وحدة الطاقة

 مقدمة

 لا شك أن العالم اليوم يستهلك كميات هائلة من الطاقة ، ومن المتوقع أن تستمر الزيادة في الاستهلاك مستقبلاً ، وبالذات بسبب بروز دول متعددة كمراكز صناعية واعدة. كما لا تراودنا أية شكوك حول اليوم الذي ستنضب فيه مصادر الطاقة الأحفورية الحالية التي يتربع البترول على عرشها. لذلك تسعى العديد من الدول لامتلاك التكنولوجيا النووية والتي يعتقد كثيرون أنها من الممكن أن تشكل حلاً مناسباً ، مع العلم أنها قد تتسبب في كوارث إذا لم يتم اتخاذ إجراءات أمان مناسبة ، هذا إذا سمحت الدول العظمى المالكة للتكنولوجيا النووية بمثل ذلك. كما لا يخفى على أحد إمكانية اختباء بعض الدول خلف حقها في امتلاك الطاقة النووية لأغراض سلمية ، واستغلال ذلك في بناء قدرات نووية عسكرية ، مما قد يهدد السلم العالمي ، وبالذات في غياب النظم الصالحة للحكم في تلك الدول.

أما عن الطاقة الشمسية فقد تبدو من الخيارات الهامة - والتي لن تنضب إلا بزوال الحياة على الأرض - في الحصول على الطاقة اللازمة لاستمرار وتطور الحضارة الإنسانية في المستقبل. إن ما يصل الأرض من الطاقة الشمسية في دقيقة واحدة قد يكون أكبر من الطاقة التي يستهلكها الإنسان من الوقود الأحفوري في اليوم و تلك التي تصل في اليوم أكثر من تلك التي تستهلكها البشرية في أكثر من عقدين من الزمن ، لتصل إلى حوالي 1400 كيلو وات للمتر المربع في العام. إلا أن هناك أسباباً عديدة تحد من قدرة الإنسان على إستغلال الطاقة الشمسية ، نظراً للتكلفة النسبية التي لا زالت مرتفعة ، والتكنولوجيا المتقدمة المستخدمة في تصنيع الخلايا الشمسية.

لقد تم تصنيع أجهزة لتسخين المياه بالطاقة الشمسية مباشرة عبر أنابيب أو ألواح توضع على الأسطح. وهذه التكنولوجيا مناسبة وكافية تماماً لمنزل أو مؤسسة ما.

أما توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية فهو ممكن عبر نموذجين تكنولوجيين يعتمد الأول منهما على توليد طاقة حرارية هائلة من الشمس ، حيث يتم تركيز أشعة الشمس بواسطة مرايا على الأهداف الصغيرة التي تحتوي على الماء أو أي سائل آخر ، وينشأ عن ذلك إنتاج البخار مما يدفع التوربينات والمولدات الكهربائية لإنتاج الطاقة.

أما النموذج الآخر فيعتبر الأكثر شيوعاً ويستخدم الطاقة الشمسية الضوئية التي تسقط على لوحات خاصة (عادة ما تكون مصنوعة من السيليكون) لتوليد الكهرباء مباشرة من ضوء الشمس ويتم تخزين الطاقة الكهربية المتولدة في بطاريات ، مرتبطة بمحول لتحويل الجهد المستمر إلى متردد. كما أنه من الممكن ربط أجهزة توليد الطاقة الكهربية من الخلايا الشمسية بشبكة الكهرباء في المدينة لتعويض أي نقص ، وأيضاً لبيع الفائض.

أما البديل الآخر للطاقة المتجددة فيتمثل في استغلال طاقة الرياح ، حيث استطاعت دول متعددة تحويل تلك الطاقة إلى طاقة كهربية بكميات هائلة. هذا وقد تم إنشاء حقول طاقة شاسعة المساحة في العديد من الدول ، تنتظم خلالها مراوح ضخمة وتقوم بتوليد آلاف الميجاواتات.

ومن المعروف جيدا أن استخدام مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح أقل ضرراً على البيئة كما أنها تقلل من انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون CO2 في الغلاف الجوي ، الذي بدوره يزيد من مشكلة الاحتباس مما يشكل خطرا على الحياة على كوكبنا. وهذا ما يجعل هذا الخيار بديلاً استراتيجياً للحياة في المستقبل.

أضف إلى ذلك أن هناك الكثير من الدول التي تستخدم المياه الجوفية في عمليات توفير الطاقة ، إذ أن درجة حرارة المياه الجوفية والأرض عموماً تبقى ثابتة تقريباً صيفاً وشتاءً ، مما أتاح الاستفادة من ذلك في تصميم أدوات تكييف الهواء صيفاً والمحافظة على حرارة معتدلة شتاءً.

كما أنه لا يخفى على أحد ما عاناه ويعانيه الشعب الفلسطيني من ظروف صعبة وسيئة أثرت على جميع نواحي الحياة سواء على الصعيد الاقتصادي أوالاجتماعي أو الصحي. ومن بين هذه المشاكل مشكلة انقطاع التيار الكهربائي لفترات طويلة , وهو ما يضطر المؤسسات والشركات والمصانع إلى تشغيل المولدات الكبيرة لساعات طويلة. إن استخدام المولدات الكبيرة يحتاج إلى كميات كبيرة من الوقود ويسبب العديد من المشكلات الأخرى , و نظراً  لكثرة انقطاع الوقود و ارتفاع سعره فإن تلك المؤسسات تضطر إلى التوقف عن العمل في كثير من الأحيان. وبديهي أن الوضع السيئ مرشح للاستمرار بل والتفاقم بشكل أكبر.

v    الغرض من المركز

تكوين النواة الأولى - بما في ذلك البنية التحتية وفريق العمل المختص - لاستخدام الطاقة المتجددة (الخلايا الشمسية وطاقة الرياح وغيرها) وذلك من خلال تطوير أنظمة تحويل هذه الأشكال من الطاقة إلى طاقة كهربية أو أي شكل آخر من أشكال الطاقة.

 v    أهداف المركز

1.    مواكبة التطور العلمي والتكنولوجي في مجال استخدام الطاقة البديلة.

2.    بناء نظم طاقة كهربائية بديلة باستخدام وسائل توليد الطاقة المتجددة .

3.  المشاركة في حل مشكلة النقص في الطاقة الكهربائية اللازمة للقطاع وذلك من خلال التعريف بالتكنولوجيا والمنتجات الموجودة حالياً ومدى كفاءتها وإمكانية استخدامها في المنازل والمؤسسات الصغيرة.

4.  تقديم الاستشارات والدعم العلمي للمؤسسات والشركات التي تعمل في مجالات عمل المركز.

5.  المشاركة في العمل من أجل الوصول إلى نظام كهربائي ذو كفاءة عالية وتكلفة مناسبة وذلك لاستخدامه في المنازل والشركات والمؤسسات الصغيرة.

6.  تدريب طلاب الجامعة على تكنولوجيات الطاقة البديلة المختلفة بما في ذلك تركيب واستخدام تلك الأنظمة.

7.    البحث العلمي في هذه القضايا التي تشهد اليوم اهتماماً عالمياً.

8.  التعاون مع المؤسسات العربية والإسلامية والعالمية العاملة في مجال اهتمام المركز. 

التجهيزات المخبرية لوحدة الطاقة:

1.    جهاز تبخير المعادن والكيماويات

2.    جهاز قياس سمك الأغشية الرقيقة

3.    جهاز تغطية العينات بالأفلام الرقيقة

4.    جهاز قياس التيار تحت جهد ثابت والعكس

5.    أجهزة قياس كهربية

6.    موازين

7.    مستلزمات أخرى.

  تمكنت الوحدة من الحصول على منحة الجامعة أكثر من مرة بالإضافة إلى منحة الفرق البحثية مما مكنها من شراء بعض المستلزمات الأساسية والمستهلكات اللازمة لإنجاز البحوث التي تقوم بها.

 ولا زالت الوحدة تقوم بنشاطها البحثي بصورة جيدة وتقوم باستمرار بنشر تلك البحوث في المجلات العلمية المختلفة،  وذلك بجهود أعضاء الفريق العامل فيها وبالاستعانة ببعض الزملاء من أقسام الجامعة المختلفة وطلبة الماجستير.

 أما عن طبيعة الأبحاث التي تقوم بها الوحدة حالياً فهي تنقسم إلى عدة أقسام:

1.    الخلايا الشمسية القائمة على الأصباغ الطبيعية

2.    الخلايا الشمسية التي تستخدم الأصباغ المحضرة في مختبرات الوحدة.

3.    ثنائي القطب الباعث للضوء باستخدام الأصباغ

4.    الخلايا الكهربية الحرارية

وستتمكن الوحدة قريباً بإذن الله (مع وصول جهاز التبخير تحت ضغط منخفض) من توسيع مجال الابحاث ليشمل:

1.    الخلايا الشمسية القائمة على أساس مواد غير عضوية

2.    الخلايا الشمسية التي تستخدم البولمرات الكيميائية.

بعض المنشورات العلمية الحديثة من إصدارات الوحدة:

 Dye-Sensitized Solar Cells Based on ZnO Films and Natural Dyes

 Taher M. El-Agez, Ahmed A. El Tayyan, Amal Al-Kahlout, Sofyan A. Taya, Monzir S. Abdel-Latif  

International Journal of Materials and Chemistry 2012, 2(3): 105-110

 Dye sensitized solar cells using fresh and dried natural dyes

 Sofyan Taya, Taher M. El-Agez, Hatem El Ghamri, Monzir S. Abdel-Latif

 Int J. Mat Sci Appl 2012; 1(1)

 

 هذا بالاضافة إلى مشاركة أعضاء الوحدة في العديد من المؤتمرات والندوات والورش العلمية.

 كما تمت الإشارة إلى أبحاث الفريق عالمياً في اتجاهات الأسواق فيما يخص الطاقة الشمسية:

 

 

Market Trend, Expo Solar,  PV Korea

Because ruthenium is used to prepare DSSCs, research has been ongoing to develop solar cells using different dyes. For example, recent research at the Islamic University of Gaza has resulted in the use of diazapentadiene and triazole derivatives to develop DSSCs that display efficiency of around 3-5%.