تنظيف الألواح الشمسية يمثّل جزءًا رئيسًا من عمليات التشغيل والصيانة في أنظمة الطاقة الشمسية، وبدلًا من طرق التنظيف التقليدية، راهنت شركة “أونسايت تكنولوجي” الأميركية على روبوت يعمل بالطاقة الشمسية لزيادة فاعلية هذه الألواح وكفاءتها على المدى الطويل.
وعمومًا، اتجهت أنظار الشركات من مختلف أنحاء العالم لتطويع التقنيات الجديدة والذكاء الاصطناعي في محاولة لتخفيف العبء عن كاهل المستثمرين، وإيجاد حل مبتكر لمشكلة التكلفة المرتفعة لعمليات التشغيل والصيانة، خاصة تنظيف الألواح الشمسية.
لكن شركة “أونسايت تكنولوجي” تميّزت عن باقي الشركات باختراع روبوت يعمل بالطاقة الشمسية ذاتي، لتنظيف المصفوفات الشمسية دون الاستعانة بأي عنصر بشري.
الكشف والمراقبة
طوّرت “أونسايت تكنولوجي”، وهي شركة ناشئة مقرها كاليفورنيا، مركبة أرضية دون سائق تعمل عن بُعد، ومزودة بكاميرا للتصوير الحراري مع خاصية التقريب (الزوم) البصري، يدعمها الذكاء الاصطناعي، حسب موقع بي في ماغازين.
ومن خلال هذه التقنيات عالية الجودة، يمكن للروبوت الكشف عن أي مشكلات وعيوب في محطات الطاقة الشمسية والإبلاغ عنها ومراقبتها.
بالإضافة إلى ذلك، يعمل الروبوت بالطاقة الشمسية، ويمكنه الحركة بسرعة 1.6 كيلومترًا/الساعة، لمدة تصل إلى 12 ساعة يوميًا.
كما يدعم تقنية الجيل الخامس (5G)، ومن ثم يمكن الوصول إلى المعدات في أي وقت دون تأخير عمليات التشغيل عن بُعد وخدمات الصيانة؛ حيث تحدد عمليات المراقبة الاستباقية متطلبات الصيانة قبل حدوثها، ويوفر ذلك في ميزانية المشروع.
وقالت الشركة إن إمكانات اختراعها الجديد ستقود إلى توفير البيانات بأقل تكلفة وبأعلى جودة في هذه الصناعة.
وأوضحت أن استخدام الروبوت سهل وبسيط؛ حيث يمكن التحكم به من خلال موقعها، وتحريكه عبر ذراع تحكم إكس بوكس.
وبدأت الشركة مؤخرًا بتحديث الروبوت (أو آند إم) الشمسي، وأصبح بالإمكان حجزه من خلال موقعها الإلكتروني.
مميزات الروبوت
مع زيادة مساحة محطات الطاقة الشمسية، تتزايد تكاليف العمالة والمخاطر الناتجة عن إرسالهم إلى المناطق النائية في مناخات متقلبة.
ويُمكن للروبوت الجديد أن يقلل من تكاليف العمالة، ويمنح أصحاب المشروعات الشعور بالأمان بفضل عمليات الفحص والإصلاحات الروتينية التي يقوم بها.
كما أن الروبوت يستخدم مستشعرات لجمع البيانات وتحليلها، ويمكن لصاحبه الحصول على تقرير مفصل في أي وقت، وكلما احتاج إليه.
وكشفت “أونسايت تكنولوجي” عن أن الروبوت يمكنه التكيف مع متطلبات التركيبات المحددة للألواح الشمسية، وستتبنى عملية تدريب ودعم أصحاب المشروعات.
وقالت الشركة، على موقعها الإلكتروني، إن الطاقة الشمسية تعد من أسرع الصناعات نموًا في العالم، وتخلف التقنيات سيزيد من تكلفة التشغيل وكفاءة المحطات.
وأشارت إلى أن القطاعات الأخرى مثل الصناعات الطبية والعسكرية مهّدت الطريق إلى الطاقة الشمسية؛ لإثبات أن حلول التشغيل عن بُعد المبتكرة فعّالة لخفض التكلفة وضرورية للمحطات الشاسعة.
وقالت إن الروبوت يمكنه فحص قرابة 360 ميلًا شهريًا بدقة، ويوفر تفاصيل دقيقة دون الحاجة إلى وجود أي شخص في الموقع.
هل ضروري تنظيف الألواح الشمسية؟
تتكون الألواح الشمسية من العديد من الخلايا التي تستخدم التأثير الكهروضوئي لالتقاط ضوء الشمس وتحويله إلى كهرباء.
ونتيجة لذلك؛ فإن الأتربة على السطح وفضلات الطيور والقمامة وغيرها قد تؤثر في أداء الألواح الشمسية، وقدرة النظام على توليد الكهرباء، وعلى المدى الطويل، سيقلل عدم الاهتمام بالتنظيف من عمر هذه الألواح، والمشروع بالكامل.
نظام محمول لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية على شكل حقيبة سفر (صور)
وينبغي على العائلات والشركات التي تُرَكِّب أنظمة الطاقة الشمسية الصغيرة ومتوسطة الحجم على الأسطح، أو حتى المحطات الكبيرة تنظيف الغبار كل 3 أشهر.
ومن بين الشركات الأخرى التي ابتكرت روبوتًا لزيادة كفاءة تنظيف الألواح الشمسية وتحسين أعمال التشغيل والصيانة، شركة “فو فونغ إنرجي” الفيتنامية.
والروبوت الفيتنامي مصمم خصيصًا لأنظمة الطاقة الشمسية على الأسطح في المصانع والمكاتب والمراكز التجارية والمحطات الصغيرة.
اقرأ أيضًا: هل الألواح الشمسية ثنائية الوجه أفضل في توليد الكهرباء؟.. خبراء يحذرون
ظهرت فكرة الألواح الشمسية ثنائية الوجه في محاولة من الباحثين إلى الاستفادة القصوى من الإشعاع الشمسي الساقط على الوجهين الأمامي والخلفي للألواح، وذلك في ظل التوسع السريع في مشروعات الطاقة الشمسية.
ويرى خبراء أن الألواح ثنائية الوجه تتمتع بقدرة أعلى من الألواح التقليدية على توليد الكهرباء بنسبة قد تصل إلى 27%؛ نظرًا لقدرة الوجه الخلفي على توليد الكهرباء، حتى إن كان بعيدًا عن أشعة الشمس.
ولكن على الرغم من القدرة الإضافية المتولدة عن هذه الألواح، أكد عدد من الخبراء في تصريحات خاصة إلى “الطاقة” أن الفكرة تفتقر إلى الجدوى الاقتصادية.
قدرات الألواح الشمسية ثنائية الوجه
أوضح رئيس مركز إلكترونيات وأجهزة النانو بالجامعة الأميركية، الدكتور يحيى إسماعيل، عدم الجدوى الاقتصادية للألواح الثنائية، مشيرًا إلى أن نسبة القدرة الإضافية المتولدة عنها لا تتجاوز في الواقع 15%.
وأضاف في تصريحات إلى “الطاقة” أن نسبة 27% التي تشير إليها بعد الأبحاث غير واقعية عند التطبيق العملي؛ لأن هذه القدرة تولّدت بعد توفير جميع الظروف المناسبة لتحقيق أعلى النتائج، وهي التي نادرًا ما قد تتوافر في البيئة العملية.
ولفت إلى أن الميزة الوحيدة لهذه التقنية هي قدراتها على توفير 50% من الأرض اللازمة لبناء المحطة، وفي بعض الأحيان لا توفر هذه الميزة جدوى اقتصادية في ظل ارتفاع تكلفة المحطة إلى أقلّ من الضعف بقليل، وبناء بعض المحطات في الصحاري الشاسعة.
سباق عالمي
قال أستاذ تطبيقات الليزر في القياسات والكيمياء الضوئية والزراعة في المعهد القومي لعلوم الليزر بجامعة القاهرة، الدكتور ياسر عطية، إن هناك سباقًا عالميًا لتطوير الخلايا والألواح الشمسية، ومحاولة رفع قدرتها إلى أكثر من 30%، وفي الوقت نفسه مراعاة الجوانب الاقتصادية وتقليل التكلفة إلى أقصى حدّ.
وأضاف عطية أن المشكلة الرئيسة التي تواجه الألواح الشمسية في مصر على سبيل المثل، هي انتشار عوالق الغبار في الجو، والتي لا تسمح بعمل الخلايا الشمسية بكفاءة عالية، فحتى لو كانت اختباراتها المعملية جيدة، لا تحقق نسب الكفاءة المتوقعة منها عند التشغيل.
وأوضح أن تطوير الألواح الشمسية التقليدية أفضل من اختيار الألواح الشمسية ثنائية الوجه، مسلطًا الضوء على ضرورة البحث عن مواد لديها القدرة على امتصاص الضوء بشراهة، والتوصل إلى تكنولوجيا توفر خاصية التنظيف الذاتي للألواح من العوالق.
تطوير الخلايا الشمسية التقليدية
أكد الدكتور ياسر عطية أن الألواح الشمسية التقليدية لا تزال أفضل من الألواح ثنائية الوجه من حيث الجدوى الاقتصادية، موضحًا أن العالم أجمع يسعى إلى تطوير نظام للخلايا الشمسية لتكون بأعلى إمكانات وأقلّ تكلفة.
واستبعد عطية أن تنجح الألواح ثنائية الوجه في العمل بكفاءة عالية في ظل العوالق الجوية، كما دعا إلى ضرورة وضع القيمة الاقتصادية المكلفة في الحسبان.
واقترح التوسع في تقنية النانو التي يُطلق عليها اسم “تكنولوجيا الفقراء”، أو التقنية الأقلّ منها “النانوكلاستر”، موضحًا أنها تتناسب مع دولة ليست غنية، مثل مصر.
ودعا إلى ضرورة تطوير واستخدام مثل هذه التقنيات التي توفر امتصاص وكفاءة أعلى، لافتًا إلى وجود عدد كبير من الأفكار التي قام بها باحثون مصريون حول التنظيف الذاتي للخلايا الشمسية، وزيادة كفاءتها باستخدام تكنولوجيا النانو مع استخدام تقنية الصبغات، وحول كيفية رفع كفاءة الامتصاص للضوء بقدر الإمكان، وتحقيق عائد اقتصادي أعلى.
ورأى عطية أن مثل هذه التقنيات ستحقق نفعًا أكثر من استخدام الخلايا ذات الوجهين، مشيرًا إلى أنه حتى إذا أثبتت التجارب أن الألواح الشمسية ثنائية الوجه تعمل بكفاءة أعلى، فمن الصعب أن تتغلب على العوالق، ولا سيما إذا وُضعت في مناطق صحراوية.
تقليل التكلفة في المستقبل
قال أستاذ مساعد الكيمياء الضوئية والحفز الضوئي في المركز القومي للبحوث والحاصل على الدكتوراه من جامعة أوسلو في النرويج، الدكتور ياسر محمود، إن بعض الشركات تتجه إلى توليد الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية بديلًا عن مصدر الكهرباء المستمر، للاعتماد على أشعة الشمس مصدرًا نظيفًا للطاقة المتجددة التي لا تنضب.
وأضاف في تصريحات إلى “الطاقة” أن استخدام تقنية الألواح الشمسية يوفر حلولًا للعديد من المشكلات، منها تعمير المناطق الصحراوية وتحويلها الى مجتمعات حضارية و توسيع الرقعة الزراعية.
وتابع أستاذ مساعد الكيمياء الضوئية والحفز الضوئي أن العلماء عملوا على تطوير الألواح الشمسية ورفع كفاءتها من خلال تصميم الألواح ثنائية الوجه.
وتعتمد فكرة عمل الألواح الشمسية ثنائية الوجه على وجود عواكس لتحفيز الوجه الثاني من الألواح لامتصاص أشعة الشمس، ورغم أن هذا النوع من الألواح مُكلف من الناحية الاقتصادية، فآإن انتشاره و استخدامه على مستوى أكبر قد يساعد على تقليل التكلفة في المستقبل.
واقترح محمود تحسين كفاءة الألواح الشمسية من خلال إنتاج مواد كيميائية في حجم النانومتر أو أقلّ من ذلك، وتسمى النانوكلاستر التي تمتصّ الضوء بكفاءة عالية، وتحوّل الفوتونات إلى إلكترونات، ثم تخزّن الطاقة الكهربائية في بطاريات.
وأضاف الدكتور ياسر محمود أن تطوير أداء الألواح الشمسية يسير في 3 اتجاهات: استخدام مواد نانومترية عندها قدرة كبيرة على امتصاص الضوء، وتسمى مواد أشباه موصله للكهرباء، والعواكس التي تعمل على تركيز أشعة الشمس على الألواح، ثم تصنيع الألواح ثنائية الوجه.
المصدر: الطاقة