نظام كهروضوئي على شكل زهرة دوار الشمس ينتج الضوء والماء

قد يظهر في المستقبل القريب عاكسٌ جديدٌ على شكل طبقٍ مكافئ، قادرٌ على تضخيم الإشعاع الشمسي بمقدار 2000 مرة، مع تنقية الهواء وإنتاج مياهٍ نقية. وقد أعلنت شركة IBM Research، التي تتعاون مع شركة Airlight Energy الخاصة، التي يرتبط عملها بإنتاج وتوفير تقنيات الطاقة الشمسية للإنتاج واسع النطاق، عن الإطلاق الوشيك لهذا الجهاز الفريد.

ويعتمد النظام الجديد على الخلايا الشمسية المبردة بالماء، ونتيجة لذلك يتم تحويل حوالي 80% من الإشعاع الشمسي إلى طاقة.

يُطلق على النظام اسم "الخلايا الكهروضوئية المركزة" (CPV اختصارًا)، وهو يشبه زهرة عباد الشمس العملاقة (يبلغ ارتفاع النظام 10 أمتار). يُنتج النظام 12 كيلوواط من الكهرباء و20 كيلوواط من الحرارة في يوم مشمس، وهو ما يكفي لتلبية احتياجات عدة منازل صغيرة من الطاقة.

يعتمد مبدأ عمل النظام على تركيز الإشعاع الشمسي على عناصر خاصة باستخدام المرايا. تبلغ نقطة وميض الخلايا الشمسية السيليكونية حوالي 1500 ^درجة مئوية، لكن المتخصصين، مستفيدين من خبرتهم في إنشاء الحواسيب الفائقة، حققوا درجة حرارة منخفضة نسبيًا تبلغ حوالي 105 ^درجة مئوية عن طريق تبريد العناصر بالماء.

في أنظمة الطاقة الشمسية المركزة، يتم تغطية المرايا والمستقبلات الكهربائية والعناصر الكهروضوئية بقبة بلاستيكية شفافة تحمي النظام من الظروف الجوية السيئة.

ويجري العمل حالياً على هذه التكنولوجيا، وتخطط شركات التصنيع لإطلاق المبيعات في عام 2017.

كما يشير الخبراء، يُمكن استخدام أنظمة الطاقة الكهروضوئية المركزة ليس فقط في المناطق الحضرية، بل أيضًا في المناطق النائية جغرافيًا. هذا النظام الفريد غير مناسب للتركيب على أسطح المنازل، إذ يبلغ وزنه حوالي 10 أطنان، ومساحته حوالي 47 مترًا ^مربعًا.

يعد هذا النظام مثاليًا كمصدر للطاقة للفنادق والمنتجعات ومراكز التسوق وما إلى ذلك.

ظهرت أنظمة من هذا النوع في أوائل سبعينيات القرن العشرين. في البداية، استخدمت زجاجًا أو عدسات منحنية ساعدت على تركيز ضوء الشمس على مساحة صغيرة من الخلايا الكهروضوئية، مما زاد من كمية الكهرباء المولدة.

تتمتع أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية التقليدية، والتي يتم تركيبها عادة على أسطح المنازل، بكفاءة تصل إلى 20%، ويمكنها في المتوسط زيادة الإشعاع الشمسي بمقدار 500 مرة.

ويتيح التطور الجديد زيادة الإشعاع الشمسي بمقدار 2000 مرة، فيما تصل كفاءته إلى 80%.

نظراً لتركيز أشعة الشمس بأقصى حد على الخلايا الكهروضوئية، يتطلب النظام تبريداً مكثفاً. يُملأ نظام المبرد في المنظومة الكهروضوئية المركزة بالماء، ولا يقتصر دوره على التبريد فحسب، بل يوفر أيضاً الماء الساخن للتدفئة وتكييف الهواء بفضل مبرد الامتصاص.

يمكن لنظام CPV ^{بمساحة 40 مترًا مربعًا إنتاج أكثر من 1300 لتر من المياه يوميًا.}

يزعم المصنعون أن النظام الذي يحتوي على جهاز استقبال بمساحة 1 متر مربع ^قادر على إنتاج 30-40 لترًا من الماء يوميًا، وهو ما سيكون مناسبًا للشرب، في حين تبلغ كمية الكهرباء المنتجة يوميًا 2 كيلو وات/ساعة، وهو ما يقرب من ضعف احتياجات الشخص يوميًا.

وبحسب المُصنِّعين، فإنَّ نظامهم متعدد الألواح قادر على تلبية احتياجات مدينة بأكملها من المياه. ونظرًا لأنَّ المشروع لا يزال في مرحلة تجريبية، فإنَّ الشركة لا تُعلن عن أسعاره، ولكن بما أنَّ النظام مصنوع من موادَّ رخيصة، فقد يكون سعره أقلَّ بخمس مرات من الأنظمة المماثلة.