ابتكار عدسة تجمع الضوء من جميع الزوايا
صممت المهندسة نينا فيديا من جامعة ستانفورد الأمريكية مع مشرفها الأستاذ الدكتور أدفايسور أولاف سولاغارد في جامعة ساوثهامبتون في المملكة المتحدة عدسة أنيقة تعمل على تجميع الضوء بفاعلية من جميع الزوايا وتركزها في نقطة واحدة كمَخرج لرفع مردود ألواح الطاقة الشمسية.
وللوصول إلى هدفهم، اختبر الباحثون تقنيات عديدة لتجميع الضوء مثل الليزر، فرغم التطور الكبير في تقنيات الطاقة الشمسية، يبقى السؤال ماثلًا عن كيفية تجميع الطاقة من ضوء الشمس المنعكس بزوايا مختلفة من وقت الشروق حتى الغروب.
وتعمل ألواح الطاقة الشمسة بفاعلية أكبر عندما تكون معرضة بشكل مباشر لضوء الشمس، ولالتقاط أكبر كمية ممكنة من الطاقة تدور صفوف الألواح باتجاه حركة الشمس في السماء، بحسب موقع "تيتش إكسبلور".
ولكن بناء وصيانة المنظومة أمران معقدان ومكلفان جدًا، في حين تساعد عدسة "إيه جي أي إل إي" الجديدة على تركيز الطاقة في موضع واحد، بحركة أقل وأبسط دون حاجة إلى تركيب أنظمة تتبع.
ويشبه نظام العدسة الهرم المقلوب مع الرأس المقطوع بحافة غير حادة تسمح بدخول الضوء إلى المربع المقلوب للهرم من زوايا عدة مع توجيهه إلى الأسفل لتشكيل نقطة أكثر لمعانًا عند المَخرج.
وعند تجربة العدسة التقط الباحثون 90% من الضوء الذي يصطدم بالسطح، ويشكل نقاطًا مضيئة على المَخرج أكثر سطوعًا بحوالي 3 مرات من الضوء الوارد إلى المدخل.
وأشار الباحثون إلى أن النظام الجديد يجعل الخلايا الشمسية أكثر فاعلية في التقاط الضوء المباشر أو المنتشر الناتج عن الغلاف الجوي للأرض وعن تغير الطقس وتبدل المواسم.
وإذا استبدلنا الغلاف الحامي للألواح الشمسية بالطبقة الخارجية لنظام العدسة، فلا حاجة لتتبع مسار الشمس، ما يوفر مساحة كافية على سطح الألواح ويسمح بتبريدها، ويقلل التكاليف؛ وفقًا لموقع تك إكسبلور.
ولتقريب النموذج من الواقع، جمع الباحثون طبقات مختلفة من الزجاج والبوليمرات العاكسة للضوء بدرجات مختلفة معًا، مشكلة ما يعرف بالمادة "المحرقية".
وتستطيع الطبقات تغيير اتجاه الضوء بخطوات متدرجة، عوضًا عن تشكيل منحنًى سلس، فجوانب النموذج عبارة عن مرايا، وأي ضوء يسير باتجاه خاطئ يرتد نحو نقطة المَخرج.
