منوعات
سباق تقني للوصول إلى أفضل خيارات الطاقة البديلة….
الرشــــاد بــــرس تكنـــــــــــــــــــــــــلوجــــــــي
تُعَد الشمس مصدرًا غير ناضب للطاقة النظيفة؛فكمية الإشعاع الذي تبثه في الساعة الواحدة مُحمَّلة بطاقة تكفي احتياجات البشر عامًا كاملًا، ما يجعلها موردًا جذابًا من الناحية البيئية والاقتصادية
.وعلى الرغم من ابتكار الخلايا الشمسية، الوسيلة التقنية المنوط بها تحويل السطوع الشمسي إلى تيار كهربي، في النصف الثاني من ثلاثينيات القرن الماضي، إلا أن الكُلفة وكفاءة المردود ظلَّا عائقَين أمام قدرتها على منافسة الوقود الأحفوري.تصَنّع جميع الخلايا الشمسية تقريبًا من رقائق السيليكون البلوري بسُمْك 150 ميكرومترًا، وكفاءة تحويل في نطاق 17–23%، ولكن بتكلفة إنتاج عالية.ما يثير عدة تساؤلات عن: الدور الذى يمكن للتكنولوجيا أن تؤديه في هذا الإطار؟
وكيف تؤثر الطاقة الشمسية على أسعار سوق الطاقة عمومًا، بحيث تصبح منافسًا تجاريًّا في سوق الطاقة العالمي.مجلة »
للعلم« تستعرض في هذا الملف نتائج عدد من الأبحاث العلمية التي أُجريت فيمعامل ومراكز بحثية كبرى متخصصة بغرض تحقيق قدرة وميزة تنافسية لهذا المورد المتجدد للطاقة.
ميزات حصرية لـ»البيروفسكايت«في تقرير أعده “محمد منصور” تحت عنوان “خلايا شمسية بتكلفة أقل وقدرات أعلى”، يعلق”محمد حسن”، أستاذ الطاقات المتجددة بجامعتي ميدبرج الألمانية وحلوان المصرية، لمجلة »للعلم«، على “مسألة الكفاءة والتكلفة”بقوله: “حين نتحدث عن التكلفة..
لا مجال أمام حكومات العالم سوى اختيار الأرخص، ولتذهب البيئة إلى الجحيم”.من هنا جاء التفكير في استخدام بدائل أخرى للسيليكون. مادة البيروفسكايت المتوافرة في جميع أنحاء العالم، تعد أحد أفضل هذه البدائل لإنتاج خلايا الطاقة الشمسية، خصوصًا أنها تتمتع بمجموعة من الميزات الحصرية: منها خفة وزنها، ومرونتها الكبيرة، وتحمُّلها لإجهاداتالشد والسحب، مع ميزة إضافية تحفيزية، ألا وهي قدرتها على إنتاج طاقة بكفاءة تقترب من 25%.ولكي تصبح البيروفسكايت خيارًا واعدًا قادرًا على سد فجوة السعر والكفاءة، استخدم الباحثون تقنيات النانوتكنولوجي لتوسيع نطاق استقرارها، عبر إعادة ترتيب ذراتها باستخدام المحاكاة الحاسوبية، ليكتشفوا أن هذه العمليات أسهمت في رفع قدرتها على تحويل الشعاع الشمسي إلى طاقة كهربية، وساعدت في الوقت ذاته على مقاومة الظروف المناخية.
ووفق تصريح الفيزيائي “سيونغ هون لي” الذي قاد الدراسة المنشورة في مجلة ساينس أدفنس، نوفمبر 2016، فإن الطريقة الجديدة»تفتح الفرص الكاملة للخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت لإطلاق الإمكانات الكاملة لها«، مشيرًا إلى أن تحسين استقرار الخلايا على نطاقات واسعة من درجات الحرارة يجعلها مثاليةً للاستخدام في الظروف القاسية،»مثل المركبات الفضائية والطائرات« على حد قوله
.في الوقت الحالي، يُستخدم سيلينيد النحاس والسيليكون في صناعة معظم الخلايا الشمسية التجارية، وهي مواد متوسطة التكلفة إلى حد ما، غير أن أقصى كفاءة تحويل لها لا تتعدى 25%، وهو ما يحد من استخدامها على نطاق واسع، خصوصًا مع التكلفة الإضافية التي يتحملها المستخدم لشراء بطاريات التخزين.
وهناك أنواع أخرى من الخلايا المصنوعة من مادة »زرنيخ الجاليوم« تتعدى كفاءتها الـ30%، إلا أن سعرها الباهظ يحول دون انتشارها على مستويات واسعة
.إلا أن الميزات الحصرية لمادة »البيروفسكايت« تجعل تطبيقاتها غير محدودة؛ إذ يُمكن استخدامها كزجاج نوافذ يعزل الضوء ويولد الطاقة في الآن ذاته، أو على سطح سيارة تعمل بالطاقة الشمسية، أو حتى كوسيلة عامة لشحن الهواتف المحمولة، أو على أعمدة الإنارة، أما سعرها الزهيد فسيعطي بُعدًا اجتماعيًّا للأمر؛ إذ سيتمكن الفقراء في المناطق النائية من اقتناء خلاياهم الخاصة التي ستولد الطاقة بأرخص الأسعار.
