علماء يطورون نموذجا أوليا لجهاز يولد الكهرباء من الظلال

يبدو الأمر كأنه من فيلم خيال علمي، لكن الجهاز الجديد الذي تم الكشف عنه مؤخرا هو جهاز لنموذج حقيقي، يدعى Shadow-Effect Energy Generator (SEG).

هذا النموذج الفريد يمكن أن يساعدنا في تغيير طريقة توليد الطاقة المتجددة من داخل البيوت والمباني.

وبحسب موقع "ساينس اليرت"، يستخدم الجهاز التباين بين الظلام والضوء لإنتاج الكهرباء. ويتكون من سلسلة من الشرائح الرقيقة المصنوعة من فيلم الذهب على رقاقة سيليكون، موضوعة فوق قاعدة بلاستيكية مرنة.

وحسب التقرير الذي ترجمته "عربي21"، فإن الظلال التي عادة ما تكون هي المشكلة في إنتاج الطاقة الشمسية المتجددة، نجد أن الجهاز يستخدمها للحفاظ على توليد الطاقة. هذه التكنولوجيا التي تعد أرخص من الخلايا الشمسية، وفقا لمطوريها، تنتج كميات صغيرة من الطاقة، ويمكن استخدامها لشحن الأجهزة المحمولة على سبيل المثال.

ويقول عالم المواد "تان سوي تشينج" من جامعة سنغافورة الوطنية: "الظلال موجودة في كل مكان، وغالبا ما نأخذها كمسّلمات في التطبيقات الكهروضوئية التقليدية أو الإلكترونيات الضوئية التي تستخدم الضوء كمصدر ثابت لتشغيل الأجهزة يعتبر وجود الظلال أمرا غير مرغوب به، لأنه يقلل من أداء الأجهزة".

وأضاف: "في هذا العمل، استفدنا من تباين الإضاءة الناجم عن الظلال كمصدر غير مباشر للطاقة، يؤدي التباين في الإضاءة إلى إحداث فرق جهد بين الظل والأقسام المضيئة، ما ينتج عنه تيار كهربائي. هذا المفهوم الجديد لتوليد الطاقة في وجود الظلال أمر غير مسبوق".

واكتشف الفريق أن هذا التباين هو ما يجعل الجهاز أكثر فاعلية، وفي ظل تغير الظلال، يكون الجهاز أكثر فعالية بنسبة الضعف من الخلايا الشمسية التقليدية في ظل نفس الظروف، بحسب أقوال العلماء.

والجهاز لا يمكن أن يعمل إذا ما كان في الظل بشكل تام، وفي الضوء، وينتج كميات منخفضة جدا من الكهرباء، وأحيانا لا ينتج شيئا على الإطلاق.

والفريق أظهر أنه بوجود ظلال عابرة، كالغيوم أو التلويح بأغصان الشجر، أو من خلال حركة الشمس المتغيرة، فإن الجهاز قادر على توليد طاقة كافية (1.2 فولت)، ويسعى العلماء لتعزيز الكمية مستقبلا.

ويقول الفيزيائي أندرو وي من جامعة سنغافورة الوطنية: "اكتشفنا أن المساحة السطحية المثلى لتوليد الكهرباء هي عندما يتم إضاءة نصف خلية SEG، وإبقاء النصف الآخر في الظل، هذا الأمر يوفر مساحة كافية لتوليد الطاقة بشكل مستمر".

يمكن لجهاز SEG أن يعمل كمستشعر أيضا، يمكنه تسجيل الظلال التي تمر فوقه، وتسجيل حركة الأشياء السيارة، ويمكن أن يكون لهذا العديد من التطبيقات في الأجهزة المنزلية الذكية، على سبيل المثال، يمكن استخدامه لإنشاء أجهزة استشعار ذاتية للتشغيل التلقائي.

ومع ذلك، يتعين على الفريق القيام بالمزيد من العمل، يريد الباحثون خفض التكلفة عن طريق استبدالهم بالفيلم الذهبي مواد مختلفة، وتكييفه ليصبح قابلا للارتداء في المستقبل.

كلما زادت طرق إنتاج الكهرباء المتجددة، أصبح لدينا المزيد من الأدوات، وقل اعتمادنا على الوقود الأحفوري لإنتاج الطاقة. يمكن أن نضيف الظلال الآن كمصدر للطاقة البديلة.

وكتب الباحثون في بحثهم الذي تم نشره في مجلة Energy & Environmental Science:
"بفضل كفاءة جهاز SEG، من حيث التكلفة والبساطة والاستدامة، يوفر لنا بنية واعدة لتوليد الطاقة الخضراء من الظروف المحيطة إلى تشغيل الإلكترونيات، واستخدامه كجزء من أنظمة الاستشعار الذكية، خاصة في المباني".