تقنية سعودية تبرد الألواح الشمسية وتطيل عمرها 200%

30-05-2025 03:28 AM

زاد الاردن الاخباري -

ابتكر علماء في المملكة العربية السعودية تقنية تبريد رائدة تُنظّم درجة حرارة الألواح الشمسية بشكل سلبي، مع تعزيز إنتاجها من الطاقة بشكل كبير وزيادة عمرها الافتراضي ثلاثة أضعاف.

وبقيادة فريق بحثي دولي في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية، قدّم المشروع مادة مركبة جديدة مصنوعة من كلوريد الليثيوم (LiCl) وبولي أكريلات الصوديوم (C3H3NaO2)n.

وتمتص هذه الطبقة المائية الرطوبة من الهواء ليلاً وتطلقها نهاراً، مما يوفر تبريداً فعالاً بدون كهرباء للألواح الشمسية، عند اختبارها في الحر الشديد للصحراء السعودية، بقيت الألواح الشمسية المطلية بالمادة أقل حرارة بمقدار 9.4 درجة مئوية (48.9 درجة فهرنهايت) من الألواح غير المعالجة، وعلاوة على ذلك، زاد إنتاجها من الطاقة بنسبة 12.9%، بينما زاد عمرها الافتراضي بأكثر من 200%، وفق تقارير.

ولا تزال الطاقة الشمسية أولوية قصوى للدول التي تسعى لتوسيع اقتصاداتها الخضراء، حيث تُمثل الخلايا الشمسية ثلاثة أرباع جميع منشآت الطاقة المتجددة الجديدة، وعلاوة على ذلك، في عام 2024، أضاف العالم 451.9 غيغاواط من الطاقة الشمسية الجديدة، مُشكلةً ما يقرب من 75% من جميع منشآت الطاقة المتجددة في ذلك العام، مما يُبرز النمو السريع لهذا القطاع وزخمه العالمي,

ومع ذلك، لا يزال توفير طاقة شمسية موثوقة وطويلة الأمد يُمثل تحدياً، حيث تُحوّل الألواح الشمسية التجارية حوالي 20% فقط من ضوء الشمس إلى كهرباء، بينما يُمتص الباقي كحرارة أو ينعكس.

كما تُضعف الحرارة أداء الخلايا الشمسية وتُقصّر عمرها الافتراضي، مما يؤدي إلى استبدالها بشكل متكرر، و في حين أن أنظمة التبريد التقليدية مثل المراوح والمضخات قد تُساعد، إلا أنها تستهلك كهرباء إضافية، وفي المقابل، يُوفر التبريد السلبي بديلاً لا يتطلب طاقة لتشغيله.

وقال تشياوتشيانغ غان، الحاصل على درجة الدكتوراه، وأستاذ علوم وهندسة المواد في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية والمؤلف الرئيسي للدراسة: "نحن متخصصون في المواد التي تُمكّن التبريد السلبي، هذه المواد رقيقة، ويمكن تركيبها على أنظمة مختلفة تتطلب تبريدا للعمل، مثل البيوت الزجاجية والخلايا الشمسية، دون التأثير على الأداء".

وأوضح العلماء أنهم اختاروا البولي أكريلات لأنه بوليمر رخيص، وعملية تصنيعه لا تتطلب مواد كيميائية قاسية أو كواشف متخصصة، على عكس المركبات المائية الأخرى المستخدمة في التبريد، مما يجعله حلاً أكثر فعالية من حيث التكلفة.

وعند مراجعة النتائج، فوجئ الفريق باكتشاف أن الخلايا الشمسية المطلية بالمادة الجديدة كانت أبرد بمقدار 48.9 درجة فهرنهايت من تلك غير المطلية، كما وفرت الألواح المعالجة طاقة أكثر بنسبة تزيد عن 12%، وأطالت عمرها الافتراضي بأكثر من 200%، وخفضت تكاليف توليد الكهرباء بنحو 20%.

وبالإضافة إلى المملكة العربية السعودية، اختبر الفريق أيضا هذه التقنية في بعض أبرد المناطق وأكثرها رطوبةً في الولايات المتحدة الأمريكية لإثبات فعالية نظام التبريد السلبي في مجموعة متنوعة من الظروف البيئية.