استخدام الألواح الشمسية لإنتاج الطاقة ليلًا!

ألواح شمسية ليلية

بقدر فائدة تقنية الألواح الشمسية الحالية في سعينا للتحول إلى الطاقة المتجددة، لا يمكن لهذه الألواح إنتاج الطاقة ليلًا. الآن، تشير الأبحاث الجديدة إلى أنه من الممكن تصميم ألواح يمكنها العمل على مدار الساعة و استخدام الألواح الشمسية لإنتاج الطاقة ليلًا.

في ظل الظروف المثلى، يمكن في الليل لهذه الخلايا الكهروضوئية المصممة خصيصًا توليد ربع الطاقة التي تنتجها خلال اليوم، وفقًا للدراسة الجديدة. ولتحقيق ذلك، نحتاج إلى دمج الخلايا الحرارية، وهي أجهزة تولد الطاقة بفضل التبريد الإشعاعي، حيث تترك الأشعة تحت الحمراء أو الأشعة الحرارية الخلية وتنتج كمية صغيرة من الطاقة في هذه العملية.

يتم بالفعل اختبار الخلايا الحرارية في مجالات مثل التصنيع، حيث يتم استخدامها لتحويل الحرارة المهدرة، مثل درجات الحرارة العالية الناتجة عن المحرك. وفي حالة الألواح الشمسية الليلية، فإن توجيه مثل هذه الخلية إلى سماء الليل الباردة هو وسيلة لتسخير هذه العملية.

يقول جيريمي موندي، مهندس الكهرباء والكمبيوتر من جامعة كاليفورنيا في ديفيس:

“كنا نفكر ، ماذا لو أخذنا أحد هذه الأجهزة ووضعناها في منطقة دافئة ووجهناها إلى السماء”.

لتحقيق هذا التأثير بإشعاع الأشعة تحت الحمراء، سوف نحتاج أنواعًا مختلفة من المواد للألواح الشمسية العادية، والتي تميل إلى التركيز على الضوء المرئي (على الرغم من أن الباحثين جربوا أيضًا الخلايا التي يمكنها التقاط كليهما).

الخطوة التالية هي معرفة أي مزيج من المواد والإلكترونيات قد ينتج لوحة فعالة يمكنها استخدام السماء الليلية والمساحة كوعاء حراري.

كيف تنتج هذه الألواح الطاقة ليلًا؟

يقول موندي:

“إن الخلايا الشمسية المنتظمة تولد الطاقة عن طريق امتصاص أشعة الشمس، مما يؤدي إلى ظهور الفولتية عبر الجهاز وتدفق التيار”. “في هذه الأجهزة الجديدة ، ينبعث الضوء بدلاً من ذلك ويسير التيار والجهد في الاتجاه المعاكس، لكنك لا تزال تولد الطاقة. عليك استخدام مواد مختلفة، لكن الفيزياء هي نفسها”.

يمكن أن تنتج مزارع الطاقة الشمسية ما يصل إلى 50 واط من الطاقة لكل متر مربع (حوالي 10 أقدام مربعة) في ظل ظروف مثالية، وفقًا لحسابات الباحثين – مما يزيد من إنتاج الطاقة بحوالي 12% بشكل عام في البيئات المفتوحة والقاحلة حيث توجد الكثير من المزارع الشمسية القائم بالفعل.

الألواح لا زالت تحت التطوير!

إنها فكرة تبحث فيها العديد من المجموعات. في العام الماضي، رأينا نظامًا تجريبيًا أنشأه باحثون من جامعة ستانفورد والذي استخدم أيضًا الاختلال الحراري بين السماء ليلا والأرض لتوليد الكهرباء من الأشعة تحت الحمراء.

على الرغم من أنه لا يزال هناك طريق طويل للذهاب إلى توسيع نطاق هذه التكنولوجيا بشكل صحيح بحيث تكون مفيدة من الناحية العملية – في الوقت الحالي، يوجد لدى موندي وزملاؤه نماذج أولية تحت التطوير – إنها طريقة رخيصة وغير مكلفة نسبيًا للحفاظ على تشغيل الخلايا الشمسية على مدار 24 ساعة في اليوم فيضاف إنتاج الطاقة ليلًا للمعادلة.

وخلص الباحثون في بحثهم المنشور إلى أن “الفضاء السحيق يوفر وعاءًا حراريًا منخفض الحرارة مثير للاهتمام ولديه القدرة على المساعدة في توفير الطاقة الكهربائية في الليل والنهار من خلال الاستخدام الذكي للضوء والبصريات وعلوم المواد”.

تم نشر البحث في ACS Photonics. فهل تعتقد أن استخدام الألواح الشمسية لإنتاج الطاقة ليلًا سوف يساعد في حل أزمة الطاقة.

المصدر