«تراب مظلم»
الثلاثاء - 04 أبريل 2023
Tue - 04 Apr 2023
كمية ضوء الشمس التي تضرب سطح الأرض في ساعة ونصف تكفي لتغطي استهلاك الطاقة في العالم بأكمله لمدة عام كامل. تعمل تقنيات الطاقة الشمسية على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة كهربائية إما من خلال الألواح الكهروضوئية (PV) أو من خلال المرايا التي تركز الإشعاع الشمسي.
الإشعاع الشمسي هو ضوء - يعرف أيضا بالإشعاع الكهرومغناطيسي - ينبعث من الشمس. بينما يتلقى كل موقع على الأرض جزءا من ضوء الشمس على مدار عام، تختلف كمية الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى أي بقعة على سطح الأرض. تلتقط تقنيات الطاقة الشمسية هذا الإشعاع وتحوله إلى أشكال مفيدة من الطاقة.
رغم جمال هذا المفهوم إلا أننا نواجه عدة مفاقيد في هذا النظام، واحدة من ضمن تلك المفاقيد المزعجة في السعودية هي مفاقيد الأتربة.
عندما يتراكم الغبار والأوساخ على الألواح الشمسية والأسطح الكهروضوئية الأخرى بمرور الوقت، يقلل من وصول ضوء الشمس إلى الألواح الشمسية، وهذا ما يعرف بمفاقيد الأتربة. نظرا لأن أداء نظام الألواح الشمسية يرتبط ارتباطا مباشرا بكمية ضوء الشمس التي يمكن تحويلها إلى طاقة كهربائية، فإن مفاقيد الأتربة يعد جانبا كبيرا من جوانب حساب خسائر النظام الكهروضوئية.
تلتقط مفاقيد الأتربة كمية ضوء الشمس التي تحجبها الأوساخ والحطام التي تتراكم على الألواح الشمسية بمرور الوقت. تماما مثل الزجاج الأمامي للسيارة، يمكن أن تتراكم كميات صغيرة من الغبار والأوساخ وتشتت الضوء.
يختلف التلوث بشكل كبير بناء على المنطقة التي يوجد بها النظام، كل شيء من كمية الرياح والأوساخ المكشوفة وحركة المرور المحلية إلى تواتر وقوة المطر وعدد الطيور في منطقة ما يمكن أن يكون له تأثير، وبحسب دراسة معدة في كلية الجبيل الصناعية بعنوان «The Impact of Soiling on PV Module Performance in Saudi Arabia» فإن المنطقة الشرقية قد تخسر لوائحها الشمسية 50% من كفاءتها ما لم يتم تنظيفها خلال 6 أشهر.
هناك عدة أنواع من الحلول المضادة لتراكم الأتربة للأنظمة الكهروضوئية، والتي تم تصميمها لتقليل كمية الغبار والأوساخ وغيرها من الحطام الذي يتراكم على سطح الألواح الشمسية ويقلل من كفاءتها، تتضمن بعض الأنواع الشائعة من الحلول المضادة للتلوث (لتراكم الأتربة) ما يلي:
- الطلاءات المضادة للانعكاس، يتم تطبيق هذه الطلاءات على سطح الألواح الشمسية لتقليل كمية ضوء الشمس التي تنعكس مرة أخرى في الغلاف الجوي. من خلال تقليل الانعكاسات يمكن للطلاء المضاد للانعكاس تحسين كفاءة الألواح الشمسية والمساعدة في الحفاظ على نظافتها.
- الطلاءات المقاومة للماء، تم تصميم هذه الطلاءات لصد الماء والسوائل الأخرى، والتي يمكن أن تساعد في منع الأوساخ والحطام من الالتصاق بسطح الألواح الشمسية، ويمكن أن يساعد هذا النوع أيضا في تحسين كفاءة الألواح الشمسية عن طريق تقليل كمية الضوء المنعكس.
- الطلاءات ذاتية التنظيف، تحتوي هذه الطلاءات على مواد يتم تنشيطها بواسطة أشعة الشمس مما يؤدي إلى تكسير الأوساخ وغيرها من الحطام على سطح الألواح الشمسية، ويمكن أن يساعد هذا النوع في الحفاظ على نظافة الألواح الشمسية وتحسين كفاءتها بمرور الوقت.
- روبوتات التنظيف، تم تجهيز بعض الأنظمة الكهروضوئية بروبوتات تنظيف تتحرك تلقائيا فوق سطح الألواح الشمسية لإزالة الأوساخ والحطام، ويمكن تشغيل هذه الروبوتات إما بالكهرباء أو بالطاقة الشمسية، ويمكن برمجتها لتنظيف الألواح الشمسية وفقا لجدول زمني منتظم.
- أنظمة التنظيف بدون ماء، تستخدم هذه الأنظمة مزيجا من الهواء المضغوط والفرش وغيرها من الأدوات لإزالة الأوساخ والحطام من سطح الألواح الشمسية دون الحاجة إلى الماء، وغالبا ما تستخدم أنظمة التنظيف بدون ماء في المناطق التي تكون فيها المياه شحيحة أو باهظة الثمن.
- التنظيف اليدوي، في بعض الحالات يمكن تنظيف الألواح الشمسية يدويا باستخدام فرشاة ناعمة أو إسفنجة. تستخدم هذه الطريقة عادة في
المناطق التي تكون فيها الطلاءات المضادة للتلوث أو الحلول الأخرى غير عملية أو فعالة من حيث التكلفة.
في الختام، أريد أن أشيد بعمل العلماء في مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية KACST حول مجهوداتهم في هذا المجال، حيث إنهم قاموا بتجهيز طلاء مضاد للتلوث والأتربة وقد حقق نتائج رائعة ويمكن الاستفادة منه حاليا في مشاريع المملكة العربية السعودية.
@HUSSAINBASSI
الإشعاع الشمسي هو ضوء - يعرف أيضا بالإشعاع الكهرومغناطيسي - ينبعث من الشمس. بينما يتلقى كل موقع على الأرض جزءا من ضوء الشمس على مدار عام، تختلف كمية الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى أي بقعة على سطح الأرض. تلتقط تقنيات الطاقة الشمسية هذا الإشعاع وتحوله إلى أشكال مفيدة من الطاقة.
رغم جمال هذا المفهوم إلا أننا نواجه عدة مفاقيد في هذا النظام، واحدة من ضمن تلك المفاقيد المزعجة في السعودية هي مفاقيد الأتربة.
عندما يتراكم الغبار والأوساخ على الألواح الشمسية والأسطح الكهروضوئية الأخرى بمرور الوقت، يقلل من وصول ضوء الشمس إلى الألواح الشمسية، وهذا ما يعرف بمفاقيد الأتربة. نظرا لأن أداء نظام الألواح الشمسية يرتبط ارتباطا مباشرا بكمية ضوء الشمس التي يمكن تحويلها إلى طاقة كهربائية، فإن مفاقيد الأتربة يعد جانبا كبيرا من جوانب حساب خسائر النظام الكهروضوئية.
تلتقط مفاقيد الأتربة كمية ضوء الشمس التي تحجبها الأوساخ والحطام التي تتراكم على الألواح الشمسية بمرور الوقت. تماما مثل الزجاج الأمامي للسيارة، يمكن أن تتراكم كميات صغيرة من الغبار والأوساخ وتشتت الضوء.
يختلف التلوث بشكل كبير بناء على المنطقة التي يوجد بها النظام، كل شيء من كمية الرياح والأوساخ المكشوفة وحركة المرور المحلية إلى تواتر وقوة المطر وعدد الطيور في منطقة ما يمكن أن يكون له تأثير، وبحسب دراسة معدة في كلية الجبيل الصناعية بعنوان «The Impact of Soiling on PV Module Performance in Saudi Arabia» فإن المنطقة الشرقية قد تخسر لوائحها الشمسية 50% من كفاءتها ما لم يتم تنظيفها خلال 6 أشهر.
هناك عدة أنواع من الحلول المضادة لتراكم الأتربة للأنظمة الكهروضوئية، والتي تم تصميمها لتقليل كمية الغبار والأوساخ وغيرها من الحطام الذي يتراكم على سطح الألواح الشمسية ويقلل من كفاءتها، تتضمن بعض الأنواع الشائعة من الحلول المضادة للتلوث (لتراكم الأتربة) ما يلي:
- الطلاءات المضادة للانعكاس، يتم تطبيق هذه الطلاءات على سطح الألواح الشمسية لتقليل كمية ضوء الشمس التي تنعكس مرة أخرى في الغلاف الجوي. من خلال تقليل الانعكاسات يمكن للطلاء المضاد للانعكاس تحسين كفاءة الألواح الشمسية والمساعدة في الحفاظ على نظافتها.
- الطلاءات المقاومة للماء، تم تصميم هذه الطلاءات لصد الماء والسوائل الأخرى، والتي يمكن أن تساعد في منع الأوساخ والحطام من الالتصاق بسطح الألواح الشمسية، ويمكن أن يساعد هذا النوع أيضا في تحسين كفاءة الألواح الشمسية عن طريق تقليل كمية الضوء المنعكس.
- الطلاءات ذاتية التنظيف، تحتوي هذه الطلاءات على مواد يتم تنشيطها بواسطة أشعة الشمس مما يؤدي إلى تكسير الأوساخ وغيرها من الحطام على سطح الألواح الشمسية، ويمكن أن يساعد هذا النوع في الحفاظ على نظافة الألواح الشمسية وتحسين كفاءتها بمرور الوقت.
- روبوتات التنظيف، تم تجهيز بعض الأنظمة الكهروضوئية بروبوتات تنظيف تتحرك تلقائيا فوق سطح الألواح الشمسية لإزالة الأوساخ والحطام، ويمكن تشغيل هذه الروبوتات إما بالكهرباء أو بالطاقة الشمسية، ويمكن برمجتها لتنظيف الألواح الشمسية وفقا لجدول زمني منتظم.
- أنظمة التنظيف بدون ماء، تستخدم هذه الأنظمة مزيجا من الهواء المضغوط والفرش وغيرها من الأدوات لإزالة الأوساخ والحطام من سطح الألواح الشمسية دون الحاجة إلى الماء، وغالبا ما تستخدم أنظمة التنظيف بدون ماء في المناطق التي تكون فيها المياه شحيحة أو باهظة الثمن.
- التنظيف اليدوي، في بعض الحالات يمكن تنظيف الألواح الشمسية يدويا باستخدام فرشاة ناعمة أو إسفنجة. تستخدم هذه الطريقة عادة في
المناطق التي تكون فيها الطلاءات المضادة للتلوث أو الحلول الأخرى غير عملية أو فعالة من حيث التكلفة.
في الختام، أريد أن أشيد بعمل العلماء في مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية KACST حول مجهوداتهم في هذا المجال، حيث إنهم قاموا بتجهيز طلاء مضاد للتلوث والأتربة وقد حقق نتائج رائعة ويمكن الاستفادة منه حاليا في مشاريع المملكة العربية السعودية.
@HUSSAINBASSI
