ما تزال قضية رفع كفاءة ألواح الطاقة الشمسية تتصدر اهتمامات الباحثين في هذا القطاع، في ظل التوسع بمصادر الطاقة المتجددة، والتوجه العالمي نحو خفض الانبعاثات الكربونية.

وفي هذا الإطار، توصّل الطالب بكلية هندسة البيئة والطاقة المتجددة بالجامعة البريطانية في القاهرة مازن عبدالجواد في مشروع تخرُّجه إلى تصميم نظام -اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)- لتتبُّع الأشعة الشمسية وتعديل اتجاه الألواح لزيادة قدراتها الإنتاجية.

وأوضح الطالب المصري أن زيادة أهمية الشمس بمثابة مصدر للطاقة المتجددة خلال الأعوام الأخيرة قد دفعه إلى التفكير في ابتكار تقنية لتحقيق أقصى استفادة من طاقتها.

ولفت إلى أن هذه التقنية تأتي في إطار الجهود المصرية المبذولة للحدّ من الاعتماد على الوقود الأحفوري، والتخفيف من آثار تغير المناخ.

زيادة الإنتاج

يقول الطالب مازن عبدالجواد -في تصريحات إلى منصة الطاقة المتخصصة-، إن تطوير أنظمة تتبُّع الشمس يُعدّ أحد الأساليب المبتكرة لرفع كفاءة ألواح الطاقة الشمسية وتحسين إنتاجها.

وأضاف أن هذه الأنظمة تعمل على تعديل اتجاه الألواح الشمسية تلقائيًا لتتبُّع مسار الشمس على مدار اليوم؛ ما يضمن تعرُّضها لأشعة الشمس المثلى، ومن ثم توليد أقصى إنتاج من الطاقة.

وتابع أن مشروعه البحثي لتصميم نظام تتبُّع شمسي يتكون من آردوينو (لوح تحكم إلكتروني يُبرمج عن طريق الحاسوب)، ومستشعرين مقاومين للضوء (LDR)، ومحرك سيرفو (جهاز إلكتروميكانيكي يوفر عزم الدوران والسرعة)، ومجموعة من الأسلاك.

واستطرد قائلًا، إن المشروع يهدف إلى إنشاء آلية بسيطة وفاعلة يمكنها تعديل اتجاه اللوح الشمسي تلقائيًا لمواجهة الشمس، ومن ثم زيادة إنتاج الطاقة الكهربائية.

آلية العمل

تعتمد آلية عمل المشروع على عمل متحكم الآردوينو بمثابة دماغ النظام ومعالجة البيانات من المستشعرين المقاومين للضوء (LDR)، والتحكم في محرك السيرفو.

وأوضح الباحث المصري أن مستشعرَي (LDR) عبارة عن مقاومَين حساسَين للضوء، تتغير مقاومتهما بناءً على كمية الضوء التي يتلقّيانها.

وعند وضع المستشعرّين على الجانبين المتقابلين من اللوح الشمسي، كان من الممكن تحديد موقع الشمس بالنسبة للّوح.

وكلما اكتشف مستشعر (LDR) عدم توازن في شدة الضوء، فإن الآردوينو يحسب التعديل اللازم ويرسل إشارة إلى محرك السيرفو، الذي يحرّك بدوره اللوح الشمسي لمواجهة الإشعاع الشمسي.

ولفت مازن عبدالجواد -خلال تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- إلى أنه وَصَّل الجهاز بهيكل تركيب اللوح الشمسي؛ ما سمح له بالاستدارة أفقيًا.

وأشار إلى أنه من خلال التحكم الدقيق في موضع محرك السيرفو بناءً على قراءات مستشعري (LDR)، يمكن توجيه اللوح الشمسي لمواجهة الشمس مباشرة.

تعديل اتجاه اللوح الشمسي

قال الباحث المصري، إن أسلاك النظام كانت عنصرًا أساسيًا في المشروع، مشيرًا إلى أنه قد وصّل مستشعرَي (LDR) بمدخلات تناظرية على الآردوينو؛ ما سمح للمتحكم بقياس كمية الضوء التي يتلقّيانها.

وأضاف أنه وصّل -كذلك- محرك السيرفو بمنفذ إخراج رقمي على الآردوينو، الذي وفّر الطاقة اللازمة وإشارات التحكم.

بالإضافة إلى ذلك، ربط الباحث المكونات المختلفة باستعمال أسلاك توصيل لضمان الاتصال وسلامة الأداء.

وتابع عبدالجواد أنه بعد تجميع النظام وكتابة الكود المناسب، أجرى العديد من الاختبارات لتقييم أدائه.

واستطرد قائلًا، إنه تحت ظروف مختلفة، نجح نظام تتبُّع الشمس في تعديل اتجاه اللوح الشمسي لتتبُّع مسار حركة الشمس، واكتشف مستشعرا (LDR) موقع الشمس بدقّة، في حين استجاب محرك السيرفو بسرعة لأوامر الآردوينو.

ونتيجة لذلك، تمكّن اللوح الشمسي من الحفاظ على التعرُّض الأمثل لأشعة الشمس؛ ما أدى إلى زيادة الكهرباء المولدة.

وأكد الباحث المصري أنه على الرغم من أن نظام تتبُّع الشمس بدأ بمثابة مشروع بسيط نسبيًا، فإنه أظهرَ إمكان استعمال المكونات المتاحة بسهولة ومهارات البرمجة الأساسية لإنشاء أجهزة عملية ومفيدة للاستعمال على نطاق واسع.

وأوضح أنه من خلال فهم مبادئ الطاقة الشمسية والإلكترونيات والميكانيكا، يمكن الخوض في مشروعات أكبر تعتمد على أنظمة تتبُّع الشمس، للإسهام في مستقبل أكثر استدامة.

موضوعات متعلقة..

اقرأ أيضًا..