دراسة جدوى الخلايا الشمسية للاستخدام الليلي

غالبا ما يستخدم الناس الألواح الشمسية لامتصاص الطاقة النظيفة (الطاقة الشمسية) ، ولكن لديها أيضا بعض القيود. تمتص الألواح الشمسية بشكل أفضل في بيئات الشمس المشمسة والمباشرة ، في حين أن الطقس الغائم والممطر يمكن أن يحد من كفاءة الطاقة. في الوقت الحالي ، لا يمكن أن يستمر في العمل عندما يسقط الليل ولا يوجد ضوء مباشر أو غير مباشر.

حقق فريق من الباحثين من كلية الهندسة الكهروضوئية والطاقة المتجددة في جامعة نيو ساوث ويلز في سيدني ومركز أبحاث الجامعة اختراقا رئيسيا في تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء التي ستمكن من تطوير الألواح الشمسية التي تعمل ليلا.

اختبر الباحثون بنجاح جهاز الصمام الثنائي الإشعاعي الحراري الذي يحول حرارة الأشعة تحت الحمراء إلى كهرباء. ويقول الباحثون إن تقنية الصمام الثنائي الإشعاعي الحراري هذه تشبه تلك المستخدمة في نظارات الرؤية الليلية.

في أواخر القرن 18th وأوائل القرن 19th ، تم اكتشاف أن كفاءة المحرك البخاري تعتمد على اختلاف درجة الحرارة عبر المحرك ، وولدت الديناميكا الحرارية ، كما قال نيكولاس إكينز داوكس ، الباحث الرئيسي في مركز الأبحاث ، في مقابلة صحفية. وينطبق المبدأ نفسه على الطاقة الشمسية، حيث توفر الشمس مصدرا للحرارة، وتعمل الألواح الشمسية الباردة نسبيا على سطح الأرض كممتص للبرودة بحيث يمكن إنتاج الكهرباء.

ومع ذلك ، إذا انبعثت الأشعة تحت الحمراء من الأرض إلى الفضاء الخارجي ، فإن الأرض عبارة عن جرم سماوي دافئ نسبيا ، ويكون الفضاء باردا للغاية. استنادا إلى نفس المبادئ الديناميكية الحرارية ، يمكن لهذا أيضا تسخير الفرق في درجة الحرارة لتوليد الكهرباء ، وإرسال ضوء الأشعة تحت الحمراء إلى الفضاء.

حاليا ، الطاقة التي تنتجها معدات الاختبار صغيرة جدا ، حوالي 0.001 ٪ ، مقارنة بكفاءة الطاقة في الألواح الشمسية. لكنه يبشر بالخير لتطوير الألواح الشمسية التي يمكن استخدامها في الليل في المستقبل. ويجري الفريق حاليا أبحاثا على نطاق واسع ويسعى إلى إقامة شراكات في هذا المجال.

وقال دوكس: "نعتقد عادة أن الضوء يستهلك أيضا كمية معينة من الطاقة عندما ينبعث منه ، ولكن يمكننا إصدار الضوء بطاقة مشعة في الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء المتوسطة ، وقد ثبت أن هذه الطريقة لديها القدرة على استخراج الكهرباء بنجاح". لا يكفي صنع أجهزة الصمام الثنائي المشع بالحرارة في كل منزل ، لكننا أثبتنا جدوى هذا النهج ، ونأمل أن يتم إحراز المزيد من التقدم في السنوات القادمة.

كما يدعم العديد من العلماء بشدة تطوير ألواح شمسية 24/7 ، وهو احتمال استكشفه لأول مرة الباحث النرويجي رون ستراندبرغ. حاليا، يستكشف الباحثون في جامعة ستانفورد أيضا طرقا لتسخير الطاقة الحرارية في الظلام.