تكنولوجيا جديدة تعزز كفاءة تحويل الطاقة الشمسية

أبوظبي: «الخليج»
أجرى فريق من الباحثين في جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا بأبوظبي، مراجعة شاملة لمجمعات الطاقة الشمسية ذات الامتصاص المباشر (DASCs)، التي تعتبر تكنولوجيا جديدة، وتشكل تقدماً متطوراً في تكنولوجيا الطاقة الشمسية، لتسليط الضوء على الأساسيات، وأساليب النمذجة، ومعايير التصميم الخاصة ب DASCs، وتسليط الضوء على قدرتها على إحداث ثورة في استخدام الطاقة الشمسية.
ونشر كل من البروفيسور إياد أبو ندى، والدكتور أنس العزام، والعباس حسن، مرشح الدكتوراه، أبحاثهم في مجلة التقدم في علوم الطاقة والاحتراق، لسد الفجوة بين البحث النظري والتسويق، حيث يعد الفهم الشامل لمراكز DASC أمراً ضرورياً، وتعد مراجعتها بمثابة مورد لا يقدر بثمن للباحثين الذين يسعون إلى فهم أكثر دقة لهذا المجال المتطور، ما يسهل تقدمه إلى تطبيقات عملية.
وتمتص الألواح الشمسية التقليدية ضوء الشمس على سطح مطلي بمواد عالية الامتصاص، ومع ذلك، فإنها تعاني فقداناً كبيراً للحرارة، ما يحدّ من كفاءتها، وتقوم مجمعات الطاقة الشمسية ذات الامتصاص المباشر باستبدال سطح الامتصاص التقليدي بسائل نانوي يسمح بالامتصاص الحجمي لأشعة الشمس في جميع أنحاء حجم السائل النانوي، ما يقلل من الخسائر الحرارية ويعزز الكفاءة.
والسوائل النانوية هي عبارة عن معلقات من الجسيمات النانوية، يتراوح حجمها عادة من 1 إلى 100 نانومتر، داخل السائل الأساسي، تعمل على تحسين الخصائص البصرية والحرارية للسائل بشكل كبير، ما يمكّنها من امتصاص المزيد من أشعة الشمس، وتحويلها إلى حرارة بكفاءة أكبر.
ويشير فريق البحث إلى أن هناك عدة عوامل تؤثر في أداء DASCs، بما في ذلك نوع السائل النانوي المستخدم، وتركيز الجسيمات النانوية، وهندسة المجمع، وخصائص تدفق السائل.
ويقول الفريق إن الأبحاث المستقبلية يجب أن تركز على تطوير سوائل نانوية أكثر استقراراً، واستكشاف مواد جديدة يمكن أن تزيد من تعزيز امتصاص الطاقة الشمسية والتوصيل الحراري.
ومن خلال الاستفادة من الخصائص الفريدة للسوائل النانوية، يمكن لنوع جديد من الألواح الشمسية تحقيق كفاءات أعلى من مجمعات الطاقة الشمسية التقليدية، ما يساعد على خلق مستقبل أنظف، وأكثر استدامة.
وأدت التحديات المزدوجة المتمثلة في تغير المناخ وتناقص احتياطيات الوقود الأحفوري إلى تكثيف البحث عن حلول الطاقة المستدامة، حيث تبرز الطاقة الشمسية كواحدة من أكثر البدائل الواعدة.