دراسة: ألواح المفاعلات الضوئية العالية الكفاءة تنتج وحدات غير مكلفة لجمع الطاقة الشمسية
تاريخ النشر: 13th, July 2023 GMT
على مدار السنوات القليلة الماضية، تم تطوير تكنولوجيا التمثيل الضوئي الاصطناعي بشكل كبير، مما أدى إلى زيادة كفاءة الخلايا الشمسية الاصطناعية وتحسين أدائها. وتم تطوير مواد جديدة لصنع هذه الخلايا، مما يسمح بتحسين كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية.
ويعني التمثيل الضوئي الاصطناعي أن التفاعلات الكيميائية تتم بمساعدة ضوء الشمس، وكما هي الحال في الطبيعة، يتم امتصاص الفوتونات بواسطة مادة نشطة ضوئيا وتستخدم طاقتها لدفع تفاعل كيميائي مباشرة.
وأحرز باحثون من معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) وشركاؤهم الكنديون تقدما كبيرا في انتقال الطاقة مع الهيدروجين المتولد على الأسطح، ونشرت نتائج دراستهم في دورية "جول" (Joule) يوم 21 يونيو/حزيران الفائت.
وحتى الآن، تم استخدام هذه التقنية بشكل أساسي في المختبر، لأن تكاليف إنتاج الهيدروجين الشمسي كانت مرتفعة للغاية.
يتناول مفهوم المفاعل الضوئي الذي قدمه الفريق تحديا مزدوجا: فهو يتكون من ألواح بوليمر مجهرية مطلية بالألمنيوم لتحقيق انعكاسية عالية، كما أنه يوفر ظروف التشغيل المثلى ويضمن النقل الفعال للضوء إلى المحفز الضوئي على مدار اليوم.
وتتكون وحدة المفاعل الضوئي الفعال للاستخدام العملي بشكل أساسي من مكونين: محفز ضوئي مناسب يقود التفاعل الكيميائي ومفاعل ضوئي يحتوي على المحفز الضوئي والمواد الأولية للتفاعل الكيميائي.
ويقول بول كانط من معهد كارلسروه للتكنولوجيا لهندسة العمليات الدقيقة (IMVT) في بيان صحفي للمعهد "هناك العديد من المحفزات الضوئية المعروفة. يمكن استخدامها لتحليل الماء إلى هيدروجين وأكسجين أو لإنتاج وقود محايد مناخيا من الماء وثاني أكسيد الكربون".
ويضيف "في الحالة المثالية، يجب أن يوجه المفاعل الضوئي ضوء الشمس الساقط إلى المحفز الضوئي مع عدم وجود أي خسائر تقريبا، بغض النظر عن مصدره أو مكان وضع الشمس".
ويستطرد "علاوة على ذلك، يجب أن تضمن بنية ومادة المفاعل الضوئي التشغيل الأمثل للمحفز الضوئي، مثل درجة الحرارة المناسبة عند امتصاص الضوء".
يعتقد كانط أن الاستخدام الواسع لوحدات المفاعل الضوئي الجديدة لإنتاج الهيدروجين أو الوقود على الأسطح أو في المزارع الشمسية قد يكون إحدى الفرص التكنولوجية الكبيرة للبشرية في مكافحة أزمة المناخ. مع ذلك، فإن كفاءة التفاعل الكيميائي العالية هي شرط يجب تحققه قبل أن يصبح التمثيل الضوئي الاصطناعي تقنية فعالة.
ووفقا لتقديرات الباحثين الأولى، تبلغ تكلفة المتر المربع لوحدة المفاعل الضوئي حوالي 22 دولارا أميركيا. وفي حال نجاح تطوير هذه المفاعلات لتوليد الهيدروجين والوقود، فإن هذه التقنية قد تكون واحدة من الحلول الهامة لأزمة الطاقة وتغير المناخ.
وفي الوقت الحالي، يعمل الفريق على تطوير محفز ضوئي يحلل الماء بكفاءة إلى هيدروجين وأكسجين، وسيتم دمجه في المفاعلات الضوئية، كما تتم دراسة الإنتاج الضخم للألواح الجديدة المعتمدة على تقنية المفاعل الضوئي.
المصدر: الجزيرة
إقرأ أيضاً:
نواب البرلمان: مشروع أبيدوس 2 للطاقة الشمسية خطوة استراتيجية لتعزيز الاستدامة واستقرار الشبكة الكهربائية
اقتصادية النواب: مشروع "أبيدوس 2" للطاقة الشمسية خطوة استراتيجية لتعزيز الاستدامة الكهربائية في مصرطاقة النواب: "أبيدوس 2" يعزز منظومة الطاقة المتجددة ويضمن استقرار الشبكة الكهربائية الوطنيةبرلمانية: مشروع "أبيدوس 2" يعزز دور الصناعة المصرية ويواكب التحول للطاقة النظيفة
أكد عدد من أعضاء مجلس النواب، أن مشروع "أبيدوس 2" للطاقة الشمسية بمحافظة أسوان يمثل إنجازًا استراتيجيًا يعكس رؤية الدولة نحو التحول للطاقة النظيفة وزيادة الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة.
وأشار النواب إلى أن المشروع لا يساهم فقط في تعزيز قدرات الشبكة الكهربائية وضمان استقرار التغذية أثناء أوقات الذروة، بل يدعم النمو الاقتصادي والصناعي ويخفض التكاليف التشغيلية للطاقة، مع تحقيق أهداف الدولة في خفض الانبعاثات الكربونية وزيادة نسبة الطاقة النظيفة ضمن مزيج الطاقة الوطني بحلول 2030 و2040.
قالت النائبة نشوى الديب، عضو لجنة الطاقة بمجلس النواب، إن "مشروع 'أبيدوس 2' للطاقة الشمسية خطوة حاسمة نحو تعزيز دور الطاقة المتجددة في مصر، ويعد من المشروعات الاستراتيجية التي تساهم في استقرار الشبكة الكهربائية، خاصة مع زيادة الطلب على الكهرباء خلال فترات الذروة.
وأضافت الديب في تصريح خاص لـ "صدي البلد “أن التعاون مع القطاع الخاص، وعلى رأسه شركة AMEA POWER الإماراتية، يوضح جدية الدولة في جذب الاستثمارات الأجنبية ودعم الشراكات الدولية لنقل التكنولوجيا الحديثة، بالإضافة إلى زيادة القدرات الإنتاجية للطاقة النظيفة وفق خطط الدولة للطاقة المستدامة.”
يساهم في تقليل الانبعاثات الكربونية
وأكدت النائبة أن المشروع لا يعزز فقط أمن الطاقة، بل يساهم في تقليل الانبعاثات الكربونية، ويشكل نموذجاً للتوازن بين التنمية الاقتصادية وحماية البيئة، بما ينسجم مع أهداف استراتيجية مصر للطاقة المتجددة وتحقيق مستهدفاتها بحلول 2030 و2040.
قال النائب علي الدسوقي، عضو لجنة الشئون الاقتصادية بمجلس النواب، إن مشروع 'أبيدوس 2' للطاقة الشمسية يعد مؤشراً واضحاً على التزام الدولة بخطة التحول الطاقي وزيادة الاعتماد على الطاقة المتجددة.
وأضاف “الدسوقي” في تصريح خاص لـ" صدي البلد "، أن هذا المشروع ليس مجرد محطة للطاقة الشمسية، بل يمثل ركيزة أساسية لتعظيم الاستفادة من مصادر الطاقة النظيفة، وتأمين استقرار الشبكة الكهربائية خلال أوقات الذروة، خاصة مع تزايد الطلب على الكهرباء في فصل الصيف.
تعزيز الابتكار في تخزين الطاقة باستخدام البطاريات،
وأضاف الدسوقي: “الشراكة مع القطاع الخاص، وعلى رأسها شركة AMEA POWER الإماراتية، تؤكد أن مصر تبني نموذجاً اقتصادياً متقدماً للطاقة، يجمع بين الاستثمار المحلي والأجنبي، ويعزز الابتكار في تخزين الطاقة باستخدام البطاريات، بما يضمن استدامة وكفاءة الشبكة الكهربائية على المدى الطويل.”
وأكد النائب أن تنفيذ مشروع "أبيدوس 2" قبل الصيف المقبل يُعد إنجازاً وطنياً يساهم في خفض الانبعاثات الكربونية وتحقيق أهداف الدولة في رفع نسبة الطاقة النظيفة ضمن مزيج الطاقة إلى 42% بحلول 2030 و65% بحلول 2040، مع الحفاظ على جودة الخدمة الكهربائية للمواطنين.
وفي السياق ذاته، قالت النائبة إيفلين متي، عضو لجنة الصناعة بمجلس النواب ، إن "مشروع 'أبيدوس 2' للطاقة الشمسية يمثل نقلة نوعية ليس فقط في قطاع الكهرباء والطاقة المتجددة، بل له انعكاسات مباشرة على الصناعة المصرية، حيث يساهم في توفير طاقة نظيفة ومستقرة للمصانع والقطاعات الإنتاجية، ويقلل من تكاليف التشغيل على المدى الطويل.
وأضافت متي في تصريح خاص لـ" صدي البلد " أن “إشراك القطاع الخاص، وعلى رأسه شركة AMEA POWER الإماراتية، يعكس ثقة المستثمرين في البيئة الاستثمارية المصرية، ويساعد على نقل التكنولوجيا الحديثة في مجالات الطاقة الشمسية وتخزين الطاقة. كما أن الالتزام بالجدول الزمني لإنجاز المشروع قبل فصل الصيف يظهر قدرة الدولة على إدارة المشروعات الكبرى بكفاءة عالية.”
استراتيجية مصر الطموحة للتحول الطاقي
وأكدت النائبة أن هذا المشروع يأتي في إطار استراتيجية مصر الطموحة للتحول الطاقي، وزيادة الاعتماد على الطاقة المتجددة، وتقليل الانبعاثات الكربونية، مشيرة إلى أن تعزيز الشراكات بين الدولة والقطاع الخاص يضمن استدامة الطاقة ويحفز النمو الصناعي المستدام.
كما، قالت النائبة مرفت الكسان، عضو لجنة الخطة والموازنة بمجلس النواب، إن “مشروع 'أبيدوس 2' للطاقة الشمسية يمثل إضافة استراتيجية لقطاع الكهرباء، ويعكس رؤية الدولة في تعزيز الاستثمارات المستدامة ودعم النمو الاقتصادي. توفير قدرات كبيرة من الطاقة المتجددة يقلل الاعتماد على الوقود التقليدي، ما يسهم بشكل مباشر في خفض تكاليف الإنتاج للطاقة، ويخفف الضغوط على الموازنة العامة للدولة.”
وأضافت الكسان في تصريح حاص لـ صدي البلد: “الالتزام بالجدول الزمني لتنفيذ المشروع قبل فصل الصيف، وبالتعاون مع القطاع الخاص وخاصة شركة AMEA POWER الإماراتية، يظهر قدرة الدولة على إدارة مشروعات كبرى بكفاءة، ويعزز ثقة المستثمرين في السوق المصرية.”
تحقيق أهداف التحول الطاقي وخفض الانبعاثات الكربونية
وأكدت النائبة أن المشروع يسهم أيضًا في تحقيق أهداف التحول الطاقي وخفض الانبعاثات الكربونية، ويعد خطوة هامة نحو استدامة الطاقة وتوفير بنية تحتية متطورة تدعم الاقتصاد والصناعة المصرية على المدى الطويل.
عاجل | الجيش الإسرائيلي: نطالب سكان مبان محددة في قريتي جباع ومحرونة في جنوب لبنان بإخلائها فورا