مختبرات سعودية تبتكر مادة مركبة تزيد الطاقة الإنتاجية للخلايا الشمسية بنسبة 12.9%تقنية تبريد جديدة ترفع كفاءة الخلايا الشمسية وتزيد عمرها التشغيلي

مادة مركبة تحافظ على برودة الخلايا الشمسية باستخدام رطوبة الهواء دون كهرباء لزيادة العمر التشغيلي لها بأكثر من 200%
طور فريق من الباحثين بجامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية "كاوست"، ومدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية "كاكست"، مادة مركبة جديدة تحسن أداء الخلايا الشمسية. وأظهرت الخلايا الشمسية المزودة بهذه المادة - يعد تشغيلها لعدة أسابيع في صحراء المملكة ـ- قدرة إنتاجية أعلى وعمراً تشغيليا أطول مقارنة بالخلايا غير المزودة بها. كما أن المادة منخفضة التكلفة في التصنيع، وتسهم في تقليل تكاليف صيانة الخلايا الشمسية. ونُشِرت الدراسة في المجلة العلمية .Materials Science and Engineering: R
تُعد الطاقة الشمسية جزءًا أساسيا من التزام المملكة بالوصول إلى اقتصاد خال من الانبعاثات الكربونية، لكنها تواجه تحديات كبيرة. فالألواح لشمسية التجارية تحول حوالي 20% فقط من أشعة الشمس إلى كهرباء، في حين يُمتص الباقي كحرارة، أو يُعكس بعيدا. وهذا التحويل غير الفعال للطاقة لا يُعد المشكلة الوحيدة، فالحرارة المرتفعة تقلل من أداء وكفاءة الخلايا الشمسية وتُقصر عمرها، مما يستلزم استبدالها بسرعة. ولهذا، فإن التبريد ضروري، إلا أن أنظمة التبريد التقليدية مثل المراوح والمضخات تستهلك طاقة كهربائية. أما التبريد السلبي فلا يحتاج إلى كهرباء.
وقال البروفيسور تشياو تشيانغ غان من كاوست، والذي قاد الدراسة "نحن متخصصون في المواد النانوية التي تتيح التبريد السلبي. وهي مواد رقيقة يمكن وضعها على أنظمة متعددة تتطلب التبريد كالبيوت الزجاجية الزراعية والخلايا الشمسية، دون التأثير في أدائها".
في هذه الدراسة التي نُفذت عبر مركز التميّز في الطاقة المتجددة وتقنيات التخزين (CREST) في كاوست، طّور غان وزملاؤه مادة مركبة تمتص رطوبة الهواء في الليل، وتُطلقها خلال النهار. ووجد العلماء أن تغطية الخلايا الشمسية بهذه المادة – عند تشغيلها في المناطق الساحلية بالمملكة لأسابيع – ساعد على إبقائها باردة، مما زاد كفاءتها التشغيلية وأطال عمرها. كما أسهم التبريد السلبي في تقليل تكلفة توليد الكهرباء من هذه الخلايا بنسبة 18%.
وللتأكيد على فعالية التقنية في مختلف الظروف المناخية، أُجْرِيَت تجارب إضافية في مناطق باردة ورطبة من الولايات المتحدة في أثناء هطول الأمطار، وأثبتت التقنية فعاليتها في البيئات جميعها.
وقد اختبر البروفيسور غان المادة الجديدة على خلايا شمسية قدّمها البروفيسور ستيفان دي وولف من كاوست، والذي يحقق فريقه البحثي بانتظام أرقام قياسية عالمية في أداء الخلايا الشمسية بفضل تصميماتهم المتخصصة.
وقال دي وولف " هذا العمل هو مثال ممتاز على تكامل الخبرات المختلفة في كاوست. لقد اختبرنا تقنية التبريد الجديدة على خلايا شمسية عالية الأداء في بيئات متعددة، وحققنا نتائج متميزة في الحالات جميعها".
بدوره، أكد البروفيسور عبدالرحمن البدري، كبير الباحثين في معهد تقنيات أشباه الموصلات والإلكترونيات الدقيقة بكاكست، أن هذه الدراسة تتواكب مع دور کاكست في تحقيق مستهدفات رؤية المملكة 2030 في قطاع الطاقة، والتي تهدف إلى رفع حصة الطاقة المتجددة في إجمالي إنتاج الكهرباء.
وقال: أثبتت المادة المطورة فعاليتها في تطبيقات الخلايا الشمسية بشكل عام، وخصوصا في أنظمة الخلايا المركزة التي تم تطويرها داخل مختبرات كاكست، حيث تكون درجة الحرارة للخلايا عالية جدا بسبب تركيز الضوء، مضيفًا أن لهذه المادة تطبيقات أخرى، مثل استخدامها في البواعث الضوئية، التي تعاني عادة من انخفاض الكفاءة عند ارتفاع درجات الحرارة، وقد تم إجراء دراسات أولية على هذه التطبيقات وأظهرت نتائج واعدة.
من جانيه، أكد الدكتور عبدالله المقبل، الباحث في معهد الإلكترونيات الدقيقة وأشباه الموصلات، مدير مركز التميز في الضوئيات والإلكترونيات بكاكست، والمشارك في الدراسة، أن كاكست بصفتها مختبرًا وطنيا، تولي أهمية كبيرة للأبحاث التي ثُجري في مختبرات الغرف النقية، بما يتماشى مع الأولويات الوطنية في مجالات الطاقة والصناعة.
وأضاف أن المادة المطورة تُعد حلاً منخفض التكلفة لمواجهة تحديات التبريد في مشاريع الطاقة الشمسية في المملكة والعالم، كما تفتح آفاقاً واسعة لتطبيقها في تقنيات الإضاءة والليزر.
يذكر أن مركز التميّز في الطاقة المتجددة وتقنيات التخزين، هو أحد مراكز التميّز البحثية الأربع التي أطلقتها كاوست مدفوعة باستراتيجيتها الجديدة التي تركز على الأولويات الوطنية في المملكة وهي: الذكاء الاصطناعي التوليدي، الأمن الغذائي، الطاقة المتجددة وتقنيات التخزين، والصحة الذكية.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

أرقام

منذ 35 دقائق

• أرقام

تقرير: الانبعاثات العالمية من قطاع الطاقة سجلت مستوى قياسياً للعام الرابع

سجلت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من قطاع الطاقة على مستوى العالم مستوى قياسياً للعام الرابع على التوالي في 2024، بحسب تقرير المراجعة الإحصائية السنوية لمعهد الطاقة "إنرجي إنستيتيوت". أظهر التقرير الذي نُشر الخميس، أن إجمالي إمدادات الطاقة العالمية ارتفع بنسبة 2% في عام 2024، مع زيادة إنتاج جميع المصادر، سواء كانت أحفورية أو متجددة، في سابقة لم تحدث منذ عام 2006. أدى ذلك إلى زيادة الانبعاثات من قطاع الطاقة العالمي بنحو 1% العام الماضي، لتتجاوز المستوى القياسي السابق عند 40.8 جيجا طن من ثاني أكسيد الكربون، وفقاً لما ورد في التقرير. ومن بين جميع أنواع الوقود الأحفوري، شهد الغاز الطبيعي أعلى زيادة في وتيرة استخدامه لتوليد الطاقة، بارتفاع بلغ 2.5%. وفي الوقت ذاته، ظل الفحم الحراري المصدر الأول لتوليد الكهرباء عالمياً في 2024، إذ زاد الإنتاج باستخدامه بنسبة 1.2%، فيما ارتفع الإنتاج بواسطة النفط بأقل من 1%. وأشار التقرير إلى زيادة الإنتاج الشمسي والتوليد من طاقة الرياح بنسبة 16% خلال العام ذاته، وتعد هذه الوتيرة أعلى 9 أضعاف من معدل النمو في إجمالي الطلب العالمي على الطاقة.

المناطق السعودية

منذ ساعة واحدة

• المناطق السعودية

شراكة بين 'كاكست' ومبادرة جميل للتقنية العميقة لتمكين المبتكرين ورواد الأعمال

نظمت مؤسسة مجتمع جميل الأهلية اليوم فعالية 'إطلاق مبادرة جميل للتقنية العميقة' في مدينة الرياض، التي تُقام بشراكة استراتيجية مع مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية (كاكست) وهيئة تنمية البحث والتطوير والابتكار وجامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية، حيث جمعت الفعالية تحت سقف واحد نخبة الباحثين في مجالات البحث والتطوير والتقنية، وممثلي الجامعات والمراكز البحثية المحلية، إلى جانب عدد من المستثمرين، والجهات الحكومية، وكبريات الشركات الخاصة. وتهدف فعالية 'إطلاق مبادرة جميل للتقنية العميقة' إلى استكشاف أحدث توجهات التقنية العميقة وفرصها وتحدياتها في المملكة العربية السعودية، وإتاحة فرص التواصل بين الخبراء والباحثين والمستثمرين، وتوفير منصة لعقد الشراكات بين الجهات الفاعلة في المنظومة، والتعريف بـ'مبادرة جميل للتقنية العميقة' وأهدافها وطرق التقديم عليها. حيث تسعى المبادرة إلى تسريع تحويل الأبحاث العلمية إلى شركات ناشئة تخدم القطاعات الحيوية في المملكة، وتحديداً قطاعات الصحة والطاقة والبيئة. وتضمنت الفعالية كلمة من النائب الأول لرئيس مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية لواحات الابتكار، الدكتور خالد الدكان، عن تمكين الابتكار وريادة الاعمال في التقنيات العميقة، تلتها جلسة حوارية ثرية حول مستقبل التقنية العميقة في المملكة العربية السعودية في قطاعات الصحة والطاقة والبيئة، تضمنت متحدثين من رواد الأعمال الخبراء والشركات الناشئة المتميزة في هذه القاعات بالسوق السعودي. لتختتم الفعالية لاحقاً بمراسم توقيع بين مؤسسة مجتمع جميل الأهلية والجهات المشاركة بهدف التعاون في تنظيم مبادرة جميل للتقنية العميقة ودعم رواد الأعمال المشاركين بها. وفي هذا السياق، أوضح نائب الرئيس ونائب رئيس مجلس الإدارة لعبد اللطيف جميل حسن جميل أن فعالية 'إطلاق مبادرة جميل للتقنية العميقة' تسعى إلى تعزيز الجهود الحثيثة لبرامج رؤية 2030، والهادفة إلى تعظيم قيمة قطاع البحث والتطوير من الناتج المحلي الإجمالي، وبناء منظومة مترابطة تحفّز الشراكات البحثية والاستثمارية، وتحويل مخرجات البحث العلمي إلى حلولٍ تجاريةٍ قابلة للتطبيق'. وأضافت عضو مجلس الإدارة لمؤسسة مجتمع جميل السعودية الدكتورة مي طيبة بقولها: نتطلع إلى المرحلة القادمة من مبادرة جميل للتقنية العميقة، والتي سنستقبل فيها المشاركين لنبدأ بتأهليهم عبر برنامج تدريبي متخصص، لتقام بعدها أخيراً مرحلة تصفية نهائية يحصل الفائزون فيها على جوائز مالية بإجمالي 2,250,000 رس.' من جهته، أكد النائب الأول لرئيس مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية لواحات الابتكار الدكتور خالد الدكان أن 'كاكست' ملتزمة بتمكين الابتكار وريادة الأعمال في مجالات التقنيات العميقة، بوصفها مختبراً وطنياً وواحة للابتكار تسهم في بناء اقتصاد مبتكر، من خلال قدراتها البحثية ومختبراتها المتقدمة، وبرامج الحاضنات والمسرعات مثل 'الكراج'، مضيفاً أن المدينة تعمل على توفير بيئة متكاملة تدعم المبتكرين لتحويل أفكارهم إلى حلول تقنية متقدمة، وتعزيز الشراكات بين القطاعين الحكومي والخاص، وتوفير الدعم الكامل للشركات الناشئة؛ لتحقيق أثر مستدام على الاقتصاد الوطني. ويُجدر بالذكر أن التسجيل في مبادرة جميل للتقنية العميقة مفتوح حتى يوم 30 يونيو 2025. ويمكن معرفة المزيد من المعلومات عن المبادرة من خلال زيارة الموقع الإلكتروني:

صحيفة سبق

منذ 2 ساعات

• صحيفة سبق

"طبيعية ومتوقعة"..المسند يوضح أسباب تفاوت درجات الحرارة المعلنة مع حرارة المدن الحقيقية

أوضح الأستاذ الدكتور عبدالله المسند أن درجات الحرارة التي تعلنها محطات الرصد الجوية غالبًا ما تكون دقيقة لكنها تمثل واقع تلك المحطات فقط، والتي تقع عادةً في مناطق مفتوحة وخالية من العمران مثل المطارات، بعيدًا عن تأثير المباني والسيارات والمصانع والطرق. وأشار المسند إلى أن هذا الفرق في القياس يفسر شعور بعض السكان بارتفاع درجات الحرارة داخل المدن مقارنة بالقيم المعلنة رسميًا، ويُعزى ذلك إلى ما يُعرف بـ"الجزيرة الحرارية الحضرية"، حيث تسهم البنية العمرانية والنشاطات الحضرية في رفع حرارة الهواء داخل المناطق المأهولة. وأكد المسند أن هذه الظاهرة طبيعية ومتوقعة، معربًا عن حرصه على توضيح هذا التفاوت لفهم أفضل للطقس ودرجات الحرارة الحقيقية التي يعيشها الناس في المدن.