توصّل علماء صينيون إلى تقنية مبتكرة من شأنها أن ترفع كفاءة ألواح الطاقة الشمسية في المناطق الصحراوية تحديدًا.
ومن شأن الأداة الجديدة أن تحل مشكلة انخفاض الكفاءة الناتجة عن تراكم الغبار الذي يرفع حرارة الألواح ويمنع وصول ضوء الشمس بما يقلل إنتاج الكهرباء النظيفة.
ويؤدي ارتفاع الحرارة إلى اندلاع حرائق بعد تعطل المعدات وإزالة التراب بطريقة غير ملائمة، بحسب التفاصيل التقنية لدى منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).
وفي السياق نفسه، توصّل باحثون آخرون لتقنية ترفع كفاءة تخزين الكهرباء من الألواح الشمسية بنسبة 63% علاوة على تحسين الأداء على المدى الطويل.
زيادة كفاءة ألواح الطاقة الشمسية
ابتكر علماء معهد فيزياء الغلاف الجوي في الصين (IAP) التابع لأكاديمية العلوم أداة جديدة تعزز القدرة على التنبؤ بحدوث العواصف الترابية.
وبحسب العلماء، يمكن للتقنية واسمها "آي دست" (iDust) جلب مكاسب كبيرة لإنتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية؛ حيث توفر حلًا للتحدي الذي يواجه المشروعات المُقامة بالمناطق الصحراوية.
وتشير تقديرات إلى أن الغبار يقلل كفاءة ألواح الطاقة الشمسية بنسبة تصل إلى 76% في بعض المناطق، في حين يضع آخرون النسبة عند 65.8% عند تراكمه لمدة 6 أشهر، و33.5% لمدة شهر واحد.
وعلى نحو خاص، من المتوقع أن تساعد التقنية المزارع الشمسية ومشغلي شبكات الكهرباء في الاستعداد على نحو أفضل للعواصف بما يحسّن الكفاءة ويقلل التكاليف.
يمثل ذلك تطورًا عن تقنيات مماثلة تواجه قيودًا مرتبطة بالسرعة والدقة، مثل الخاصة بالمركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى (ECMWF).
وتفصيليًا، تتغلب التقنية الصينية الجديدة على تلك التحديات؛ حيث يقدم تنبؤات عالية الدقة، كما يستعمل قدرًا أقل بكثير من الكهرباء المستعملة في الحوسبة بالمقارنة بنماذج الطقس التقليدية.
وبذلك، يمكن للنظام المبتكر تقديم توقعات على مدار 10 أيام مقبلة في غضون 6 ساعات فقط بعد جمع الملاحظات.
يُشكِّل ذلك تطورًا كبيرًا عن الآلية الأوروبية التي تستغرق وقتًا أطول وتقدم تنبؤات أقل تفصيلًا.
توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في الصين
من شأن تقنية رفع كفاءة ألواح الطاقة الشمسية من خلال التنبؤ بالعواصف الترابية أن تقلل الاضطرابات والخسائر المالية المصاحبة خلال الوقت الذي تتوسع فيه الصين بنشر مشروعات الطاقة الشمسية في المناطق الجافة والرملية.
وفي هذا الصدد، يقول الباحث بالمعهد تشن شي إن العواصف الترابية لا تحجب ضوء الشمس فحسب بل تتراكم على الألواح الشمسية بما يقلل إنتاجها من الكهرباء.
ولذلك؛ فإن تلك التقنية عامل رئيس في تحقيق الاستغلال الأمثل من أنظمة الطاقة الشمسية التي تبرز فيها الصين عالميًا، وفي رحلتها لتحقيق هدف الحياد الكربوني بحلول عام 2060.
كما تشمل التطورات المستقبلية -بحسب تشن- توسيع نطاق نشر تطبيقات التقنية على المستوى العالمي؛ بما يدعم جهود نشر مصادر الطاقة المستدامة وعلى رأسها الشمسية.
يُشار هنا إلى أن القدرة الشمسية العاملة في الصين (على نطاق المرافق) بلغت 447.5 غيغاواط بنهاية العام المنصرم (2024)، لتستحوذ على 48.4% من إجمالي السعة العاملة حول العالم والبالغة 924 غيغاواط.
ويوضح الرسم البياني التالي -أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- تصدر الصين لقائمة أكبر الدول من حيث قدرات الطاقة الشمسية العاملة بنهاية عام 2024:
رفع كفاءة تخزين الطاقة الشمسية
كشف باحثون عن إنجاز علمي كبير يبشر بزيادة كفاءة تخزين الكهرباء المولدة من ألواح الطاقة الشمسية بنسبة تصل إلى 63%.
إذ ابتكر العلماء أداة ذكية لتحقيق الكفاءة من تخزين الكهرباء لاستعمالها لاحقًا، بما يبشّر بإنهاء معضلة تقلبات مصادر الطاقة المتجددة.
وتفصيليًا، يجمع الابتكار بين الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون والمكثفات الفائقة عالية الأداء لزيادة حجم الكهرباء المخزنة وسرعة توفيرها.
وعلى عكس البطاريات، يمكن للمكثفات الفائقة الشحن والتفريغ بوتيرة أسرع كثيرًا وتستمر لمدد أطول من دورات الشحن.
لكن المشكلة تكمن في تخزين كميات كبيرة من الكهرباء، وهو ما نجح العلماء في حله من خلال بناء مكثف فائق أفضل أداءً باستعمال رغوة النيكل وهي مادة خفيفة الوزن وثلاثية الأبعاد توفر مساحة سطح كبيرة ليتحرك المزيد من الكهرباء إلى داخل النظام وخارجه.
وباستعمال تلك الرغوة، استعمل العلماء مركبات النيكل بوصفها مركزًا للأقطاب المكثف الفائق، لكن أيونات النيكل خفضّت القدرة على التوصيل الكهربائي، ليضيف العلماء أيونات معادن أخرى مثل المنغنيز والكوبالت والنحاس والحديد والزنك لتعزز القابلية للتوصيل الكهربائي وتحفظ شكلها تحت الضغط وتسمح بتخزين الكهرباء وإعادة استعمالها مرات عديدة.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضًا..
المصادر:
- رفع كفاءة ألواح الطاقة الشمسية من خلال التنبؤ بالغبار من صحيفة الشعب اليومية
- رفع كفاءة تخزين الطاقة الشمسية بتقنية جديدة من منصة "ذا برايت سايد"
