شركة أسترالية تطور خلايا شمسية أكثر كفاءة وأقل تكلفة من الخلايا التقليدية.. هل تولد الكهرباء ليلاً؟.. فما السر؟
طورت شركة أسترالية، نوعا جديدا من الخلايا الشمسية، تعتمد على عنصر النحاس بدلا من الفضة.
وتم تصنيف الخلايا الشمسية المبتكرة من النحاس، على أنها الأفضل كفاءة والأقل تكلفة، وكانت الشركة الأسترالية الناشئة وتدعى “صن درايف”، قد أعلنت عن ابتكارها الجديد، قبل أيام.
وأوضحت الشركة، أن الخلايا الشمسية الجديدة أكثر كفاءة، على اعتبار أن الكفاءة تقاس بمقدار الطاقة التي تولدها بناء على كمية ضوء الشمس القادمة.
وكان تصنيف كفاءة الخلايا الشمسية ذات الحجم التجاري حوالي 14 إلى 16 بالمائة، وذلك قبل عشر سنوات، لكن الشركة الاسترالية “صن درايف” صممت خلية بكفاءة 25.54 بالمائة، تم اختبارها من قبل معهد أبحاث الطاقة الشمسية هاملين بألمانيا.
من جهته، قال فينس ألين، الرئيس التنفيذي للشركة الأسترالية: “قبل ذلك، كان الرقم القياسي 25.26 بالمائة، لذلك قمنا بقفزة كبيرة بشكل معقول”.
وأضاف: “الحد الأقصى للكفاءة العملية لخلية شمسية ذات حجم تجاري يبلغ حوالي 27 في المائة، مما يعني أن تكنولوجيا الخلايا الشمسية باتت تقترب من حد الكمال”.
النحاس بديلاً عن الفضة
وبحسب الرئيس التنفيذي للشركة الأسترالية، فإن 15 بالمائة من استهلاك الفضة الصناعي في العالم إلى تصنيع الخلايا الشمسية.
وهنا يقول آلين: “أعتقد أن الشيء الأكثر أهمية من تحقيق الرقم القياسي العالمي هو أننا كنا قادرين على القيام بذلك بدون فضية”.
“إذا نظرت إلى الخلايا الشمسية التجارية اليوم وآخر عدد قليل من الخلايا الشمسية ذات الحجم التجاري القياسي العالمي، فهناك علاقة قوية بين الكفاءة واستهلاك الفضة”.
ويضيف: “لقد تجاوزنا هذا النهج الصناعي بشكل فعال، عندما استخدمنا النحاس كبديل”.
ويعد معدن النحاس أرخص 100 مرة من الفضة، بسبب الوفرة التي يتمتع بها، كما أنه يتطلب درجات حرارة معالجة أقل، مما يعني استهلاكًا أقل للطاقة.
ومن المتوقع، في نهاية هذا العام، أن يتم إنتاج أول وحدة خلايا شمسية ذات حجم تجاري، ومصممة لتدوم حوالي 25 عامًا، يمكن وضعها على سطح منزل أو في مزرعة شمسية.
وتتوقع الشركة أن يتم بناء الخط التجريبي بنهاية العام المقبل، أو في صيف عام 2023.
والخلايا الشمسية قادرة على تحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية، مستغلة التأثير الضوئي الجهدي، وتتكون من طبقة سيليكون يضاف لها بعض الشوائب لتعطيها بعض الخواص الكهربائية.
وتعتبر الخلايا الشمسية مصدر هام لتزويد المركبات الفضائية والأقمار الصناعية بما تحتاجة من طاقة كهربائية، كما تعتبر من البدائل المساعدة لمصادر الطاقة التقليدية من البترول والفحم والغاز ومشتقاته المحدودة في الطبيعة، والقابلة للنضوب بسبب الاستنزاف الهائل لها.
وتحول الخلايا تحول طاقة الأشعة الشمسية مباشرة إلى كهرباء وتتميز بإنتاج كهرباء دون أن تؤدي لتلوث البيئة، وعمرها الأفتراضي يصل إلى 30 سنة، إن ارتفاع كلفة انتاجها هو العائق الرئيس لاستخدامها، ويعتمد شدة تيار الخلايا الشمسية، علي وقت سطوع الشمس، وشدة أشعة الشمس، وكذلك على كفاءة الخلية الضوئية نفسها في تحويل الطاقة الشمسيةإلى طاقة كهربائية.
اقرأ أيضا: مشروع صيني عبقري.. انتاج الكهرباء في الفضاء وإرسالها إلى الأرض
ليس من الواضح كم ستكلف محطة الطاقة الفضائية الكاملة لإطلاقها أو تشغيلها، ولكن من المتوقع أن يتم تشغيلها بحلول عام 2035
أعلنت الصين عن مخطط لمشروع عملاق بدأت العمل على تنفيذه بالفعل، وقد اعتبر الخبراء أن هذا المشروع من شأنه أن يؤدي إلى توفير كميات ضخمة من الكهرباء النظيفة بتكلفة ضئيلة ودون أي نفايات طاقة أو رواسب، على أن يتم إنتاج هذه الطاقة في الفضاء الخارجي ومن ثم إرسالها بكميات ضخمة إلى كوكب الأرض.
تعتمد فكرة المشروع على إطلاق أسطول من الألواح الشمسية بطول ميل في الفضاء بحلول عام 2035 من أجل توليد الطاقة الكهربائية وإعادة إرسالها إلى الأرض، في محاولة لتحقيق الهدف الصيني المتعلق بالحفاظ على البيئة بحلول عام 2060، بحسب تقرير نشرته جريدة “ديلي ميل” البريطانية.
كمية كهرباء تعادل محطة طاقة نووية:
تقول حكومة الصين إنه بمجرد تشغيل مجموعة الطاقة الشمسية الفضائية بالكامل بحلول عام 2050، سترسل كمية من الكهرباء إلى الصين تعادل إنتاج الطاقة الكهربائية الناتج عن محطة الطاقة النووية.
وبحسب الجريدة البريطانية فإنه “تم اقتراح فكرة إنشاء محطة طاقة فضائية لأول مرة من قبل كاتب الخيال العلمي إسحاق أسيموف في عام 1941، واستكشفتها منذ ذلك الوقت عدة دول بما في ذلك بريطانيا والولايات المتحدة”.
وسيبدأ الأمر بميجاوات واحد فقط من الطاقة، ولكن بحلول عام 2049 سيتم تحويله إلى غيغاوات من الطاقة، وهو نفس ناتج أكبر مفاعل للطاقة النووية في الصين.
وتتركز جدوى المشروع من منطلق أنه فوق الأرض لا توجد غيوم ولا ليل ولا نهار يمكن أن تعيق وصول أشعة الشمس مما يجعل محطة شمسية فضائية مصدراً ثابتاً ومضموناً للطاقة الكهربائية وبانبعاثات كربونية صفرية، أي دون أن تسبب أي تلوث لسكان الكرة الأرضية أو لأي مكان من الكون.
وبحسب المعلومات فإنه في مدينة تشونغتشينغ وضعت الحكومة الصينية حجر الأساس لمحطة الطاقة الشمسية الفضائية الجديدة، وأطلقت عليها اسم (Bishan) حيث ستبدأ الاختبارات لهذه المحطة بحلول نهاية العام الحالي، على أمل وجود محطة طاقة شمسية كبيرة تعمل فعلاً بحلول عام 2030.
تكاليف المشروع الجديد:
ليس من الواضح كم ستكلف محطة الطاقة الفضائية الكاملة لإطلاقها أو تشغيلها، ولكن من المتوقع أن يتم تشغيلها بحلول عام 2035 على أن تتوسع وتصبح أكثر فاعلية بحلول عام 2050.
وتقول دوائر الأرصاد الجوية إن ثلث الأيام في مدينة “تشونغتشينغ” في جنوب غرب الصين يشوبها الضباب طوال العام مما يجعلها مضيفاً غير محتمل لمركز أبحاث يركز على الطاقة الشمسية.
مع ذلك، وعلى مدى العقد المقبل، سيقوم فريق مقره في المركز الجديد باختبار وإطلاق مجموعة من الألواح الشمسية في مدار ثابت بالنسبة للأرض.
وتقول المعلومات الواردة من الصين إنه تم بالفعل إنشاء مرفق اختبار لهذا المشروع بقيمة 15.4 مليون دولار من قبل البرنامج الوطني للطاقة الشمسية قبل ثلاث سنوات، ولكن تم تأجيل المضي قدما بهذا المشروع منذ ذلك الوقت لتوفير الوقت للمناقشات حول التكلفة والجدوى والسلامة.
وتم حل المشكلات التي كانت قد ظهرت أمام المشروع حيث تم استئنافه مرة أخرى في يونيو الماضي، على أن ينتهي البناء بحلول نهاية العام الحالي.
ويؤكد العلماء القائمون على المشروع بأن”وجود صفيف من الألواح الشمسية يدور حول 22400 ميل فوق الأرض في مدار ثابت بالنسبة للأرض من شأنه أن يسمح لمحطة الطاقة بتجنب ظل الأرض وجمع ضوء الشمس طوال الوقت”.
المصدر: مواقع إلكترونية