المحار العملاق يمكن أن يُلهم تصميم أنظمة أفضل للطاقة الشمسية
تاريخ النشر: 6th, July 2024 GMT
يمكن لمصممي الألواح الشمسية والمصافي الحيوية أن يتعلموا شيئا أو اثنين من المحار العملاق قزحي الألوان الذي يعيش بالقرب من الشعاب المرجانية الاستوائية، وفقا لدراسة جديدة.
وذلك لأن المحار العملاق لديه هندسة دقيقة - أعمدة رأسية ديناميكية من مستقبلات التمثيل الضوئي مغطاة بطبقة رقيقة متناثرة للضوء - ما قد يجعلها أكثر أنظمة الطاقة الشمسية كفاءة على الأرض، بحسب تقرير للكاتب جيم شيلتون من جامعة ييل، ترجمته "عربي21".
تقول أليسون سويني، الأستاذة المشاركة في الفيزياء وعلم البيئة وعلم الأحياء التطوري في جامعة ييل: "إنه أمر غير بديهي بالنسبة لكثير من الناس، لأن المحار يعمل في ضوء الشمس الشديد، لكنه في الواقع مظلم للغاية من الداخل".
تقول سويني: "الحقيقة هي أن المحار أكثر كفاءة في تحويل الطاقة الشمسية من أي تكنولوجيا ألواح شمسية موجودة".
وفي الدراسة الجديدة التي نشرت في مجلة PRX:Energy، يقدم فريق بحثي بقيادة سويني نموذجا تحليليا لتحديد أقصى كفاءة لأنظمة التمثيل الضوئي بناء على الخصائص الهندسية والحركة وتشتت الضوء لدى المحار العملاق.
إنها الأحدث في سلسلة من الدراسات البحثية التي أجراها مختبر سويني والتي تسلط الضوء على الآليات البيولوجية من العالم الطبيعي التي يمكن أن تلهم مواد وتصميمات مستدامة جديدة.
في هذه الحالة، نظر الباحثون على وجه التحديد إلى إمكانات الطاقة الشمسية المثيرة للإعجاب لدى المحار العملاق قزحي الألوان في المياه الضحلة في بالاو في غرب المحيط الهادئ.
المحار يعتمد على التعايش الضوئي، حيث تنمو على سطحه أسطوانات عمودية من الطحالب أحادية الخلية. تمتص الطحالب ضوء الشمس، بعد تشتيت الضوء عبر طبقة من الخلايا تسمى الخلايا القزحية.
يقول الباحثون إن هندسة الطحالب وتشتت الضوء في الخلايا القزحية مهمان. إن ترتيب الطحالب في أعمدة رأسية - مما يجعلها موازية للضوء الوارد - يمكّن الطحالب من امتصاص ضوء الشمس بالمعدل الأكثر كفاءة. وذلك لأن ضوء الشمس قد تم ترشيحه وتشتيته بواسطة طبقة الخلايا القزحية، ثم يلتف الضوء بشكل موحد حول كل أسطوانة طحالب عمودية.
واستنادا إلى هندسة المحار العملاق، طورت سويني وزملاؤها نموذجا لحساب الكفاءة الكمية، أي القدرة على تحويل الفوتونات إلى إلكترونات. وأخذ الباحثون في الاعتبار أيضا التقلبات في ضوء الشمس، استنادا إلى يوم نموذجي في المناطق الاستوائية مع شروق الشمس وكثافة الشمس في منتصف النهار وغروبها. وكانت الكفاءة الكمية 42%.
ولكن بعد ذلك أضاف الباحثون تجعدا جديدا: الطريقة التي يتمدد بها المحار العملاق كرد فعل للتغيرات في ضوء الشمس.
تقول سويني: "يحب المحار التحرك والتجعد طوال اليوم. هذا التمدد يحرك الأعمدة العمودية بعيدا عن بعضها البعض، مما يجعلها أقصر وأوسع".
وبفضل هذه المعلومات الجديدة، قفزت الكفاءة الكمية لنموذج المحار إلى 67%. وبالمقارنة، تقول سويني، إن الكفاءة الكمية لنظام الأوراق الخضراء في بيئة استوائية تبلغ حوالي 14% فقط.
ووفقا للدراسة، فإن المقارنة المثيرة للاهتمام ستكون غابات التنوب الشمالية. ويقول الباحثون إن غابات التنوب الشمالية، المحاطة بطبقات متقلبة من الضباب والسحب، تشترك في أشكال هندسية وآليات تشتت الضوء مماثلة للمحار العملاق، ولكن على نطاق أوسع بكثير. وكفاءتها الكمية متطابقة تقريبا.
تقول سويني: "أحد الدروس المستفادة من هذا هو مدى أهمية مراعاة التنوع البيولوجي بشكل عام. أنا وزملائي مستمرون في تبادل الأفكار حول أي مكان آخر على الأرض يمكن أن يحدث فيه هذا المستوى من كفاءة الطاقة الشمسية. ومن المهم أيضا أن ندرك أننا لا نستطيع دراسة التنوع البيولوجي إلا في الأماكن التي يتم الحفاظ عليه فيها".
وتضيف: "نحن ندين بدين كبير لسكان بالاو، الذين يضعون قيمة ثقافية حيوية على المحار والشعاب المرجانية ويعملون على الحفاظ عليها في حالة صحية نقية".
قد توفر مثل هذه الأمثلة الإلهام والرؤى لتكنولوجيا الطاقة المستدامة الأكثر كفاءة.
وتوضح سويني أنه "يمكن للمرء أن يتصور جيلا جديدا من الألواح الشمسية التي تنمو الطحالب، أو الألواح الشمسية البلاستيكية الرخيصة المصنوعة من مادة قابلة للتمدد".
المصدر: عربي21
كلمات دلالية: سياسة اقتصاد رياضة مقالات صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة تفاعلي سياسة اقتصاد رياضة مقالات صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة تفاعلي تكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا الألواح الشمسية المحار تكنولوجيا تكنولوجيا ألواح شمسية محار المزيد في تكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا علوم وتكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا سياسة سياسة تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا تكنولوجيا سياسة اقتصاد رياضة صحافة أفكار عالم الفن تكنولوجيا صحة الطاقة الشمسیة ضوء الشمس
إقرأ أيضاً:
Galaxy S26 Ultra تصميم مألوف بقدرات متطورة وشحن أسرع
يبدو أن هاتف Galaxy S26 Ultra القادم من سامسونج سيحمل في جعبته تحسينات داخلية لافتة تجعل منه أحد أقوى الهواتف الرائدة لعام 2026، رغم أن التسريبات الأولية لا تظهر تغييرا جذريا في التصميم.
وبحسب تسريبات جديدة نشرها الحساب الموثوق UniverseIce على منصة إكس، فإن هاتف سامسونج المرتقب سيأتي أنحف من سابقه Galaxy S25 Ultra، حيث سينخفض سُمكه إلى أقل من 7 ملم مقارنة بـ 8.2 ملم في الإصدار الحالي، كما سيشهد الجهاز انخفاضا في الوزن، ليصبح أحد أخف وأنحف الهواتف الرائدة بنظام أندرويد.
رغم الاحتفاظ بنفس حجم الشاشة، قد يطرأ تغيير بسيط على أبعاد الجهاز، ليصبح أطول وأعرض قليلا، ومن أبرز التحديثات، أخيرا، ترقية سرعة الشحن من 45 وات، التي حافظت عليها سامسونج لسنوات، إلى 60 وات، مما يجعله أسرع هاتف Galaxy في تاريخ الشركة من حيث الشحن، ويقربه من المنافسين الصينيين الذين طالما تفوقوا في هذا الجانب.
أما البطارية، فمن المتوقع أن تظل بسعة 5000 ميلي أمبير، وهو رقم قياسي مستمر منذ عدة أجيال.
سيعمل الهاتف بمعالج كوالكوم Snapdragon 8 Elite 2، مع احتمالية اعتماد نسخة أخرى تعمل بمعالج Exynos 2600 من تطوير سامسونج، ما يشير إلى استمرار سياسة الشركة في استخدام معالجات مختلفة حسب السوق.
وعلى مستوى الشاشة، يشير التسريب إلى استخدام زجاج مضاد للانعكاس وتقنية جديدة تعرف باسم CoE Depolarizer، والتي من المتوقع أن تقلل التوهج وتعزز سطوع الصورة ووضوحها، خاصة في الإضاءة القوية.
ولم يتم الكشف كثيرا عن تقنية CoE حتى الآن، لكنها قد تكون أحد أبرز الإضافات لتحسين تجربة المشاهدة.
الكاميرا تشهد تحسينات تدريجيةومن حيث التصوير، سيحتوي الهاتف على مستشعر رئيسي محدث من نوع ISOCELL HP2، بفتحة عدسة أكبر، ما يتيح التقاط أفضل للضوء وتحسين جودة الصور في ظروف الإضاءة المنخفضة، كما سيضم عدسات تليفوتو 3x و5x بيريسكوب محسنة، مع فتحة عدسة أوسع، ما يرفع من أداء التكبير البصري.
الإطلاق في 2026 والتحسينات منتظرة
بالرغم من أن التصميم الخارجي للهاتف سيظل مشابها للسلسلة الحالية، من حيث الزوايا الحادة والحواف المسطحة والوحدة الرباعية للكاميرا الخلفية؛ إلا أن S26 Ultra يبدو وكأنه صياغة محسنة وليست إعادة ابتكار كاملة.
وتسير سامسونج بثبات على نهج لا تغير ما هو ناجح، مع تقديم بعض التحسينات المطلوبة منذ سنوات، مثل الشحن الأسرع.
ومن المتوقع أن يتم الإعلان عن الهاتف في بداية عام 2026، ومع مرور الوقت، ستظهر المزيد من التفاصيل والتسريبات التي تكشف عن كامل ملامحه.
كم عمر الدرع وأبناء درع السودان وهل لديهم ثقافة حرب عمرها يتجاوز العشرين عام