علماء يبتكرون نظام جديد لمضاعفة إنتاج الطاقة الشمسية ليلًا ونهارًا

طور الباحثون طريقة جديدة لمضاعفة إنتاج الطاقة الشمسية، وهو تقدم يمكن أن يوفر طاقة كافية لأكثر من 750 منزلًا، وذلك من خلال إعادة تصميم نظام يعرف باسم محطة توليد الطاقة الشمسية البرجية التي تتكون من برج يشبه المدخنة مع ماتور ميكانيكي في قاعدته.

ويتكون النظام بشكل أساسي من مكونين – نظام التيار الشمسي الصاعد وهيكل التبريد السفلي، وعندما يتم تسخين الهواء داخل البرج عن طريق امتصاص الإشعاع الشمسي، فإنه يخلق تيارًا صاعدًا يرتفع وينشط توربينات الرياح التي بدورها تولد الكهرباء.

ومع ذلك، فإن هذا النموذج الأولي الذي تم تطويره في الثمانينيات من قبل المهندسين الإسبان لم يتم اعتماده على نطاق واسع لأنه كان مكلفًا بسبب حجمه الهائل.

وتتميز محطات الطاقة التقليدية بهذا التصميم أيضًا بإنتاجية طاقة محدودة، لأنها تعتمد على الإشعاع الشمسي وتعمل فقط خلال النهار.

وعلى الرغم من وجود العديد من التحسينات على هذا التصميم على مر السنين، مثل استخدام مواد بناء مختلفة فعالة من حيث التكلفة وتهوية أفضل داخل النظام بالإضافة إلى استخدام مولدات متعددة لتعزيز الإنتاج، إلا أن هذه التطورات لم تؤد إلا لتحسينات "متواضعة" لنظام الطاقة الشمسية.

نتائج أفضل بتقنية السحب الصاعد

والآن، حقق باحثون من قطر والأردن نتائج أفضل بكثير من خلال الجمع بين تقنية السحب الصاعد المحسنة وتقنية السحب السفلي، حيث تقوم مضخة بحمل الماء إلى أعلى حيث يجمع الهواء الدافئ ويبرده، ثم يسقط الهواء البارد عبر الأسطوانة حيث يصبح أكثر كثافة من الهواء الخارجي، وبمجرد وصول الهواء البارد إلى قاعدة الماتور، فإنه يدفعه ويولد الكهرباء.

ويوضح العلماء أن “الهواء الساخن يمتص الماء على الفور ويهبط إلى البرج ليتفاعل مع التوربينات الموجودة في الأسفل لإنتاج الكهرباء”.

يقول الباحثون إنه من خلال الجمع بين تيارين في هذا النظام الشمسي الجديد ذو التقنية المزدوجة (TTSS)، يمكن توليد الطاقة حتى خلال الليل حيث يحتفظ الهواء الناتج عن ضوء الشمس أثناء النهار بالحرارة.

وتظهر عمليات المحاكاة أن TTSS يمكنها توليد 752.763 كيلووات ساعة من الكهرباء سنويًا، أو ما يقرب من الطاقة اللازمة لتشغيل حوالي 753 منزلًا لمدة خمسة أسابيع تقريبًا.

وقالوا: "هذا الوضع مستقل عن الإشعاع الشمسي ويمكن أن يعمل ليلا ونهارا"، مضيفين أنه يولد طاقة أكثر بمقدار 2.14 مرة من نظام التيار الشمسي التقليدي.

وبينما أظهرت عمليات المحاكاة أنه قادر على توليد الطاقة على مدار الساعة، يقول العلماء إن اعتماد النظام على إمدادات المياه لا يزال بحاجة إلى معالجة.