يساعد طلاء كاوست الشمسي الألواح الشمسية على تنظيف نفسها ذاتيًا مع استخلاص الرطوبة من الهواء في الوقت نفسه. وتوصل باحثون في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية إلى هذا الابتكار لمواجهة تراكم الغبار على أنظمة الطاقة. وبناءً على ذلك، فإن الغبار يمثل تحديًا كبيرًا في المناطق الجافة التي تفتقر إلى الأمطار المستمرة.
تطوير طلاء كاوست الشمسي الجديد
يسهم طلاء كاوست الشمسي في خفض التكاليف التشغيلية المرتبطة بعمليات التنظيف الدوري للألواح. وحيث إن التنظيف التقليدي يستهلك كميات كبيرة من المياه، فإن هذه التقنية تقدم بديلًا يعتمد على التغيرات الطبيعية للحرارة. ونتيجة لذلك، يمكن للمنشآت الحفاظ على كفاءة إنتاج الطاقة دون تكاليف إضافية.
نتائج الاختبارات الميدانية لمدة ستة أشهر
قام الفريق البحثي باختبار الطلاء في الأماكن المفتوحة داخل حرم الجامعة لمدة ستة أشهر متواصلة. وأظهرت الألواح المطلية انخفاضًا طفيفًا فقط في الأداء مقارنة بالألواح غير المطلية التي تراجعت كفاءتها بشكل كبير. وعلاوة على ذلك، نجح السطح المطلي في جمع الرطوبة ليلًا لاستخدامها في ري النباتات.
وأظهرت النتائج الميدانية أن الألواح المطلية أنتجت أكثر من ضعف كمية المياه المتكثفة مقارنة بالأسطح العادية. ورغم أن الكميات المنتجة كانت محدودة، إلا أنها كانت كافية لدعم عمليات الري على نطاق صغير. وبالتالي، فإن هذه التقنية تحمل إمكانات واعدة للتطبيق في البيئات الزراعية المحلية.
مكونات الطلاء النانوي وخصائصه
يتكون الطلاء من بنية نانوية شفافة مصنوعة من نوع خاص من السيليكون الآمن غذائيًا. ويتميز هذا الابتكار بدمج ثلاث خصائص في طبقة واحدة تشمل تمرير الضوء ومقاومة الماء والغبار. وبالإضافة إلى ذلك، يعمل الطلاء على خفض درجة حرارة السطح ليلًا مقارنة بالهواء المحيط.
يؤدي هذا الانخفاض الحراري إلى تكثف الرطوبة على هيئة قطرات ماء تنزلق لتزيل الغبار المتراكم تلقائيًا. ومن خلال هذه العملية، يتم تنظيف الألواح دون الحاجة لمصادر طاقة خارجية. وتعمل هذه الآلية على تحسين استدامة مشاريع الطاقة المتجددة في المناطق الصحراوية.
تطبيقات التقنية في الزراعة الكهروضوئية
بحثت الدراسة المنشورة في مجلة Energy and Environmental Materials إمكانية استخدام طلاء كاوست الشمسي في أنظمة الزراعة الكهروضوئية. وتدمج هذه الأنظمة بين إنتاج الطاقة والأنشطة الزراعية في الموقع نفسه. ومن ثم، يسهم الطلاء في تعزيز كفاءة استخدام الأراضي والموارد المائية المتاحة.
“من خلال الاستفادة من التغيرات الطبيعية في درجات الحرارة بين الليل والنهار، يمكننا تحقيق تنظيف ذاتي للألواح دون مياه إضافية”
البروفيسور تشياوتشيانغ غان، أستاذ هندسة وعلوم المواد في كاوست
يُنتج الطلاء عبر عملية حرارية بسيطة تتيح تطبيقه على الأسطح الزجاجية العادية بسهولة. وحاليًا، يعمل الفريق على تقييم متانة طلاء كاوست الشمسي على مدى زمني أطول وتحت ظروف بيئية متنوعة. ويهدف هذا التقييم إلى التحقق من جدوى توسيع نطاق استخدام التقنية تجاريًا.
المصدر: Saudi Press Agency
