كيف تؤثر جودة المياه واتجاه الألواح الشمسية على إنتاج الهيدروجين الأخضر؟

هل يمكن أن تُحدث زاوية ميل اللوح الشمسي أو نوعية المياه المستخدمة فرقًا حقيقيًا في كفاءة إنتاج الهيدروجين الأخضر؟ هذا هو السؤال الذي حاول فريق بحثي من جامعة قابس في تونس الإجابة عنه، عبر تصميم نظام لإنتاج الهيدروجين يعمل بالطاقة الشمسية، واختبار تأثير جودة المياه واتجاه الألواح الشمسية على معدلات الإنتاج.

تجارب على أرض الواقع في مدينة قابس

أُجريت التجارب خلال أربعة أيام صيفية في عام 2023، باستخدام لوح شمسي بولي كريستالين بقدرة 265 واط وكفاءة تبلغ 16%. النظام تضمن خلية تحليل كهربائي من نوع PEM (Proton Exchange Membrane)  تم تزويدها بجهد مضبوط عبر منظم خاص.

زاوية الميل المتغيّرة تحدث فرقًا كبيرًا

تمت مقارنة إعدادين مختلفين: الأول بلوح شمسي ثابت بزاوية مثالية تبلغ 34° حسب موقع قابس، والثاني بلوح قابل للتعديل يدويًا لمتابعة حركة الشمس. النتائج كانت واضحة:

• اللوح المتحرّك حسّن إنتاج الهيدروجين بنسبة تفوق 45% عند استخدام مياه مقطّرة مقارنة باللوح الثابت.
• وبلغت كفاءة النظام باستخدام مياه مقطّرة بين 45%  و65%، في حين تراوحت بين 32%  و62% عند استخدام مياه منزوعة المعادن.
• أما عند استخدام اللوح الثابت، فتراوحت الكفاءة بين 8%  و55% لمياه منزوعة المعادن، وبين 9% و61% للمياه المقطرة.

جودة المياه… سلاح ذو حدّين

يشير الباحثون إلى أن المياه المقطّرة، رغم تفوقها في تحسين الإنتاج بفضل انخفاض الشوائب، إلا أن لها أثرًا بيئيًا أكبر نتيجة كثافة الطاقة المطلوبة في عملية التقطير. هذا العامل قد يؤثر على الجدوى الاقتصادية في المشاريع الواسعة النطاق وطويلة الأمد.

مصدر الدراسة

تم نشر نتائج هذه الدراسة في مقال علمي بعنوان:
“Experimental assessment of the effects of water quality and PV panel orientation on green hydrogen production”
في مجلة International Journal of Thermofluids، وقدّمها فريق من الباحثين بجامعة قابس، مؤكدين أهمية التوازن بين التصميم التقني والخيار البيئي لتحسين أداء أنظمة الهيدروجين الأخضر.

للطلاع على الدراسة كاملةً من هنا