اختراق مثير في مجال الطاقة الشمسية .. يمكن تخزين الطاقة في بطاريات مستدامة لا تسخن بشكل زائد

يعد تخزين الطاقة الشمسية جزءًا أساسيًا من لغز الطاقة النظيفة، من المتوقع أن يقوم العالم بتثبيت ما يقرب من 600 جيجاوات من الطاقة الشمسية هذا العام – أي ما يزيد بنسبة 29 %  عن العام الماضي حتى بعد النمو غير المسبوق في عام 2023.

التأكد من إمكانية تخزين الطاقة الشمسية هو أمر أساسي لرفع الطاقة المتجددة إلى المستوى التالي، وفقًا لمؤسسة “إمبر” البحثية البريطانية.

ولكن – من بين التحديات الأخرى – العديد من البطاريات مصنوعة من مواد غير مستدامة، وتميل إلى ارتفاع درجة حرارتها.

وفي تطور “مثير للغاية”، تمكن باحثون في مدرسة برشلونة الشرقية للهندسة (EEBE) من معالجة كلتا المشكلتين بجهاز هجين فريد من نوعه.

يقول الباحث الرئيسي البروفيسور كاسبر موث بولسن لـ Euronews Green: “أنا متحمس للغاية بشأن هذا الأمر لأننا نظهر أنه من الممكن زيادة الكفاءة وإضافة التخزين إلى أنظمة الطاقة الكهروضوئية”.

كيف تعمل تقنية تخزين الطاقة الشمسية الجديدة؟

يجمع الجهاز بين خلية شمسية سيليكونية ونظام تخزين يسمى MOST، وهو اختصار لأنظمة تخزين الطاقة الشمسية الحرارية الجزيئية.

أثناء عمله في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في جوتنبرج، استخدم موث بولسن نموذج MOST لإظهار أن الطاقة الشمسية يمكن تخزينها لمدة 18 عامًا .

تعتمد هذه التقنية على جزيء مصمم خصيصًا من الكربون والهيدروجين والنيتروجين والذي يتغير شكله عند ملامسته لأشعة الشمس.

وهذه عناصر مشتركة – توفر بديلاً للتقنيات الأخرى التي تعتمد على مواد نادرة مثل الليثيوم.

عندما يسلط الضوء فوق البنفسجي عليها، تخضع الجزيئات العضوية لتحول كيميائي وتخزن الطاقة لاستخدامها لاحقًا.

الميزة الفريدة للنظام هي أن الجزيئات توفر أيضًا التبريد في الخلية الكهروضوئية من خلال العمل كمرشح بصري، وحجب الفوتونات (جزيئات الضوء) التي من شأنها أن تسبب عادة التسخين.

ومن غير المستغرب أن تعمل أنظمة البطاريات بكفاءة أكبر عندما لا تسخن كثيرًا.

وفي هذه الحالة، نجحت الاختبارات المعملية في تحقيق كفاءة تخزين طاقة قياسية بلغت 2.3% للطاقة الشمسية الحرارية الجزيئية (ارتفاعاً من 1.1% المعتادة).

وقد حقق الجزء الثاني من الجهاز، وهو الجزء الكهروضوئي – الذي يحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء – مكاسب في الكفاءة أيضًا بفضل التأثير التبريدي لنظام MOST.

كيف يمكن استخدام هذه البطارية الشمسية وما هو التالي؟

ويقول موث بولسن: “مع المزيد من التطوير، قد يكون من الممكن تطوير هذه التكنولوجيا كتحديث لتركيبات الخلايا الشمسية الحالية”.

بعد هذا العرض التجريبي الناجح على نطاق المختبر، والذي تم تفصيله في مجلة Joule ، أصبح لدى الباحثين الآن بعض الأعمال الهندسية التي يتعين عليهم تنفيذها لجعل هذه التقنية قوية للاستخدام على المدى الطويل، كما يحتاجون أيضًا إلى تحسين إنتاج المواد لخفض السعر.

ويضيف قائلاً: “يتم تصنيع الأنظمة حاليًا في مختبرات الجامعات، وفي نهاية المطاف نحتاج إلى العمل مع الشركاء على نطاق واسع”.

ورغم أن اختراعهم الهجين ما زال في مرحلة مبكرة، فإنه يأمل أن يساعدنا قريبا في تقليل اعتمادنا على الوقود الأحفوري، وتقليل التأثير البيئي للبطاريات الأخرى.