ألواح تستطيع توليد الطاقة من الرياح والشمس معاً

ألواح تستطيع توليد الطاقة من الرياح والشمس معاً
أنشأ العلماء ألواحاً يمكن أن تولد الطاقة الكهربائية من الرياح والطاقة الشمسية.

طُوِّرتِ الألواح لتلائم نظم التوليد بالرياح ونظم الطاقة الشمسية عن طريق شرائط كهروضغطية وخلايا كهروضوئية مرنة.

تسمح شرائح الألواح الكهروضغطية بتوليد الطاقة الكهربائية من خلال الحركة، بينما تعرف الخلايا الكهرضوئية كأفضل أسلوبٍ لتوليد الطاقة الكهربائية بوساطة الألواح الشمسية.
الدارسة التي أجريت من قِبَلِ باحثي جامعة مانشستر هي الأكثر تقدماً من نوعها حتى الآن، و هي الأولى التي تستشعرُ طاقة الرياح والشمس معاً باستخدام ألواح معكوسة. نُشِر البحثُ في مجلة الطاقة التطبيقية Applied Energy.
لدى الألواح الممتصةِ الطاقةَ المطوَّرة حديثاً المقدرةُ على تشغيل الاستشعار عن بعد وخلايا إلكترونية؛ بحيث تستخدم للاستشعار البيئي مراقبَ التلوث وراصدَ المؤثرات الصوتية والحرارية على سبيل المثال.
و الهدف من الدراسة إتاحة حلول رخيصة و مستدامة لجمع الطاقة التي يمكن أن توزع و تترك لتوليد الطاقة بالقليل من الصيانة أو حتى دون اللجوء إليها أبداً. تعرف هذة الاستراتيجية “وزع ثم انسَ” وهذا هو المتوقع للأنموذج الذي يسمى بالمدن الذكية والذي سيتخذ عند استعمال أجهزة الاستشعار عن بعد.
يقول جورجي سيلفا ليون Jorge Silva-Leon، من مدرسة مانشستر للميكانيك والفضاء والهندسة المدنية والمؤلف الرئيس للدراسة: “تحت تأثير الرياح، تنثني الألواح التي بنيناها من جانب إلى آخر بطريقة متكررة، تُعرف أيضاً باسم تذبذبات دورة الحد؛ وهذا يجعلها مناسبة تماماً لتوليد الطاقة توليداً موحداً من تعديل المواد الكهروضغطية. وفي الوقت نفسه، تحقق الألواح الشمسية فائدة مزدوجة؛ فهي تعمل كتلةً مزعزعة للاستقرار مما يؤدي إلى ظهور حركات ترفرف بسرعات الرياح المنخفضة، وبالطبع قادرة على توليد الكهرباء من الضوء المحيط.
وأضافت الدكتورة أندريا سيونكوليني Andrea Cioncolini، المؤلف المشارك في الدراسة: “طاقة الرياح والطاقة الشمسية عادة ما تكون متقطعة تميل إلى تعويض بعضها البعض. عادةً لا تشرق الشمس خلال الظروف العاصفة، في حين ترتبط رياحُ الأيام الهادئة عادة بالشمس البراقة، وهذا يجعل طاقات الرياح والشمس مناسبة خصوصاً للتوليد المتزامن، بهدف تعويض انقطاعها”.
استخدم الفريق وطور تقنياتِ بحثٍ فريدةً مثل التصوير بالفيديو السريع وتتبع الكائنات مع تحليل البيانات المتقدم لإثبات عمل ألواحهم. إذ اُختُبِر الكسب المطور بسرعات رياح تتراوح من 0 م / ث (هادئ) إلى زهاء 26 م / ث (عاصفة / عاصفة كاملة) و 1.8 كيلو لوكس –اللوكس وحدة قياس ضوئية- للتعرض المستمر للضوء، مما يحاكي مجموعة واسعة من الظروف البيئية. في ظل ظروف التشغيل هذه، ولِّد مخرجات طاقة إجمالية تصل إلى 3-4 مللي واط.
يقول الدكتور مصطفى نبوي، المؤلف المشارك في الدراسة: “كانت ألواحنا المعكوسة ذات الطاقة الشمسية قادرة على توليد طاقة كافية لمجموعة من أجهزة الاستشعار منخفضة الطاقة والإلكترونيات التي تعمل في نطاق الطاقة من واط إلى مللي واط وعدد من التطبيقات العملية المحتملة في إلكترونيات الطيران، والمواقع النائية البرية والبحرية منها، والمدن الذكية. إننا نأمل تطويرَ المبدأ بشكل أكبر كي ندعم المزيد من التطبيقات التي تتطلب الطاقة مثل محطة شحن لتوليد الطاقة البيئية للأجهزة المحمولة”.
سلط الدكتور ألستير ريفيل Dr Alistair Revell، المؤلف المشارك في الدراسة، الضوء على اتجاهات البحوث الحالية والمستقبيلة قائلا: “نحن حالياً في ظل استخدام إطار الحوسبة المستحدث للنمذجة والمحاكاة المتقدمة في جامعة مانشستر، وذلك مبني على تقليد طويل من ديناميكيات السوائل الحسابية في المجموعة. وتابع قائلاً بأن استخدام أجهزة الكمبيوتر نماذجَ الفاعلية على السوائل في وتيرة متزايدة، ويقوم بدور رئيس في تطوير الأجهزة عن طريق الحد من عدد النماذج التي تجب صناعتها واختبارها.

المصدر :

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190211114224.htm?fbclid=IwAR11yz7ae990f52boqIDj96sDGhj6-QJFgdwsyO9gfjdtjSsjCrcbqzbWA0