تقنية جديدة قد تجعل الألواح الشمسية أكثر كفاءة

قد وضع باحثو جامعة أوتاوا الآن نهجًا ذكيًا لتحسين كفاءة الطاقة الشمسية. يتضمن الأسلوب الابتكاري لهم إدخال مرايا اصطناعية للتركيز على الأرض، تحسين بسيط وقوي في الوقت نفسه.

نُشرت الدراسة "تأثير حجم وموقع المرايا الاصطناعية على العائد الطاقي واقتصاديات الخلايا الشمسية الفوتوفولطي المحوري الأحادي" في مجلة Progress in Photovoltaics.

وجد الباحثون أنه من خلال دمج هذه المرايا في أنظمة الطاقة الشمسية، يمكنهم تحسين إنتاج الطاقة وكفاءة النظام، مما يجعل مثل هذه المشاريع أكثر جدوى اقتصادية. إن هذا الاكتشاف مهم في تقييم التكاليف والفوائد من استخدام المرايا الاصطناعية في المشروعات المتعلقة بالطاقة الشمسية.

صورة الموقع التجريبي للطاقة الشمسية للتظاري الاصطناعي للألواح الشمسية في تجربة المرايا التي أجريت في Bifacial Experimental Single-Axis-Tracking Site (موقع BEST) بمختبر الطاقة النقية الوطني في جولدن بولاية كولورادو. Image Credit: National Renewable Energy Laboratory, Golden Colorado. لمزيد من الصور والصور الأكبر انقر على رابط البيان الصحفي هنا.

لدراسة كيفية تأثير أغطية الأرض العاكسة على إنتاج الطاقة الشمسية، عملت SUNLAB التابعة لجامعة أوتاوا، بقيادة البروفيسور كارين هينزر في هندسة الكهرباء، التي تشغل أيضًا منصب نائب عميد للبحث في كلية الهندسة، بالتعاون مع المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) في جولدن، كولورادو، وهو من زعماء العالم في البحث والتطوير ونشر الطاقة النظيفة. أجرى الدراسة الطالب الدكتوراه في هندسة الكهرباء ماندي لويس في جولدن، كولورادو، ووجد أن وضع الأسطح العاكسة تحت الخلايا الشمسية يمكن أن يزيد إنتاج الطاقة بها بنسبة تصل إلى 4.5٪.

قالت ماندي لويس، الباحثة الرئيسية في الورقة: "لقد وجدنا أن الأسطح البيضاء ذات الانعكاس العالي يمكن أن تعزز إنتاج الطاقة الشمسية. ومن الأمور الحاسمة، ينبغي توجيه هذه المرايا مباشرة تحت الخلايا الشمسية، وليس بين الصفوف، لتحقيق أقصى فائدة من هذا النوع".

إظهار إمكانيات الطاقة الشمسية في كندا وخارجها

تعتبر هذه النتائج ذات أهمية خاصة في كندا، حيث تستمر الثلوج لمدة ثلاثة إلى أربعة أشهر من السنة في مدن رئيسية مثل أوتاوا وتورنتو، وتغطي 65٪ من مساحة أراضي البلاد معظم العام بالثلوج. تعرض الأنظمة الشمسية ذات الوجهين، إذا مصاحبة بارتفاع انعكاس الأرض، إمكانيات هائلة في هذه المناطق. بالإضافة إلى ذلك، نظراً لأن 4٪ تقريبًا من مساحات اليابسة في العالم تصنف كصحاري رملية، فإن هذا الاكتشاف له تطبيقات عالمية.

وفقًا لماندي لويس، "هذا البحث ضروري لتحقيق الحد الأقصى لإنتاج الطاقة الشمسية في مواقع جغرافية متنوعة. علاوة على ذلك، من خلال توليد المزيد من الطاقة لكل وحدة من مساحة الأرض، تعتبر المرايا مثالية للمناطق ذات الكثافة السكانية العالية، مثل مراكز المدن، حيث توجد قيود المساحة على تثبيت الطاقة الشمسية."

تشير هذه الدراسة إلى بداية تعاون بحثي دولي جديد بين جامعة أوتاوا وNREL. تم تمويل المشروع من قبل المجلس الوطني للعلوم والهندسة في كندا (NSERC)، ومنح الدراسات العليا في أونتاريو (OGS)، ووزارة الطاقة الأمريكية (DoE)، مما يؤكد أهمية الجهود التعاونية في تقدم تقنيات الطاقة المتجددة.

تأثير عالمي في تيسير الانتقال إلى الطاقة النظيفة

ستسهم هذه البحوث بشكل كبير في الانتقال العالمي إلى مصادر الطاقة النظيفة. تحمل هذه النتائج قيمة خاصة لكندا وغيرها من الدول التي غالبًا ما تكون غائمة، حيث تم ملاحظة زيادة في الطاقة بنسبة 6.0٪ في المدينة الغائمة سياتل مقارنة بـ 2.6٪ في مدينة طوكسون الجافة.

**

توحي الصور بأن هذه التقنية قد تكون قابلة للتطبيق عبر مجموعة واسعة من المواقع. كما يبدو أن هناك ألواح خلايا شمسية تتجه نحو الأسفل من تحت اللوحة. لم يتم مناقشة كيفية تكلفة هذه التكنولوجيا، ولكن للمواقع ذات خطوط عرض عالية ومناخات تتميز بوجود السحب بشكل كثير مقارنة بالطقس الصافي، قد تكون هذه حلاً قابلاً للتنفيذ.

من جهة أخرى، تواجه الطاقة الشمسية في خطوط العرض العالية أو في المواقع الغائمة عقبة تكلفة صعبة للغاية للتغلب عليها. بينما التكنولوجيا هذه مبتكرة ومبدعة، إلا أن السعر اللازم للاستفادة منه يثير القلق، سواء كنفقة أو صيانة وكهدف لورود سياسة حكومية تفرض التكاليف على المستهلكين.

بواسطة برايان ويستينهاوس عبر New Energy and Fuel

المزيد من القراءات المهمة من Oilprice.com:

• هذه هي أكثر مدن أمريكا التي تعاني من تلوث.
• مستويات SPR تبقى منخفضة.
• تهديدات طهران النووية تثير قلق العالم.