أبوظبي: عبد الرحمن سعيد
كشف فريق بحثي من جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا في أبوظبي عن تكنولوجيا جديدة، خاصة بمجمّعات الطاقة الشمسية ذات الامتصاص المباشر، حيث سلطوا الضوء على أساسيات النمذجة ومنهجياتها ومعايير التصميم الخاصة بهذه التكنولوجيا، إضافة لقدرتها على إحداث قفزة نوعية في مجال استخدام الطاقة الشمسية.
وفي هذا الإطار، نشر كلٌّ من الأستاذ الدكتور إياد أبو ندى والدكتور أنس العزام والعباس حسن، طالب الدكتوراه، بحثهم في مجلة «بروغرِس إن إنِرجي آند كومبَستشن ساينس» المتخصصة بجميع الجوانب المتعلقة بالطاقة وعلوم الاحتراق.
ويعتقد الفريق أنه من الضروري الحصول على فهم شامل لمجمعات الطاقة الشمسية ذات الامتصاص المباشر بهدف سد الفجوة بين البحوث النظرية وتحقيق الاستفادة التجارية، كما يُعتبر بحثهم مصدرًا مهمًا للباحثين عن فهم أدق لهذا المجال المتطور، بهدف تسهيل عملية تطوره وتحوّله إلى تطبيقات عملية.
وتمتص الألواح الشمسية التقليدية أشعة الشمس على سطح مغطى بمواد عالية الامتصاص، إلا أن فقدانها كمية كبيرة من الحرارة يحد من كفاءتها، وهنا، تحل أجهزة تجميع الطاقة الشمسية ذات الامتصاص المباشر محل السطح التقليدي للامتصاص من خلال مائع نانوي يمكّنها من امتصاص أشعة الشمس بحجمه الكامل، حيث تقلل هذه الطريقة من الفقد الحراري وتعزز الكفاءة العامة لتحويل الطاقة الشمسية.
وتُعتبر الموائع النانوية محاليل مصممة هندسيًا تحتوي على جسيمات نانوية معلقة في السائل، ويتراوح حجمها عادة من 1 إلى 100 نانومتر داخل السائل الأساسي، كما تسهم هذه الجسيمات النانوية في تحسين الخصائص البصرية والحرارية للمائع بشكل كبير، الأمر الذي يمكّنه من امتصاص المزيد من أشعة الشمس وتحويلها إلى حرارة بكفاءة أكبر.
وتمثّل قدرة هذه المواد على الاستفادة من ظاهرة رنين البلازما السطحية الموضعية، إحدى أهم مزاياها، حيث يثير ضوء الشمس ذبذبات إلكترونية عندما يضرب الجسيمات النانوية المعدنية مثل الذهب أو الفضة، ما يزيد من امتصاص الطاقة المشعة بشكل كبير، ويُترجَم هذا إلى تحسين كفاءة عملية تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية قابلة للاستخدام.
وأشار الفريق البحثي إلى تأثير عدة عوامل على أداء مجمعات الطاقة الشمسية ذات الامتصاص المباشر، مثل نوع المائع النانوي المستخدم وتركيز الجسيمات النانوية وهندسة المجمع وخصائص تدفق المائع.
وبعيدًا عن الأداء التقني، يُعد العائد الاقتصادي عاملًا مهمًا أيضًا، ولحسن الحظ، انخفض سعر إنتاج الموائع النانوية، الأمر الذي سيسهم في إتاحة التكنولوجيا على نطاق أكبر.