقديرات إحدى الدراسات لمحطة الطاقة الشمسية على نطاق المرافق.

وفي حالة عدم القيام بذلك بانتظام؛ فإن هذه الأوساخ تلتصق في نهاية المطاف بالألواح الشمسية؛ ما يقلل من توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية، ولمواجهة هذه المشكلة؛ فإنه يمكن استخدام روبوتات التنظيف الجاف المستقلة.

وتعمل هذه الروبوتات ليلًا للحد من تعطيل الألواح في أثناء توليد كهرباء نهارًا، وباستخدام أقمشة من الألياف الدقيقة ونفاثات من الهواء، أدى استخدامها لمدة عام واحد إلى توفير ما يكفي من المياه لتلبية احتياجات 220.800 ألف شخص.

وفي الوقت الحالي، تُستخدم روبوتات التنظيف في ملايين الألواح الشمسية في 30 مشروعًا كبيرًا، من تشيلي إلى الهند، بحسب منتدى الاقتصادي العالمي.