ابتكار مغربي: ألواح شمسية مصممة للصحراء تحقق أداءً أفضل وتحسناً في الكفاءة

كشف فريق من الباحثين في المغرب عن ابتكار جديد في مجال الطاقة الشمسية، يتمثل في تصميم ألواح شمسية مخصصة لبيئات الصحراء القاسية. نجح هذا الفريق بقيادة علماء من جامعة محمد الأول في تطوير نموذج أولي لألواح شمسية أطلق عليها اسم “Desert Module”، والتي حققت تحسنًا بنسبة 5.8%  في نسبة الأداء، وزيادة في الكفاءة بنسبة 1.95%، إضافة إلى تقليل حساسية درجة الحرارة بنسبة 0.85%  مقارنة بالألواح القياسية.

تصميم مبتكر لمواجهة تحديات الصحراء

في بيئات الصحراء القاسية، حيث الحرارة الشديدة والرياح المحملة بالغبار، تتعرض الألواح الشمسية التقليدية للعديد من التحديات التي تؤثر على كفاءتها واستدامتها. وفقًا لما ذكره أحمد العلوي مروني، قائد المشروع والباحث الرئيسي، فإن أكبر التحديات التي واجهتهم كانت في اختيار التكوين المثالي لبناء هذا اللوح الشمسي.

أُسست مواد التصميم على أبحاث سابقة حول أسباب التدهور الرئيسية للتقنيات الكهروضوئية تحت ظروف الصحراء، كما استندت الدراسة إلى مراجعة الأدبيات العلمية لتحديد الأسباب الشائعة للفشل في المناطق الحارة والجافة.

تم اختيار خلايا PERC  أحادية البلورة المقسومة إلى نصفين والمعتمدة على 120  خلية، نظرًا لتحملها العالي لنقاط الحرارة والبقع الساخنة والتظليل الجزئي الناتج عن تراكم الغبار، كما أنها تتيح سهولة التعامل معها خلال عملية التصفيح.

تحسين الأداء والاستدامة

لتعزيز كفاءة اللوح، تم استخدام زجاج شمسي بسمك 3.2 مم مع طلاء مضاد للانعكاس للغطاء الأمامي، بالإضافة إلى طبقة خلفية “عالية الأداء” مصنوعة من شركة Féron Solar  الألمانية. وتم اختيار مواد التغليف من البولي أوليفين لمقاومتها واستقرارها العاليين أمام الأشعة فوق البنفسجية الشديدة.

صرح مروني: “يُحسن هذا التكوين من أداء الألواح، ويزيد من مقاومتها لتراكم الأوساخ، ويظهر متانة كبيرة ضد التآكل. كما يتيح استخدام طرق التنظيف الجاف، مما يساهم في الحفاظ على المياه وتقليل تكاليف التشغيل والصيانة.”

الاختبارات والتقييمات الميدانية

تم اختبار الألواح الشمسية لمدة ثمانية أشهر في موقع شبه جاف بمدينة بنكيرير، حيث تلقت الألواح إشعاعًا شمسيًا يوميًا يتراوح بين 5.85 kWh/m²  و6.56 kWh/m²  وبعد إجراء الاختبارات في الداخل للتأكد من خلو الألواح من أي عيوب في التصنيع باستخدام اختبارات الفلاش والتحليل الكهروضوئي (IEC 60904)، أظهرت النتائج أن اللوح الجديد يمكنه تقليل حساسية درجة الحرارة بنسبة 0.85%  وتحسين نسبة الأداء بنسبة 5.8%  مقارنةً بالألواح التقليدية.

جدوى اقتصادية وتحسين في تكلفة الكهرباء

بجانب الأداء الفني المتفوق، أوضحت الدراسة أن ألواح Desert Module تقدم خفضاً في تكلفة الكهرباء المستوية (LCOE) بنسبة 4.44%  مقارنةً بالألواح التقليدية، مما يجعلها خيارًا أكثر جدوى اقتصاديًا في توليد الطاقة على نطاق واسع في البيئات الصحراوية.

تم نشر هذه الدراسة في مجلة الطاقة التطبيقية تحت عنوان “Innovative design and field performance evaluation of a desert-adapted PV module”، وشارك في الدراسة أيضًا فريق من جامعة محمد السادس متعددة التخصصات في المغرب.

مستقبل الاستثمار في الطاقة الشمسية بالصحراء

علق مروني على النتائج قائلاً: “إن تطوير ألواح شمسية مصممة خصيصًا لبيئات الصحراء قد يزيد من مدة الضمان ويحفز المستثمرين والحكومة على الاستثمار في محطات الطاقة الشمسية الكبيرة، لا سيما في الصحراء المغربية.” وأضاف أن تقييم متانة وطول عمر الألواح المطورة سيسهم في زيادة جدواها الاقتصادية، ويفتح الباب أمام استثمارات أوسع في مجال الطاقة المتجددة في المناطق الصحراوية.