• صاحب المنشور: محجوب الزموري
  
  ملخص النقاش:
  مع تزايد الاهتمام العالمي بالطاقة المتجددة كبديل للوقود الأحفوري، أصبح تحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى الكهرباء موضوعاً حاسماً. تتميز هذه التقنية بمجموعة من الفوائد البيئية والاقتصادية الواضحة، ولكنها تواجه أيضاً العديد من العقبات التي تحتاج إلى معالجة. سيستكشف هذا المقال الجوانب الرئيسية للتكنولوجيا الحالية والتطبيقات المستقبلية المحتملة لتحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى كهرباء، بالإضافة إلى الشكوك والعوائق الأساسية لهذا المجال.

التكنولوجيات القائمة

تعتمد معظم الأنظمة الحالية للتحويل المباشر للطاقة الشمسية إلى كهرباء على تقنيتين رئيسيتين: الخلايا الكهروضوئية العادية (PV) والخلايا الشمسية ذات الكفاءة الحرارية. تُعد الخلايا الكهروضوئية أكثر انتشاراً وتستخدم حالياً بطريقة واسعة النطاق لإنتاج الكهرباء من ضوء الشمس. تقوم هذه التقنية بتحويل الضوء الشمسي مباشرة إلى تيار كهربائي عبر استخدام المواد شبه الموصلة مثل السيليكون. ومع ذلك، فإن فعاليّة عمليات التحويل بهذه الطريقة ليست مثلى بعد؛ حيث تتراوح نسب كفاءتها عادة بين 15% و22%.

من ناحية أخرى، تستخدم الخلايا الشمسية ذات الكفاءة الحرارية طرائق مختلفة لاستغلال الطاقة المنبعثة من أشعة الشمس. تعمل هذه الأنواع من الخلايا غالبًا كمصدر ثانوي للدفء أو الماء الساخن قبل توفير الطاقة الكهربائية عن طريق نظام البخار الحراري المركزي. تعد كفاءتها أعلى نسبيًا مقارنة بخلايا PV، إذ يمكن لها الوصول لنسبٍ قد تشمل 40٪ تحت ظروف اختبار دقيقة. لكن تكلفة تنفيذ وحداتها المرتفعة تبقي محدوديتها بالنسبة للمشاريع التجارية كبيرة الحجم قابلة للتطبيق أقلّ بكثير مما هو عليه الوضع بشأن خلايا PV.

الفرص المستقبلية

بالنظر نحو مستقبل تحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى كهرباء، هناك عدة اتجاهات واعدة تستحق الاستقصاء. أولها تطوير مواد جديدة ومحسنة لخلايا PV بهدف رفع معدلات عملها والكفاءة العامة لهذه العملية بأقل قدر ممكن من استهلاك الطاقة. بالإضافة لذلك، هناك بحث مكثّف حول طرق تجمع بين خواص خليتين PV وشمس حراري متكاملتين ذواتي كفاءة حرارية عالية ومنخفضة نسبياً لمواد بناءهما وبالتالي يصبح بإمكان كل منهما مساند الآخر داخل النظام نفسه وإحداث زيادة ملحوظة غير متوقع سابقاً بنسبة انتقال للقدرة الإجمالية للنظام المشترك مقارنه بكل منها لوحدة مستقله .

كما يُعتبر البحث العلمي الحالي في مجالات الروبوتات الذكية وأجهزة الاستشعار الصغيرة وقابليات التعلم الآلي واستخدام محاكاة الواقع الافتراضي لتجريب نماذج جدوّية عملية منطلق جديد للإنجازات المقبلة ضمن مجال ترقية أدائنا الأساسي لدورة دورة الضوء والشحن الانتقال إليه وتحسينها عموما ليصل لاحقا لأكثر من الحد الذي حققتْه سابقاته التجريبية حتى اليوم والتي بلغ بعض منتوجاتها نسبة تجاوزت 46%في عينات صغيرة مناسبة خصيصاً للتجارب المرجعيه الثابتة والمراقبة معمليا بينما هدف الفريق البحثي الرائد هنا تحديد المواصفات التصميم الأمثل لحزمة عنصر كاملة شاملة للعناصر الأولیئة لكل مكونات الدائرة الذكيۃ ،جميع عناصر تلك الحزمة تؤدي وظائف فردية بسيطة لكن وجودها جنبا الى جنب يعطي انطباع واضح بأن الخدمات المتداخلة المقدَّمَة بواسطة تلك الهيئة الجديدة سوف تكون بلا شك عظيمة القدر .

إضافة لما سبق، تسعى الدراسات الحديثة أيضًا إلى جعل تركيب شبكات توليد طاقوية قائمة أساساً علی تصاميم معمول بها الآن -كالشبكات المركزية المستخدمة توکن– اكثر تعقيدا كي تخضع لعمليه تنظيم ديناميكي تعتمد علي حالة الرياح المحلية وظروف الطقس الأخرى المؤثرّة بشدة بسلوكيهما الأخذ والعطاء الداخلي والخارجي لدى الشبكة بالإضافة لساعات النهار الزائدة والسوالف الموجودة وانعكاساتهما المختلفةعلي جهد التشغيل المنتظم للجماعة الصغيره بدورهم يتعين مراعات حاجتهم أيضا للجهد المناسب