أحدث الأبحاث

ألواح الطاقة الشمسة عالية الأداء

Published online 5 مايو 2011

محمد يحيى


هناك طريقتان رئيسيتان لجمع الطاقة الشمسية لإنتاج الكهرباء: الخلايا الضوئية، والتي تستخدم أشباه موصلات لتحويل أشعة الشمس مباشرةً إلى كهرباء؛ ومولدات القوة الشسمية الحرارية، والتي تستخدم المرايا أو العدسات لتركيز حرارة الشمس لإنتاج الكهرباء في محطات واسعة النطاق باستعمال التوربينات البخارية.

توليد الكهرباء المنتجة بواسطة الطاقة الكهروحرارية يعتمد على صنع فارق واضح في درجة الحرارة عبر الجهاز الكهروحراري. الأشعة الشمسية القليلة الساقطة على لوح مستوي قد تصنع فرق في درجة الحرارة من 1 إلى 5 ºC، وهو فارق ضئيل لإنتاج كهرباء. لذلك تستعمل عدسات كبيرة ومرايا لتركيز أشعة الشمس على المولد، وزيادة تدفق الحرارة لتصل إلى 600 ºC. إلا أن ذلك يتطلب أنظمة معقدة وغالية لتتعقب موقع الشمس من أجل أن تظل فعالة، مما يضيف تكاليف أكثر للأجهزة.

باحثون من جامعات بالولايات المتحدة ومؤسسة مصدر للعلوم والتكنولوجيا بأبو ظبي بالإمارات العربية المتحدة استطاعوا أن ينتجوا مولدات كهربية حرارية من الطاقة الشمسة ذات لوح مستوي كفاءته تتراوح بين 4.6 – 5.2%، وهذه النتيجة أعلى اكثر من سبع أضعاف من آخر أفضل نتيجة تم الحصول عليها في السابق من لوح مماثل. وهذه المولدات لا تحتاج لأنظمة التتبع المعقدة تلك.

"أعتقد أن اكثر شيء مثير للإهتمام في جهازنا هو أنه قد يكون قليل التكلفة، وهذا متاح بواسطة التصميم الذي اخترعناه، مع التميز في الخامات،" يقول جانج تشين، مهندس ميكانيكا بمعهد ماساتشوسيتس للتكنولوجيا (MIT) وإحدى المشاركين في البحث.

الأجهزة التي تم اختبارها مصنوعة من خامات كهروحرارية بتقنية النانو تكنولوجي، والتي تقدم أداء عالي، والمغطاة بممتصات للآشعة الشمسية إنتقائية لطول الموجة مما يحصد نتائج أفضل من تلك التي تجنيها الممتصات السوداء المستخدمة في الأجهزة الأخرى. كما أنهم مطوقين بفراغ، والذي يقلل من الحرارة التي كانت تفقد سابقا للهواء مما يجعلها قادرة على تركيز الطاقة الشمسية للمولدات الكهروحرارية من خلال التوصيل عبر الممتص، بدلاً من تركيز الضوء بصرياً.

أكد الباحثون أن بالبحث والتطوير المستمر، يمكن لتجربتهم أن تجعل توريد الطاقة الكهربائية من حرارة الشمس أسلوب أساسي لإمداد الطاقة المتجددة.

doi:10.1038/nmiddleeast.2011.55


  1. Kraemer, D. et al. High-performance flat-panel solar thermoelectric generators with high thermal concentration. Nature Materials (01 May 2011) doi: 10.1038/nmat3013