تحديث ألواح شمسية لتسخين المياه وتوليد الكهرباء

قام باحثون من جامعة دبلن سيتي في أيرلندا بتطوير تصميمًا جديدًا لألواح شمسية كهروضوئية (بي فيتي) بقدرة 170 واط، استنادًا إلى خزان مياه يوفر تبريدًا للوح الشمسي، ويُنتج الكهرباء ويسخّن المياه للاستعمال المنزلي، وذلك ضمن جهود الاستفادة من مصادر الطاقة المتجددة في المنازل والشركات والأماكن الخاصة.

وتتصل وحدة الطاقة الشمسية حرارية المقترَحة -القادرة على خفض درجة حرارة الوحدة الكهروضوئية بشكل  كبير خلال تسخين المياه- بخزان مياه موضوع في الجزء الخلفي من الوحدة الكهروضوئية نفسها،حسب تقرير اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

وألمح الباحثون إلى أنه "عمومًا، تُستعمَل السخانات التي تعمل بالغاز على نطاق واسع في باكستان لتسخين المياه للاستعمال اليومي، موضحين أنه في السنوات القليلة الماضية، أصبحت مشكلة انقطاع إمدادات الغاز في باكستان بسبب إنتاج الماء الساخن في الشتاء أمرًا بالغ الأهمية،" وفقًا لما نشرته مجلة بيفي ماغازين (pv-magazine) في يونيو الجاري.

وأوضحوا أن وحدة ألواح شمسية مثل هذه يمكن أن تمثّل حلًا محايدًا كربونيًا لتزويد الماء الساخن، إذ تُنقل المياه من الخزّان العلوي، عن طريق الجاذبية، ثم تُسَخَّن في السخانات من أجل استعمالها في المنازل".

يتكون النظام المبتكر من ألواح شمسية بقدرة 170 واط متصلة بخزان مياه موضوع في الجزء الخلفي من الوحدة الكهروضوئية نفسها. ويبلغ حجم الخزان 150 سم × 66 سم × 4 سم، وهو مصنوع من الخشب المغلّف بصفائح الألمنيوم لتجنّب تلف الخشب بسبب الماء.

وصرحت مجموعة الباحثين، إن خزّان المياه المتصل بألواح طاقة كهروضوئية يمثّل خيارًا جذابًا لتحسين الأداء العام للألواح الكهروضوئية، إذ يعمل وعاء التخزين بصفة سخان نموذجي يعمل بالغاز ويستَعمَل لإنتاج الماء الساخن للاستعمال المنزلي.

وكشف العلماء من جامعة دبلن سيتي في أيرلندا: "أن دارة الوحدة الكهروضوئية محمية بحشوة إحكام مطاطية لتجنّب ملامسة الماء".

وكشفوا أنه "تم تضمين رأسين، أحدهما للمدخل والآخر للمنفذ، وثُبِّتَتْ 5 قضبان فولاذية في الجزء الخلفي من الصفيحة الخشبية من أجل دعم الهيكل".

وقارن العلماء أداء وحدة الطاقة الشمسية الحرارية بأداء اللوحة الكهروضوئية المرجعية دون وعاء تخزينالمياه.

وتثبتوا من أن لوح الطاقة الشمسية الحرارية يضمن نقلًا عاليًا للحرارة بين سطح الكهروضوئية والخزان،ومن ثم يكون قادرًا على خفض درجة حرارة التشغيل للوحدة الكهروضوئية بشكل كبير، وفق المعلومات التيرصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

إنتاجية أعلى من الكهرباء

ووفق حسابات المجموعة، كان للّوح الشمسي الحراري إنتاجية كهرباء أعلى بنسبة 19% من نظيرهالكهروضوئي البحت.

وأعلنوا"كانت وحدة الطاقة الشمسية الحرارية الهجينة قادرة على إنتاج الماء الساخن الذي كان بمثابة ميزةإضافية،" وفقًا لما نشرته مجلة بي في ماغازين (pv-magazine) في يونيو/حزيران الجاري.

وقال الباحثون أن لوح الطاقة الشمسية الحرارية يستعمل نحو 50.04% من الإشعاع الشمسي الوارد،بينما يستعمل لوح الطاقة الشمسية 11.4% فقط.

واستنتجوا أنه يمكن استعمال وحدة الطاقة الشمسية الحرارية الهجينة بشكل فعال لإنتاج كل من الكهرباءوالماء الساخن من نظام واحد.

فيما قدّم الباحثون النظام في بحث بعنوان "تحليل الطاقة والجهد لوحدة حرارية كهروضوئية هجينة"،نُشر مؤخرًا بمجلة "دراسات الحالة في الهندسة الحرارية".

وأجرت مجموعة بحثية دولية بإشراف إمبريال كوليدج لندن مؤخرًا مراجعة شاملة لجميع تصميمات الأنظمة الكهروضوئية الحرارية، التي تمّ تطويرها حتى الآن، على مستوى البحث والصناعة.