تقنية سعودية جديدة تحسن كفاءة الطاقة في مصابيح إنارة الشوارع العاملة بتقنية LED

أظهرت دراسة جديدة، بالتعاون بين جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست) ومدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية (كاكست)، أن استخدام المواد النانوية يمكن أن يقلل بشكل كبير من انبعاثات الكربون الناتجة عن مصابيح الشوارع العاملة بتقنية LED.
وقدّرت الدراسة أنه باستخدام هذه التقنية يمكن للولايات المتحدة وحدها تخفيض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بأكثر من مليون طن متري.
تتميز مصابيح LED بكفاءتها وعمرها الافتراضي الطويل، إلا أن 75% من الطاقة المدخلة تتحول إلى حرارة، ما قد يؤدي إلى تلف مكوناتها الإلكترونية، وهنا تأتي دور المادة النانوية "النانو بولي إيثيلين" (nanoPE)، التي تعزز انبعاث الإشعاع الحراري لتقليل درجة حرارة المصابيح.
وأكد قائد الدراسة البروفيسور تشياو تشيانغ غان من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست) أن الإضاءة تستهلك نحو 20% من الكهرباء العالمية وتسهم بنحو 6% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في العالم، وأضاف: "مصابيح LED هي مصادر الإضاءة المفضلة بسبب كفاءتها الفائقة وعمرها الافتراضي، ولكن يمكن تحسينها من خلال تعديلات البسيطة، قد تحدث فرقا كبيرا في الاستدامة".
عادة ما توجه مصابيح إنارة الشوارع التقليدية ضوءها نحو الهدف المراد إضاءته، ولذلك تكون موجهة نحو الأرض، كما أنها مصممة بحيث يبقى الإشعاع الحراري محصورا داخل المصباح، على العكس، فإن أعمدة الإنارة المطلية بتقنية النانو بولي إيثيلين مقلوبة فعليا، بحيث توجه نحو السماء وبعيدا عن الجسم المراد إضاءته.
من جانبه أوضح المدير العام لمعهد تقنيات الطاقة المستقبلية في كاكست والمساهم في الدراسة الدكتور حسام قاسم أن التصميم الجديد يحسن بشكل كبير من تبريد مصابيح LED مع الحفاظ على كفاءة الإضاءة العالية، ما يجعله حلا واعدا لإنارة مستدامة في السعودية، حيث تم عكس تصميم مصابيح الشوارع المطلية بالنانو بولي إيثيلين لتوجيهها نحو السماء".
صممت تقنية النانو بولي إيثيلين بحيث تسمح بمرور الأشعة تحت الحمراء، التي تمثل الجزء الأكبر من الإشعاع الحراري، بينما تعكس الضوء المرئي.
وأظهرت الدراسة أن أكثر من 80% من الأشعة تحت الحمراء الصادرة عن مصابيح LED المطلية بالنانو بولي إيثيلين تمر عبر المادة، وتتجه نحو السماء، بينما يعكس أكثر من 95% من الضوء المرئي عنها ليعود إلى الأرض، ما يضيء المساحة أسفل المصابيح.
تصنع تقنية "nanoPE" من مادة البولي إيثيلين، وهو البلاستيك الأكثر إنتاجا على الصعيد العالمي. ولإنشاء بلاستيك نانوي يعكس الضوء ذو الطول الموجي المنخفض (الضوء المرئي) ولكنه يسمح بمرور الضوء ذي الطول الموجي العالي (الأشعة تحت الحمراء)، صنع العلماء مسام صغيرة تصل إلى 30 نانومتر - أي أصغر بنحو 1000 مرة من سمك شعرة الإنسان - في البلاستيك، إضافة إلى تمديده وتحويله إلى طبقة رقيقة.
يذكر أن الدراسة نشرت في المجلة العلمية Light: Science & Applications، وساهم في عمل الدراسة أيضا الأستاذان عثمان بكر وبون أوي، وباحث ما بعد الدكتوراه في كاوست سايشاو دانغ، وطالب الماجستير حسن المحفوظ، والأستاذ المساعد في مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية البروفيسور عبد الرحمن العجلان.

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

Independent عربية

منذ 20 ساعات

• Independent عربية

ترمب يوقع أوامر تنفيذية لتعزيز الطاقة النووية الأميركية

وقع الرئيس الأميركي دونالد ترمب أمس الجمعة، أربعة أوامر تنفيذية تهدف، بحسب مستشاره، إلى إطلاق "نهضة" الطاقة النووية المدنية في الولايات المتحدة، مع طموح بزيادة إنتاج الطاقة النووية أربع مرات خلال السنوات الـ25 المقبلة. ويريد الرئيس الأميركي الذي وعد بإجراءات "سريعة للغاية وآمنة للغاية"، ألا تتجاوز مدة دراسة طلب بناء مفاعل نووي جديد 18 شهرا، ويعتزم إصلاح هيئة التنظيم النووي، مع تعزيز استخراج اليورانيوم وتخصيبه. وصرح ترمب للصحافيين في المكتب البيضوي: "الآن هو وقت الطاقة النووية"، فيما قال وزير الداخلية دوغ بورغوم إن التحدي هو "إنتاج ما يكفي من الكهرباء للفوز في مبارزة الذكاء الاصطناعي مع الصين". وقال مسؤول كبير في البيت الأبيض طلب عدم الكشف عن هويته للصحافيين: "نريد أن نكون قادرين على اختبار ونشر المفاعلات النووية" بحلول يناير (كانون الثاني) 2029. اقرأ المزيد يحتوي هذا القسم على المقلات ذات صلة, الموضوعة في (Related Nodes field) وتظل الولايات المتحدة أول قوة نووية مدنية في العالم، إذ تمتلك 94 مفاعلاً نووياً عاملاً، لكن متوسط أعمار هذه المفاعلات ازداد حتى بلغ 42 سنة. ومع تزايد الاحتياجات على صعيد الكهرباء، والتي يحركها خصوصاً تنامي الذكاء الاصطناعي، ورغبة بعض البلدان في الاستغناء عن الكربون في اقتصاداتها، يزداد الاهتمام بالطاقة النووية في جميع أنحاء العالم. والعام 2022، أعلنت فرنسا التي تبقى صاحبة أعلى معدل طاقة نووية للفرد بواقع 57 مفاعلا، برنامجا جديدا يضم ستة إلى 14 مفاعلا. ومن المتوقع أن يبدأ تشغيل أول هذه المفاعلات العام 2038. وتظل روسيا المصدر الرئيسي لمحطات الطاقة، إذ لديها 26 مفاعلا قيد الإنشاء، بينها ستة مفاعلات على أراضيها.

الوئام

منذ يوم واحد

• الوئام

عدسات لاصقة تمنح رؤية خارقة في الظلام

في إنجاز علمي غير مسبوق، أعلن فريق من الباحثين في جامعة العلوم والتكنولوجيا بالصين عن تطوير عدسات لاصقة مبتكرة تمنح الإنسان القدرة على الرؤية في الظلام، باستخدام تقنية فريدة لا تتطلب أي مصدر للطاقة. وتفتح هذه العدسات آفاقًا جديدة في عالم البصريات والتكنولوجيا القابلة للارتداء، إذ تمكّن مرتديها من رؤية الأشعة تحت الحمراء، التي لا تستطيع العين البشرية التقاطها في الظروف العادية. ليس ذلك فحسب، بل تتيح هذه العدسات تمييز الإشارات الضوئية الدقيقة حتى عند إغلاق العينين، ما يمثل قفزة ثورية في القدرات البصرية. ويعتمد الابتكار على دمج جسيمات نانوية متقدمة داخل مادة مرنة وغير سامة تُستخدم في تصنيع العدسات اللاصقة اللينة. تقوم هذه الجسيمات بتحويل ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى أطوال موجية مرئية، مما يمنح الإنسان 'رؤية خارقة' في البيئات المظلمة. وقال البروفيسور تيان شيويه، الباحث الرئيسي في المشروع، إن هذه التقنية 'تمثل خطوة كبرى نحو تطوير أجهزة بصرية غير جراحية يمكن أن تضيف إلى الإنسان قدرات بصرية تفوق الطبيعة'. وتُظهر الاختبارات أن العدسات قادرة على رصد إشارات الأشعة تحت الحمراء المتذبذبة، مثل شفرات مورس، بدقة عالية في الظلام الدامس. كما تتحسن القدرة على التمييز عند إغلاق العينين، بفضل قدرة ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة على اختراق الجفن بشكل أكثر كفاءة مقارنة بالضوء المرئي، ما يقلل التشويش البصري. وفي المرحلة الحالية، يمكن للعدسات رصد الأشعة المنبعثة من مصادر مثل مصابيح LED، إلا أن الفريق العلمي يسعى إلى تحسين حساسية الجسيمات النانوية، لتتمكن من التقاط مستويات أقل من الإشعاع، مما يوسع من مجالات استخدامها المستقبلية. وفي تطور إضافي، تمكن الباحثون من برمجة العدسات لتحويل أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء إلى ألوان مرئية مختلفة، فمثلًا يتحول الطول الموجي 980 نانومتر إلى اللون الأزرق، و808 نانومتر إلى الأخضر، و1532 نانومتر إلى الأحمر. وتُعد هذه الميزة مفيدة بشكل خاص للمصابين بعمى الألوان، إذ تتيح لهم رؤية درجات لونية جديدة كانت خارج نطاق إدراكهم. ويؤكد العلماء أن لهذه التقنية تطبيقات واسعة في مجالات الأمن والدفاع والطب، فضلًا عن الاستخدامات اليومية، مشيرين إلى أن جزءًا كبيرًا من طاقة الإشعاع الشمسي يتمثل في الأشعة تحت الحمراء، والتي تظل غير مرئية لمعظم الثدييات. وقد نُشرت نتائج الدراسة الرائدة في مجلة Cell العلمية المرموقة، ما يعكس الأهمية الأكاديمية والعلمية لهذا الابتكار الذي يُتوقع أن يُحدث ثورة حقيقية في تكنولوجيا البصريات.

المدينة

منذ 3 أيام

• المدينة

التطورات في المجال الفضائي

أحد أبرز الأحداث في عام 2024، كان هبوط المركبة الفضائيَّة اليابانيَّة على سطح القمر؛ ممَّا يُعدُّ إنجازًا مهمًّا في تاريخ الفضاء، هذه المهمَّة تأتي في إطار سعي اليابان لتوسيع استثماراتها في استكشاف الفضاء، حيث تم إطلاق المركبة من أجل جمع عيِّنات من سطح القمر وتحليلها، هذا الهبوط يعكس الطموحات الفضائيَّة المتزايدة للدول الآسيويَّة، ويضع اليابان في مصاف الدول المتقدِّمة في استكشاف القمر.التطوُّرات في استكشاف كوكب المريخ، قد تكون الأكثر إثارة في السنوات الأخيرة، ففي عام 2024 أطلقت وكالة الفضاء الأمريكيَّة «ناسا» مهمَّة جديدة لاستكشاف المريخ، تهدف إلى فهم بيئة الكوكب بشكل أفضل، وإمكانيَّة وجود الحياة فيه، وبالإضافة إلى ذلك، تشهد تقنيات الروبوتات تطوُّرًا سريعًا؛ ممَّا يساعد في إجراء اكتشافات دقيقة في هذا الكوكب البعيد، وقد تمكَّنت أجهزة الاستشعار على سطح المريخ، من إرسال بيانات مثيرة تتعلَّق بوجود المياه في حالتها السائلة في الماضي؛ ممَّا يعزِّز فرص البحث عن علامات حياة سابقة أو مستقبليَّة.أصبح قطاع الفضاء يشهد تحوُّلًا كبيرًا نحو الاستثمارات التجاريَّة، شركات مثل «سبيس إكس»، و»بلو أوريجين»، تواصل دفع الحدود في مجال السفر الفضائيِّ التجاريِّ، حيث أطلقت «سبيس إكس» عدَّة رحلات إلى محطة الفضاء الدوليَّة (ISS)، مع روَّاد فضاء من القطاع الخاص، هذه التحرُّكات تشير إلى أنَّ الفضاء لم يعدْ مجالًا حكوميًّا بحتًا، بل أصبح قطاعًا يمكن للقطاع الخاص أنْ يسهم بشكل كبير في تطويره.تسعى العديد من الوكالات الفضائية الدولية، إلى تقليل تأثيرات استكشاف الفضاء على البيئة الأرضية، فقد تم تطوير تقنيات جديدة، تهدف إلى استخدام الطاقة المتجددة في المحطات الفضائية، مثل الطاقة الشمسية، والتي تساعد في تقليل تكاليف الطاقة، والتقليل من انبعاثات الكربون في الفضاء، بالإضافة إلى ذلك، يتم البحث في طرق لإعادة استخدام المركبات الفضائية لتقليل النفايات الفضائية.في إطار تعزيز التعاون بين الدول في مجال الفضاء، تعمل العديد من الدول الكُبْرى على تنفيذ مشروعات مشتركة، مثال على ذلك، هو التعاون بين وكالة الفضاء الأوروبيَّة (ESA)، ووكالة ناسا في مشروع «أرتيميس»، الذي يهدف إلى العودة إلى القمر بحلول عام 2025، هذا المشروع يتضمَّن بناء قاعدة دائمة على سطح القمر؛ لاستخدامها كنقطة انطلاق لاستكشاف الفضاء العميق.