تقترب الإلكترونيات التي تعمل بالطاقة الشمسية من أن تصبح جزءًا يوميًا من حياتنا بفضل اختراق علمي جديد "جذري".
في عام 2017، أنشأ العلماء في إحدى الجامعات السويدية نظام طاقة يجعل من الممكن التقاط وتخزين الطاقة الشمسية لمدة تصل إلى 18 عامًا، وإطلاقها على شكل حرارة عند الحاجة.
والآن نجح الباحثون في جعل النظام ينتج الكهرباء عن طريق توصيله بمولد كهربائي حراري.على الرغم من أن هذا المفهوم لا يزال في مراحله الأولى، إلا أن المفهوم الذي تم تطويره في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في جوتنبرج يمكن أن يمهد الطريق للإلكترونيات ذاتية الشحن التي تستخدم الطاقة الشمسية المخزنة عند الطلب.
"هذه طريقة جديدة جذريا لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية."هذا يعني أنه يمكننا استخدام الطاقة الشمسية لإنتاج الكهرباء بغض النظر عن الطقس أو الوقت من اليوم أو الموسم أو الموقع الجغرافي"، يوضح قائد البحث كاسبر موث بولسن، الأستاذ في قسم الكيمياء والهندسة الكيميائية في جامعة تشالمرز.
ويضيف: "أنا متحمس جدًا لهذا العمل"."نأمل أن يكون هذا جزءًا مهمًا من نظام الطاقة المستقبلي مع التطوير المستقبلي."
كيف يمكن تخزين الطاقة الشمسية؟
الطاقة الشمسية هي طاقة متجددة متغيرة، لأنها في معظمها لا تعمل إلا عندما تشرق الشمس.لكن التكنولوجيا اللازمة لمكافحة هذا الخلل الذي نوقش كثيرًا يجري تطويرها بالفعل بوتيرة سريعة.
لقد تم تصنيع الألواح الشمسية من مخلفات المحاصيليمتص الأشعة فوق البنفسجية حتى في الأيام الغائمةبينما 'الألواح الشمسية الليلية""لقد خلقنا ذلك العمل ولو بعد غروب الشمس""
أما تخزين الطاقة التي تولدها على المدى الطويل فهو أمر آخر.يُعرف نظام الطاقة الشمسية الذي تم إنشاؤه في تشالمرز في عام 2017 باسم "MOST": أنظمة تخزين الطاقة الحرارية الشمسية الجزيئية.
تعتمد هذه التقنية على جزيء مصمم خصيصًا من الكربون والهيدروجين والنيتروجين والذي يتغير شكله عندما يتلامس مع ضوء الشمس.
ويتحول شكله إلى "أيزومر غني بالطاقة" - وهو جزيء يتكون من نفس الذرات ولكن يتم ترتيبها معًا بطريقة مختلفة.يمكن بعد ذلك تخزين الأيزومر في صورة سائلة لاستخدامه لاحقًا عند الحاجة، مثل الليل أو في أعماق الشتاء.
يقوم المحفز بإطلاق الطاقة المحفوظة على شكل حرارة بينما يعيد الجزيء إلى شكله الأصلي، ويكون جاهزًا للاستخدام مرة أخرى.
على مر السنين، قام الباحثون بتحسين النظام إلى درجة أنه أصبح من الممكن الآن تخزين الطاقة لمدة 18 عامًا مذهلة.
تعمل شريحة "رفيعة للغاية" على تحويل الطاقة الشمسية المخزنة إلى كهرباء
كما هو مفصل في دراسة جديدة نشرت فيتقارير الخلية العلوم الفيزيائيةفي الشهر الماضي، تم الآن اتخاذ هذا النموذج خطوة أخرى إلى الأمام.
أرسل الباحثون السويديون جزيئهم الفريد المحمل بالطاقة الشمسية إلى زملائهم في جامعة شنغهاي جياو تونغ.وهناك تم إطلاق الطاقة وتحويلها إلى كهرباء باستخدام المولد الذي طوروه.
في الأساس، تم إرسال أشعة الشمس السويدية إلى الجانب الآخر من العالم وتحويلها إلى كهرباء في الصين.
في الأساس، تم إرسال أشعة الشمس السويدية إلى الجانب الآخر من العالم وتحويلها إلى كهرباء في الصين.
يقول الباحث زيهانغ وانغ من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا: "المولد عبارة عن شريحة رقيقة جدًا يمكن دمجها في الأجهزة الإلكترونية مثل سماعات الرأس والساعات الذكية والهواتف".
"حتى الآن، قمنا بتوليد كميات صغيرة فقط من الكهرباء، لكن النتائج الجديدة تظهر أن المفهوم ناجح بالفعل.يبدو الأمر واعدا للغاية."
ومن المحتمل أن يحل الجهاز محل البطاريات والخلايا الشمسية، مما يؤدي إلى تحسين الطريقة التي نستخدم بها طاقة الشمس الوفيرة.
الطاقة الشمسية المخزنة: طريقة أحفورية وخالية من الانبعاثات لتوليد الكهرباء
جمال هذا النظام الدائري المغلق هو أنه يعمل دون التسبب في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، مما يعني أن لديه إمكانات كبيرة للاستخدام مع الطاقة المتجددة.
أحدث اجتماع للجنة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ التابعة للأمم المتحدةتقرير (الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ).يجعل من الواضح بشكل كبير أننا بحاجة إلى تكثيف مصادر الطاقة المتجددة والتحول عن الوقود الأحفوري بشكل أسرع بكثير لتأمين مستقبل مناخي آمن.
في حين أن التقدم الكبير فيطاقة شمسيةمثل هذا يعطي سببًا للأمل، ويحذر العلماء من أن التكنولوجيا ستستغرق وقتًا حتى تصبح مدمجة في حياتنا.وأشاروا إلى أنه لا يزال هناك الكثير من البحث والتطوير قبل أن نتمكن من شحن أجهزتنا التقنية أو تدفئة منازلنا بالطاقة الشمسية المخزنة في النظام.
يقول موث بولسن: "بالتعاون مع المجموعات البحثية المختلفة المدرجة في المشروع، نعمل الآن على تبسيط النظام"."يجب زيادة كمية الكهرباء أو الحرارة التي يمكن استخراجها."
ويضيف أنه على الرغم من أن النظام يعتمد على مواد بسيطة، إلا أنه يحتاج إلى تكييفه بحيث يكون إنتاجه فعالاً من حيث التكلفة قبل إطلاقه على نطاق أوسع.
وقت النشر: 16 يونيو 2022