العوالق الترابية تحديات جديدة تواجه إنتاج المياه والكهرباء عبر الطاقة الشمسية

ترسب الغبار على أسطح الخلايا والمرايا يقلل من كفاءتها

كشف خبير في الطاقة المتجددة عن تحديات قد تواجه تحولنا نحو الطاقة الشمسية والاستفادة منها في إنتاج المياه والكهرباء مستقبلاً..
وقال الخبير في شئون الطاقة الدكتور ماهر العودان في تصريحات صحافية ل «الرياض» إنه من خلال طبيعة إنتاج الطاقة الشمسية في المناطق الصحراوية والمساحات الكبيرة المطلوبة يبرز عدة تحديات منها ترسب الغبار على أسطح الخلايا والمرايا مما يقلل من كفاءتها وكذلك وجود الغبار والجزئيات المعلقة في الهواء مما يقلل من كمية أشعة الشمس الساقطة على الخلايا والمرايا.
ولفت الى ان تقنيات انتاج الكهرباء من الطاقة الشمسية تنقسم الى قسمين رئيسين هما التقنية الكهروضوئية والتقنية الحرارية، حيث في الحالة الأولى يتم تحويل اشعة الشمس مباشرة الى كهرباء بينما الحالة الثانية يتم امتصاص اشعة وتحويلها الى حرارة ومن ثم الى طاقة كهربائية من خلال المولدات والتوربينات.
د. ماهر العودان
وتابع: «نظرا لكثافة الطاقة القادمة من الشمس وللوصول الى مستويات عالية من انتاج الكهرباء فإن الحقل الشمسي المستخدم في هذه المحطات يتطلب مساحات شاسعة تقاس بالكيلومترات المربعة حيث يتناسب هذا مع المناطق الصحراوية المسطحة.
وأشار الدكتور العودان الى ان عدة دراسات مبدئية تؤكد ضرورة صيانة وتنظيف أسطح الخلايا والمرايا بشكل دوري حتى لا تقل الكفاءة في تحويل اشعة الشمس الى كهرباء حيث قد تصل ضرورة التنظيف بشكل اسبوعي لهذه الاسطح.
وشدد على اهمية عمل الدراسات البحوث لأمثل الطرق للتنظيف باستخدام الهواء او الماء و الطرق الأخرى باستخدام اجهزة و ومعدات التنظيف واستخدام اسطح ومواد تساعد في عملية التنظيف او في التقليل من تراكم الغبار عن طريق اختيار التركيب الكيمائي او الفيزيائي المناسب مثل المواد النانوية والخواص الكيميائية التي تنفر حبيبات الغبار.
وقال الدكتور العودان : «بالطبع فان عملية التنظيف ستزيد من تكلفة الصيانة والتشغيل والذي سينعكس في زيادة تكلفة انتاج الكهرباء ومع ذلك تشير الدراسات بان هذه الزيادة لا تشكل زيادة تأثر على التكلفة بشكل كبير او تقلل من انتشار استخداماتها.
ودعا الى عمل البحوث والدراسات الجدية والموسعة لإيجاد افضل وانسب الحلول قابلة للتطبيق وتكون اقتصادية في نفس الوقت والنظر لهذا التحدي من منظور التشغيل والصيانة وليس من منظور قصور في التقنية.
وزاد: «ان وجود الأتربة والغبار المعلق في الهواء مما يقلل بدرجة كبيرة الاشعة الساقطة يتطلب تطوير الحلول الموجودة الآن من عمليات تخزين الى ان تصبح اقتصادية وقابلة للتطبيق بشكل اوسع وتخزين فترات اطول.
إلى ذلك قال المهندس خالد الشعيل والمتخصص في العلوم الهندسية والطاقات المتجددة بمعهد أبحاث تحلية المياه المالحة بالجبيل ان هناك مواد جديدة تستخدم في الألواح الشمسية للتقليل من تكاليف الصيانة وزيادة كفاءة إنتاج الكهرباء من أشعة الشمس بدرجة عالية من الكفاءة وذلك وفقاً لبحث علمي قدمه الدكتور مالاي كي مازومدر من جامعة بوسطن بأمريكا خلال الاجتماع الوطني ال240 للجمعية الكيميائية الأمريكية.
ولفت الى أن الدكتور مالاي كي ساعد في تطوير تكنولوجيا التنضيف الذاتي لخلايا الألواح الشمسية لحمايتها من الغبار خلال بعثات وكالة ناسا لسطح القمر والمريخ، ويعتقد الدكتور انه يمكن أن تساعد هذه التقنية في حل مشكلة الغبار هنا على سطح الأرض أيضا.
واشار الى ان هذا النوع يتضمن من التكنولوجيا طلاء أسطح الألواح الشمسية باستخدام أقطاب كهربائية من إنديوم أكسيد القصدير الثلاثي، وهي مادة شفافة وذات حساسية عالية للكهرباء، وتوضع مجسات رصد لمستويات الغبار على أسطح الالواح الشمسية بحيث تنشط هذه المادة ثلاثية الأطوار (إنديوم أكسيد القصدير الثلاثي) عندما يصل تركيز الغبار الى مستوى حرج لتنتج نبضات بنسبة 5 إلى 20 هيرتز، وبالتالي تقوم الاقطاب بانتاج موجات متتالية من الطاقة الكهروستاتيكية لطرد جزيئات الغبار المتراكمه عليها.
واوضح ان هذه العملية تقوم بإزالة حوالي 90٪ من الغبار في خلال دقيقتين، وتستهلك فقط كمية صغيرة من الكهرباء المولدة بواسطة الالواح الشمسية لعمليات التنظيف واستخدام الخلايا الضوئية (الألواح الشمسية) والتي تعتبر وسيلة آمنة بيئيا لتوليد الكهرباء تزايدت بنسبة 50% في السنوات القليلة الماضية.
وتابع :» تشير بعض التوقعات ان معدل النمو السنوي لهذه التقنية سوف يزداد بنسبة 25% في المستقبل. وبذلك سنشهد تسارعاً متزايداً لاستخدام هذه التقنية خلال السنوات القادمة في ظل هذا التطور الذي تشهده».