طوّر باحثون مصريون، مؤخرًا، تقنية لتقليل اتساخ الألواح الشمسية في المناطق القاحلة؛ حيث يؤدي تراكم الغبار إلى تقليل امتصاص أشعة الشمس ويحدّ من الكفاءة.
يأتي ذلك حيث يواجه التنفيذ واسع النطاق لأنظمة الطاقة الشمسية عقبة كبيرة بسبب تراكم الأوساخ والغبار والمواد الجسيمية الإضافية على أسطح الألواح الكهروضوئية، حسب تقرير اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).
لذلك، استعمل الباحثون في جامعة بورسعيد المصرية طلاءً نانويًا مُسترطبًا (جاذبًا للماء) ذاتي التنظيف لتقليل الاتساخ وزيادة إنتاج الكهرباء في أنظمة الطاقة الكهروضوئية في المناطق القاحلة.
وقال الباحثون: "تُظهِر الأسطح المُسترطبة زاوية اتصال بالماء أقل من 90 درجة، وتمتلك طاقة سطحية عالية".
آلية تنظيف الألواح الشمسية
تجذب الطلاءات النانوية قطرات الماء وتنشرها في أغشية رقيقة عبر سطح اللوح الشمسي.
ويمكن أن تعمل هذه الطبقات الرقيقة بصفتها آلية تنظيف ذاتي؛ إذ تزيل جزيئات الغبار والأوساخ عن الألواح الشمسية مع تبخر طبقة الماء، وفقًا لمجلة بي في ماغازين (pv magazine).
وقال الباحثون في جامعة بورسعيد المصرية: "تسلط نتائجنا الضوء على الإمكانات الكبيرة للطلاء النانوي للتخفيف الفاعل من الغبار، خصوصًا في البيئات المتربة؛ ومن ثم تعزيز موثوقية نظام الطاقة الكهروضوئية".
ولإنشاء الطلاء النانوي الجديد، استعمل الباحثون 50 ميليلترًا من الإيثانول بصفته مذيبًا، وأضيف إليه ميليلتر واحد من الماء منزوع الأيونات، و2.2 ميليلتر من هيدروكسيد الأمونيوم بنسبة 35%.
بعد ذلك، سُكب الخليط في قارورة زجاجية وسُخّن إلى 50 درجة مئوية في حمّام رملي.
وبعد التسخين، أضيف 2.5 ميليلترًا من رباعي إيثيل أورثوسيليكات، الذي حرّكته مجموعة الباحثين بسرعة 300 دورة/دقيقة لمدة 3 ساعات.
ثم وُضع تطبيق الخليط على لوح شمسي متعددة البلورات بكفاءة مقدرة 13.71% وكهرباء قصوى مقدارها 60 واط.
وقبل تطبيق الطبقة الرقيقة، جرى تنظيف اللوح الشمسي أولًا من جميع جزيئات الغبار ثم وُضِع في بيئة خاضعة للرقابة؛ حيث طُبِّقَ الطلاء بمسدس رش.
ووُضع هذا اللوح، بالإضافة إلى لوح مرجعي مماثل دون طلاء، في الهواء الطلق بزاوية 30 درجة في مدينة بورفؤاد، بمحافظة بورسعيد المصرية.
تأثير الطلاء في أداء اللوح الشمسي
أجرى الباحثون في جامعة بورسعيد المصرية الدراسة في شهر يونيو/حزيران الماضي؛ بهدف تقييم تأثير الطلاء على أداء الألواح الشمسية بشكل عام، وفقًا لما رصدته منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن).
ولضمان أن تحسينات الأداء الملحوظة تعود في المقام الأول إلى الطلاء النانوي، أديرت متغيرات التحكم بعناية طوال التجربة من خلال وضع الألواح الشمسية دون طلاء نانوي في الموقع نفسه بالقرب من بعضها بعضًا".
وقال الباحثون: "تراوح الإشعاع الشمسي من 120 واط/متر مربع إلى ذروة 720 واط/متر مربع عند الظهر، في حين تراوحت درجة الحرارة المحيطة المسجلة بين 23 درجة مئوية و29 درجة مئوية".
وأظهرت القياسات أن طبقة الطلاء النانوي الرقيقة ذاتية التنظيف زادت من تيار الدارة القصيرة، بمتوسط 2.8 أمبير، وهو أعلى بنسبة 64.7% من 1.7 أمبير للوح غير المطلة.
في المقابل، حقق اللوح الشمسي المطلي كفاءات أعلى، إذ وصلت إلى قيم ذروة 12-13.5% مقارنة بـ7-8% للوح غير المطلي،
وأظهر الاختبار أن ناتج كهرباء اللوح المطلي تراوح من 7 واط إلى 38 واط، بمتوسط يبلغ نحو 24.75 واط، كما أظهر اللوح غير المطلي ناتج كهرباء يتراوح بين 3 واط و23 واط، بمتوسط يبلغ نحو 14 واط.
وخلص الباحثون إلى أنه "على الرغم من هذه النتائج الواعدة؛ فمن المهم الاعتراف بقيود هذه الدراسة؛ إذ أُجري البحث بموقع واحد في مصر، وقد يختلف تكوين الغبار والظروف البيئية بشكل كبير في مناطق أخرى".
وأضافوا: "ستقيّم الدراسات المستقبلية أداء الطلاء عبر بيئات قاحلة متنوعة".
اقرأ أيضًا..
){kind=link}