سولارابيك – مابوا، الفلبين: حصل الطالب «كارفي إهرن مايغ – Carvey Ehren Maigue» الذي يدرس الهندسة في «جامعة مابوا – Mapua University» الفلبينية على الجائزة الأولى في مجال الاستدامة في مسابقة «جيمس دايسون العالمية – James Dyson Awards» بسبب ابتكاره لمادة «أوريوس – AuReus».
آلية تصنيع «أوريوس - AuReus»
تحتوي بعض الكائنات الحية على مواد كيميائية قادرة على إشعاع الضوء دون مسبب حراري وتعرف باسم «Bioluminescent» ويتم استخلاص هذه المواد من نفايات المحاصيل الزراعية. حيث يتم استخراج هذه المواد من فواكه وخضروات معينة، وتمر بعملية طحن واستخراج لعصائرها، ثم يتم ترشيحها أو تقطيرها أو نقعها، وتصبح مانعرفه اليوم باسم «أوريوس – AuReus».
يتم تعليق هذه المواد في راتنج لتشكل صفيحة وألواح شفافة يمكن استخدامها بطرق مختلفة منها كواجهات أبنية أو نوافذ.
آلية عمل «أوريوس - AuReus»
تقوم المواد المُشعة للضوء المكوّنة لألواح «أوريوس – AuReus» بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية وتحولها لضوء مرئي، ثم ينعكس الضوء المرئي المولد إلى سلاسل الخلايا الكهروضوئية المثبتة على حواف إطار الألواح، التي تقوم بتوليد الطاقة الكهربائية وبعد ذلك وبمساعدة دارات التنظيم المتكاملة، يمكن تخزين هذه الكهرباء أو استخدامها على الفور.
تستطيع مادة «أوريوس – AuReus» الشفافة أن تجمع الطاقة من الأشعة فوق البنفسجية غير المرئية التي تمر عبر السحب، على عكس الألواح الشمسية التقليدية، التي تعمل فقط في ظروف محددة ويجب أن تواجه الشمس مباشرة بسبب اعتمادها على الضوء المرئي فقط. ونتيجة لذلك، فإن استخدام مادة «أوريوس – AuReus» يزيد من كمية الضوء الواصل للخلايا الكهروضوئية وبالتالي يزيد إنتاجها من الكهرباء.
التجربة التي قام بها كارفي مايغ، يوضح فيها فعالية مادة «أوريوس – AuReus»
بتحويل الأشعة فوق البنفسجية إلى ضوء مرئي
مقارنة بين الألواح الكهروضوئية و «أوريوس - AuReus»
تستطيع الألواح الكهروضوئية توليد الطاقة الكهربائية من الضوء المرئي وأشعة الشمس المباشرة والتي تتوفر حوالي 15 وحتى 20% من النهار، في حين تستطيع «أوريوس – AuReus» تحويل الأشعة فوق البنفسجية إلى ضوء مرئي حتى بغياب الإشعاع الشمسي المباشر لفترة تصل حتى 50% من النهار.
ويمكن أن تحول «أوريوس – AuReus» المباني بأكملها إلى مزارع شمسية عمودية عند تثبيته كغطاء على النوافذ أو الواجهات، بالتالي يلتقط الأشعة فوق البنفسجية المرتدة من الأرصفة والمباني المحيطة مثل مركز مونتريال للمؤتمرات في كندا، الذي استخدم تقنية «أوريوس – AuReus» وفتح مصدر طاقة نظيف إضافي بقدرة 18 كيلو واط.
يعتمد الضوء على الانعكاس الداخلي للمادة لتصحيح اتجاهه وتوجيه نفسه نحو حافة الانبعاث، ويمكن التحكم في ذلك عن طريق حفر أنماط محددة باستخدام الليزر. بهذه الطريقة، يمكن استخدامه كضوء مباشر بشكل مستقل أو يمكن توحيده لزيادة إنتاجية الألواح الكهروضوئية.
سبب التسمية
أخذت «أوريوس – AuReus» اسمها من ظاهرة «الشفق القطبي – aurora borealis» وهي ظاهرة فيزيائية أطلقت على تشكل أضواء جميلة في القطبين الشمالي والجنوبي. تحدث بسبب قيام جزيئات الإنارة الموجودة في الغلاف الجوي بامتصاص الجسيمات عالية الطاقة مثل الأشعة فوق البنفسجية أو أشعة جاما، قبل أن تتحلل وتعيد إصدارها كضوء مرئي.
الأثر الاجتماعي
يعتمد حوالي ربع السكان في الفلبين على القطاع الزراعي كمصدر رزقهم، ولكن مؤخراً بدأت الصناعة تتأثر بظواهر مناخية متكررة ومتطرفة بسبب الاحترار العالمي، مما أدى إلى تدمير أكثر من ستة ملايين هكتار من المحاصيل بين عامي 2006 و2013، بقيمة ما يقدر بنحو 3.8 مليار دولار.
يمكن إعادة توظيف بعض المحاصيل المتعفنة في الحقول في تصنيع «أوريوس – AuReus» مما يمنح المزارعين طريقة لاستثمار محاصيلهم المفقودة.
تحتاج مكافحة تغيير المناخ إلى عمل وجهود عدة أجيال لإكمالها، وهذا يعني أن المنتجات الرائعة وحدها لن تكفي كنت أهدف من خلال «أوريوس - AuReus»، إلى إنشاء حل يواجه المستقبل في شكل طاقة متجددة وفي نفس الوقت دمج حل حالياً لخلق القيمة لمزارعينا، الذين يتأثرون سلباً بالوقت الحاضر آثار تغير المناخ. نريد أن نظهر للناس أنه بهذه الطريقة يمكن تكييف الاستدامة لمكافحة تغير المناخ هو شيء يمكن أن يفيد كل من الجيل الحالي والمستقبلي، وبذلك، يمكننا حشد المزيد من الناس في هذه المعركة ضد تغير المناخ
العقبات والخطط المستقبلية
- يتم البحث عن بديل أكثر استقراراً للصبغة الزرقاء المستخدمة في تصنيع الصفائح من «أوريوس – AuReus»، كونه اللون الأقل استقراراً بين الألوان المستخدمة (الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر).
- يتم الآن الاعتماد على بعض المواد الكيميائية لتدخل في تركيب مواد الإنارة الموجودة في «أوريوس – AuReus» لذلك من المخطط إجراء أبحاث إضافية حول إمكانية استخراج المواد من أجل الحصول على الأصباغ من الفواكه والخضروات بنسبة 100٪ بدلاً من النسبة الحالية 80٪.
- يتم تصنيع «أوريوس – AuReus» حالياً بسعة إنتاجية منخفضة تبلغ 30 لوحة / شهر. لذا يمكن للتمويل الإضافي أن يسمح بإنشاء فريق ومنشأة يمكن أن تزيد من سعة الإنتاج الحالية.
- يطمح القائمون على مادة «أوريوس – AuReus» بأن تُستخدم المادة مستقبلاً في تغطية الألواح الكهروضوئية المستخدمة في المركبات لزيادة كفاءة إنتاجها.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصادر: jamesdysonaward – dezeen – recruitincanada
