يشهد الطلب على مصادر الطاقة المحمولة ارتفاعاً مستمراً، ما يزيد الحاجة إلى تقنيات مدمجة وقادرة على توصيل الطاقة وتخزينها. لتلبية هذه الحاجات، اكتشف فريق من العلماء طريقة ذكية لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء.
في العام 2017، طوّر الباحثون في جامعة "تشالمرز" للتكنولوجيا في السويد نظاماً يسمح بجمع الطاقة الشمسية وتخزينها لأكثر من 18 سنة ثم إطلاقها عند الحاجة. تُعرَف هذه التقنية باسم "أنظمة تخزين الطاقة الحرارية الشمسية الجزيئية"، وهي ترتكز على جزيئة جديدة مصنوعة من الكربون والهيدروجين والنيتروجين. هي قادرة على التحوّل إلى إيزومير غني بالطاقة (جزيئة مؤلفة من الذرات نفسها لكن يختلف ترتيبها) عند التعرّض لأشعة الشمس. ثم يمكن تخزين الإيزومير على شكل سائل لاستعمالات مستقبلية خلال الليل أو فصل الشتاء مثلاً.
في السابق، كان الباحثون يستطيعون تحويل الطاقة المخزّنة في نظام تخزين الطاقة الحرارية الشمسية الجزيئية إلى حرارة عبر استعمال مُحفّز له تصميم خاص. لكنهم طوّروا أبحاثهم الآن عبر ربط النظام بمولّد كهربائي حراري رقيق جداً، فنجحوا بهذه الطريقة في تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء. نُشِرت نتائج الدراسة الجديدة في مجلة Cell Reports Physical Science، وجرت بالشراكة مع باحثين من جامعة "شنغهاي تشاوي تونغ" في الصين. يتعمّق هذا البحث في تحليل نظام الطاقة الشمسية ويفصّل طريقة دمجه مع مولّدات كهربائية حرارية لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء.
يهدف هذا البحث الجديد في نهاية المطاف إلى تطوير إلكترونيات ذاتية الشحن عبر استعمال الطاقة الشمسية المخزّنة. يقول المشرف الرئيسي على البحث، كاسبر موث بولسن، وهو أستاذ في قسم الكيمياء والهندسة الكيماوية في جامعة "تشالمرز": "إنها طريقة جديدة بالكامل لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية، وهي تعني أننا نستطيع استخدام هذه الطاقة لإنتاج الكهرباء بغض النظر عن حالة الطقس، أو التوقيت، أو الموسم، أو الموقع الجغرافي. إنه نظام مغلق ويمكن تشغيله من دون إنتاج انبعاثات ثاني أكسيد الكربون".
على صعيد آخر، قد تسهم هذه التقنية أيضاً في إنتاج مصادر طاقة متجددة وخالية من الانبعاثات، فهي متقنة لدرجة أن تسمح اليوم بتخزين الطاقة الشمسية لمدة تصل إلى 18 سنة. في هذه المرحلة، تتطلب التقنية الجديدة أبحاثاً مكثفة وتطويراً مستمراً قبل أن يصبح شحن أجهزتنا التقنية ممكناً بالطاقة الشمسية التي يُخزّنها النظام. يوضح موث بولسن: "بالتعاون مع مختلف الفِرَق البحثية المشارِكة في المشروع، نحن نسعى اليوم إلى تحسين النظام. يجب أن تزيد كمية الكهرباء أو الحرارة التي يستطيع إنتاجها. وحتى لو كان نظام الطاقة يرتكز على مواد أساسية بسيطة، لا بد من تكييفه كي يصبح إنتاجه فاعلاً بما يكفي من حيث الكلفة، ما يسمح بنشره على نطاق أوسع".
