نُبذة عن النظام:
يبحث هذا المشروع البحثي في الأداء المقارن بين الوحدات الكهروضوئية (PV) الكروية والتقليدية المسطّحة تحت الظروف المناخية الحقيقية في الهواء الطلق. ويتمثل الهدف الرئيس في تحديد ما إذا كانت التهيئة الكروية قادرة على تجاوز العيوب المرتبطة بالألواح الشمسية المسطّحة، مثل الاعتماد على اتجاه الإشعاع الشمسي، وتراكم الحرارة، وترسّب الغبار، لا سيما في الظروف الجوية القاسية كالمناخ القطري.
استخدمت في هذا المشروع خلايا شمسية سيليكونية متشابهة لتصنيع كلٍّ من الوحدات الكهروضوئية المسطّحة والكروية، لضمان حيادية المقارنة في الأداء. وقد جرى تثبيت اللوحين جنبًا إلى جنب على منصة اختبار مفتوحة، حيث تُجمع البيانات حاليًا باستخدام نظام مراقبة مخصص يعتمد على تقنيات
إنترنت الأشياء (IoT). ويستند هذا النظام إلى المتحكم الدقيق
ESP32، ويقوم بتسجيل بيانات آنية تشمل: شدة الإشعاع الشمسي، والجهد الكهربائي، والتيار، ودرجة حرارة السطح، والرطوبة، وتركيز الغبار. ويهدف ذلك إلى مقارنة إنتاجية الطاقة، والتفاعل مع البيئة المحيطة، والموثوقية العامة للألواح تحت ظروف التعرض نفسها على مدار اليوم.
تشير الملاحظات الأولية إلى مؤشرات واعدة للتصميم الكروي؛ إذ أظهر اللوح الكروي إنتاجًا ثابتًا للطاقة في زوايا شمسية مختلفة، خصوصًا في ساعات الصباح الباكر وفترات ما بعد الظهيرة. كما يبدو أن له درجة حرارة سطحية أقل، وتراكُم غبار أقل، ما يعني فقدانًا أقل للطاقة واحتياجًا أقل لأعمال الصيانة. ومن المتوقع أن تسهم هذه الدراسة في توفير معرفة جوهرية حول إمكانية اعتماد الوحدات الكهروضوئية الكروية كبديل موثوق وفعّال ومنخفض الصيانة مقارنة بالألواح المسطّحة، مما قد يؤثر على نشر تقنيات الطاقة الشمسية في المواقع ذات المناخ القاسي، ويدعم مبادرات الاستدامة الوطنية ضمن
رؤية قطر 2030 من خلال حلول طاقة متجددة محلية، مبتكرة، يقودها الشباب.
المجال العلمي أو التقني:
الطاقة المتجددة / الهندسة الكهربائية
الجدول الزمني للمشروع:
جارٍ التنفيذ
الأهداف الرئيسة للمشروع:
- تطوير وبناء وحدات كهروضوئية كروية باستخدام خلايا شمسية سيليكونية شائعة.
- مقارنة إنتاجية الطاقة، وسلوك درجات الحرارة، وتراكم الغبار بين الوحدات الكروية والمسطّحة في ظروف متطابقة.
- دمج نظام قائم على (ESP32) مع تقنيات إنترنت الأشياء لمراقبة الأداء البيئي والكهربائي في الزمن الحقيقي.
الأثر المتوقع والأهمية:
يدعم هذا البحث رؤية قطر الوطنية 2030 في مجال تطوير الطاقة المستدامة من خلال تقديم بديل منخفض التكلفة وخالٍ من متطلبات الصيانة مقارنة بالأنظمة الكهروضوئية المسطّحة. ويعزز من كفاءة حصاد الطاقة الشمسية في البيئات القاسية عبر تبنّي تصميم هندسي مبتكر ذي شكل كروي. وتتميز الوحدات الكروية بقدرة محسّنة على التقاط الإشعاع من زوايا متعددة، والتبريد السلبي، ومقاومة تراكم الغبار، مما يجعلها مثالية لأسطح المباني في المدن، والملاجئ خارج الشبكة، والتطبيقات الصحراوية. كما يشجع المشروع الابتكار الشبابي، ودمج المراقبة الذكية، وتبني حلول التكنولوجيا الخضراء على نطاق قابل للتوسع لمعالجة المشكلات المحلية والعالمية في مجال الطاقة.
تفاصيل المشرف:
-
الاسم الكامل: الدكتور أميث خاندكار
-
القسم أو الوحدة: قسم الهندسة الكهربائية
-
المؤسسة/الجهة: جامعة قطر
-
البريد الإلكتروني: amitk@qu.edu.qa
أعضاء الفريق المشاركون:
-
محمد رياض الإسلام ساكر، بكالوريوس هندسة كهربائية، كلية الهندسة.
-
أحسان الرحمن، بكالوريوس هندسة كهربائية، كلية الهندسة.
-
كيفن توماس، بكالوريوس هندسة كهربائية، كلية الهندسة.
-
الدكتور محمد أرسلان أياري، أستاذ مشارك، قسم الهندسة المدنية والبيئية، كلية الهندسة.
صورة النموذج الأولي:
يُظهر الشكل الآتي النموذج النهائي لكل من اللوح المسطّح واللوح الشمسي الكروي:
