تتراوح كفاءة الألواح الشمسية التجارية -حاليًا- بين 18% و24%، ما يعني أن اللوح الذي تبلغ مساحته مترًا مربعًا يستخلص نحو 180- 240 واط من الطاقة الشمسية المتاحة البالغة 1000 واط/م².
ورغم العناوين الفضفاضة التي تعد بابتكار ألواح يمكنها توليد الكهرباء 1000 مرة عن الألواح التقليدية، فإن الفيزياء تحدّد سقفًا صارمًا للطاقة الممكن توليدها من ضوء الشمس.. فما مدى واقعية هذه الادعاءات؟
يقول المتخصص في الطاقة الشمسية، المهندس ناصر صبر -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)- إن معظم الألواح الشمسية المتوافرة تجاريًا -اليوم- تتمتع بكفاءة تتراوح ما بين 18% و24%.
وقد تصل كفاءتها في بعض النماذج المتقدمة في المختبر تحت ضوء مركز إلى 47% مثل الخلايا متعددة الوصلات (Multi-Junction Solar).
رفع إنتاجية اللوح الشمسي
عرف المهندس ناصر صبر كفاءة الألواح الشمسية بمدى قدرة اللوح على تحويل الطاقة الشمسية الساقطة على سطحه إلى طاقة كهربائية.
وأضاف أن الحد الأقصى للطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح الأرض -وبالتالي إلى سطح اللوح الشمسي- يساوي نحو 1000 واط لكل متر مربع في الظروف المثالية (وقت الظهيرة في يوم صافٍ).
وقال إن هذا يعني أن لوحًا شمسيًا مساحته متر مربع وكفاءته 100% يستطيع فقط إنتاج 1000 واط خلال مدة الظهيرة وفي يوم صافٍ، ولكن في الواقع أقصى كفاءة للوح شمسي متوافر تجاريًا لا تتجاوز -حاليًا- 24%.
وتابع: "بحسابات سريعة نستطيع استنتاج أن قدرة لوح شمسي كفاءته 24% ومساحته 2.5 مترًا مربعًا تبلغ نحو 600 واط؛ أي 240 واط لكل متر مربع فقط من إجمالي 1000 واط لكل متر مربع متوافرة على سطح الأرض".
وتابع أن الادعاء بأن هناك إمكانًا لصناعة ألواح شمسية أقوى 1000 مرة من الألواح المتداولة هو ضرب من الخيال وأمر مستحيل فيزيائيًا.
واستطرد قائلًا: "إن أقوى 1000 مرة تعني إنتاج 1000 ضعف من كمية الكهرباء المُنتجة من مساحة اللوح نفسها، وتحت ضوء الشمس نفسه؛ لذا فالأمر يتطلّب توفير 1000 ضعف الطاقة لكل متر مربع، وهذا أكثر بكثير من الطاقة الشمسية المتوافرة على سطح الأرض للمتر المربع الواحد".
مضاعفة الطاقة الشمسية
أوضح صبر -خلال تصريحاته إلى منصة الطاقة المتخصصة- أن التغلّب على إشكالية محدودية كمية الطاقة الشمسية المتوافرة على سطح الأرض يتطلّب أن يكون اللوح أصغر في المساحة بمقدار 1000 ضعف، على أن ينتج كمية الطاقة نفسها التي ينتجها لوح تقليدي عادي تحت ضوء الشمس نفسه، كي نقول عنه إنه أقوى 1000 مرة.
فإذا كان لوح مساحته 2.5 مترًا مربعًا ينتج 600 واط في الظروف المعيارية، فإن لوحًا أقوى 1000 مرة يجب ألا تتجاوز مساحته 0.0025 مترًا مربعًا، على أن يُنتج كمية الطاقة نفسها تحت الظروف المعيارية نفسها، ومن هنا تتبيّن مرة أخرى فداحة الأمر فيزيائيًا.
ولفت صبر إلى أنه للحصول على لوح شمسي أقوى 1000 ضعف نحتاج إلى أمرَيْن: أولاً ضوء شمس أقوى 1000 مرة، وهذا غير ممكن طبيعيًا، وثانيًا اختراق علمي هائل مثل إمكان تركيز الضوء بصورة اصطناعية على اللوح الشمسي لمضاعفة كمية الطاقة الساقطة عليه إلى 1000 ضعف، أو التوصل إلى تقنية خارقة تدخل في صناعة الألواح الشمسية، مشيرًا إلى أن كلا الأمرين ما يزال في نطاق الخيال العلمي حاليًا.
وأكد صبر أن زيادة قدرة الألواح الشمسية بمقدار 1000 مرة مستحيلة وفقًا لقوانين الفيزياء، متوقعًا أن تشهد الألواح الشمسية تحسينات كبيرة في الكفاءة خلال العقود المقبلة؛ بحيث يزيد إنتاجها بمقدار 2-3 مرات.
وأشار إلى وجود بعض المجالات الواعدة مثل الخلايا الشمسية متعددة الوصلات، التي تُستعمل في الفضاء حاليًا، وكذلك خلايا البيروفسكايت التي تُعد أرخص ثمناً وأسهل تصنيعًا وأكثر كفاءة نظريًا.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضًا..
