قل وداعاً للألواح الشمسية: شركة أميركية تبتكر كرات صغيرة لتوليد الكهرباء دون انقطاع

ملخص

المشكلة: تُعدّ الطاقة الشمسية من أفضل وسائل توليد الطاقة النظيفة والمتجددة، لكن الألواح الشمسية تواجه بعض العقبات. 

السبب: من هذه العقبات حجم الألواح الكبير، وعدم القدرة على تحريكها لمواجهة الشمس في أوقات النهار المختلفة، بالإضافة إلى عدم قدرتها على العمل في مختلف الظروف الجوية، علاوة على مشكلات البطارية. 

الحل: لتجاوز هذه العقبات، ابتكرت شركة "ويفيا" (WAVJA) الأميركية كرات صغيرة تولّد الطاقة الكهربائية عند تعرّضها لضوء الشمس أو الضوء الاصطناعي بطريقة أفضل من الألواح الشمسية التقليدية بـ 60 مرة على مدار 24 ساعة، وتعمل في مختلف الظروف الجوية، وتشغّل عدداً كبيراً من الأجهزة، بدءاً من شحن الهواتف المحمولة وصولاً إلى المركبات الكهربائية.

ابتكرت شركة "ويفيا" (WAVJA) الأميركية التابعة لشركة سولميت (Solmet)، كرات صغيرة تولّد الطاقة الكهربائية عند تعرّضها لضوء الشمس أو الضوء الاصطناعي بطريقة أكثر كفاءة من الألواح الشمسية التقليدية بـ 60 مرة، وتعمل في مختلف الظروف الجوية. 

كرات صغيرة تولّد الطاقة الكهربائية عند تعرّضها للضوء

ابتكر سان تشنغ رئيس مجلس الإدارة ومؤسس شركة ويفيا، كرات يبلغ قطرها نحو 6 سنتيمترات، تلتقط ضوء الشمس أو الضوء الاصطناعي -مثل مصابيح الليد LED- وتحوّله إلى طاقة كهربائية. يعتمد عملها على نظام يُسمَّى "نظام طاقة الفوتون"، وتتكون من طبقات متعددة من المواد المتطورة التي تلتقط كمية كبيرة من الإضاءة من زوايا مختلفة، وتحوّلها بعد ذلك إلى كهرباء باستخدام وحدة موصلة من السيليكون. تغذّي الكرات البطارية المُرفقة، والتي يمكن توصيلها بالنظام بطرق مختلفة مقارنة بالألواح الشمسية. 

يمكن استخدام الكرات لتوليد الطاقة في الهواء الطلق وفي الأماكن المغلقة وحسب الطلب، إذ يزوّد النظام أجهزة وآلات مختلفة بالطاقة، بدءاً من الأجهزة الصغيرة والقليلة الاستهلاك للطاقة مثل شحن الأجهزة اللوحية والهواتف المحمولة، وصولاً إلى الشاحنات الكبيرة والمركبات الكهربائية والطائرات المسيّرة المُستَخدمة في مجالات مختلفة، بالإضافة إلى توفير الطاقة للمباني السكنية والمراكز التجارية والمصانع والمرافق المختلفة مدة طويلة دون الحاجة إلى إعادة الشحن. 

دفع الطقس المتطرف الناجم عن ارتفاع درجة حرارة الكوكب، وحرائق الغابات، والكوارث الأخرى، بالشركة المصنّعة نحو ابتكار هذا النوع من الكرات المولّدة للطاقة، مع وضع ضمان عدم تلويث البيئة هدفاً لها. لذلك، صنعت الشركة الكرات من مواد قابلة لإعادة التدوير، وبذلك تُعدُّ مصدراً جديداً للطاقة النظيفة.

تقول الشركة المصنّعة إن الجيل الثالث من نظام طاقة الفوتون هو نموذج يمكن إنتاجه بكميات كبيرة ويبلغ حجمه 20 × 20 سم، ويتكوّن من تسع كرات طاقة ضوئية قطرها 6 سم، مع الإشارة إلى أن المركبة الكهربائية تتطلب حزمة من 20 كرة.

اقرأ أيضاً: ابتكار جديد في مجال الطاقة الشمسية قد يتيح توليد الكهرباء من الملابس

الكرات الصغيرة تتفوّق على الألواح الشمسية التقليدية 

عند استخدام النظام بشكلٍ صحيح، تتوقع الشركة أن يوفّر كفاءة في إنتاج الطاقة تعادل 60 ضعفاً من كفاءة الألواح الشمسية الحالية، مع العمل على نحو مستمر على مدار 24 ساعة، وذلك في مختلف الظروف الجوية، سواء في الأيام المشمسة أو الغائمة أو الممطرة أو المثلجة. 

تتحمل الكرات درجات الحرارة العالية والمنخفضة بسبب تصميمها الهيكلي الفريد والمواد المستخدمة في طلائها، مقارنة بألواح الطاقة الشمسية التقليدية التي تتأثر كفاءتها عندما تتجاوز الحرارة 28 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، تتجاوز الكرات تحديات تركيب الألواح بحيث تواجه الإشعاع الشمسي.

أمّا عن البطارية، فالكرات مصممة بصورة مستقلة عن البطارية، وتستخدم خلايا وقود صغيرة يمكن تخزينها بأمان في المساحات الداخلية أو الخارجية. ومن ناحية الحجم، فإن الكرات أصغر من ألواح الطاقة الشمسية بـ 30 مرة.

يضخّم النظام خروج الطاقة بمقدار 20 مرة مقارنة بالألواح الشمسية التقليدية، ويجري اختباره وتطويره للوصول إلى ما يصل إلى 100 مرة. 

اقرأ أيضاً: كيف تتحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية بوجود منظومة الطاقة الشمسية؟

تطبيقات نظام طاقة الفوتون المختلفة

يعمل الخبراء في شركة ويفيا على استخدام نظام الكرات الضوئية في تطبيقات مختلفة. المشروع الأول لهم هو نظام إمداد بالطاقة في حالات الطوارئ، وهو بحجم حقيبة سفر تقريباً، يتكوّن من نظام كرات متعدد المجموعات، وتحتوي القاعدة على عجلات تسهّل نقله من مكانٍ إلى آخر، ويوفّر الكهرباء اللازمة لأسرة كاملة في المناطق التي لا تتوفر فيها الطاقة، أو يمكن استخدامها أيضاً في المستشفيات والمدارس والمرافق العامة ووسائل النقل والمباني المكتبية والمصانع وتطبيقات الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات وغيرها. 

بدأت ويفيا العمل أيضاً مع مختلف الشركات العاملة في مشاريع الطاقة الخضراء المختلفة، مثل مركبات النقل للخدمات اللوجستية، للمساعدة على تقليل تكاليف النقل، إذ يمكن تركيب نظام طاقة الفوتون في منطقة غطاء المحرك وتوصيله بخلية الوقود في المركبات الكهربائية والمركبات الهجينة. يؤدي ذلك إلى زيادة المسافات التي يمكن قطعها قبل تزويد المركبة بالطاقة، ويقلل من انبعاثات الكربون والتلوث.

وفي مشروع آخر، تعاونت ويفيا مع شركة إنشاءات لتثبيت النظام مع نباتات مختارة في الجزء العلوي من المباني لخلق بيئة هوائية، ما يضمن تزويد المبنى بالطاقة الكافية بصورة مستقلة، مع تقليل الضرر الناجم عن الإشعاع الحراري. 

علاوة على ذلك، يخطط الخبراء في ويفيا حالياً لتثبيت النظام على طائرات مسيّرة مزودة بمعدات إطفاء الحرائق، لتتمكن الطائرات من مكافحة الحرائق عبر ذهابها في دوريات مدة طويلة، وإطفاء الحرائق في أسرع وقتٍ ممكن. 

ويخططون أيضاً لتصميم سفن تعمل بنظام طاقة الفوتون للتعامل مع الملوثات في البحر.