أخبار فيزيائية

توليد الكهرباء ليلا بواسطة التبريد الاشعاعي

التبريد الاشعاعي

تمكن فريق بحثي من توليد ما يكفي من الكهرباء لتشغيل مصباح LED باستخدام معدات بقيمة 30 دولارا، وذلك بفضل ما يسمى بالتبريد الإشعاعي.

وشرح شانهوي فان أستاذ الهندسة الكهربائية في ستانفورد، لموقع “جيزمود” كيفية توليدهم لهذه الطاقة، قائلا: “يجب أن تكون كمية الطاقة القادمة من الشمس مساوية تقريبا للكمية الخارجة من الأرض كإشعاع حراري.، فكمية الطاقة المتاحة في هذه الحالة كبيرة جدا”.

وأشار الباحثون في مقال لهم إلى أن 1.3 مليار شخص لا تصلهم الكهرباء، وأن البطاريات، التي تنتج كهرباء ليلا من الألواح الشمسية قد تكون مرتفعة التكاليف، الأمر الذي جعلهم يبتكرون وسيلة لتوليد الكهرباء ليلا.

وعادة ما تولد الألواح الشمسية الكهرباء من الشمس من خلال عملية فيزيائية تسمى التأثير الكهروضوئي، بينما يعمل البعض الآخر من خلال العمليات الحرارية، التي تكون فيها الشمس أكثر حرارة والأرض أكثر برودة، ويمكن أن يتحول هذا الاختلاف في درجة الحرارة إلى طاقة قابلة للاستخدام، ومن هنا جاءت مهمة الباحثين.

ويتكون ابتكار الباحثين من قرص ألومنيوم 20 سم مطلي باللون الأسود ويتم توصيله بمولدات الكهرباء الحرارية، وهذه الأقراص هي بواعث للإشعاع، وعادة ما تكون أكثر برودة بعدة درجات من الهواء المحيط.

وتجرى العملية من خلال تدفق الحرارة من الأرض إلى الهواء، ثم من الهواء عبر مولدات الكهرباء الحرارية ومنها إلى القرص الذي يشع الحرارة إلى الأعلى.

يذكر أن اختبارا للجهاز تم إجراءه في كاليفورنيا، وكان قادراً على توليد 25 مللي واط لكل متر مربع من القرص، وهو ما يكفي لتشغيل مصباح LED صغير خلال النهار.

كما يمكن للجهاز أيضا أن يعمل في الاتجاه المعاكس، ويمتص أشعة الشمس وينتج الكهرباء من حرارة تنتقل من الشمس إلى القرص وفي البيئة الخارجية.

ما هو التبريد الاشعاعي

التبريد الإشعاعي هي عملية يحدث فيها فقدان لحرارة الجسم نتيجة الإشعاع الحراري.

يتم الشعور بالتبريد الإشعاعي عادة عندما تكون السماء صافية ليلًا بدون غيوم، حيث تنتقل الحرارة إلى الجو عن طريق الإشعاع من سطح الأرض، وهذا التأثير معروف في علم فلك الهواة ويمكن الشعور به شخصيًا علي جلد أي ملاحظ للظاهرة في ليلة صافية بدون غيوم، ويتم ذلك بمقارنة الاحساس عند النظر إلى السماء ليلًا مباشرة لعدة ثواني والاحساس عندما يتم وضع ورقة بين العين والسماء، فإن الفضاء الخارجي يشع عن حوالي 3 درجات كلفن أي ما يعادل -270 سليزيوس والورقة تشع 300 كلفن (درجة حرارة الغرفة) فبالتالي تشع الورقة حرارة بشكل أكبر إلى الوجه بالمقارنة بالفضاء الخارجي، وهذا التأثير يتم إضعافه بواسطة الغلاف الجوي المحيط بالأرض وخاصة بسبب بخار الماء الذي يحتويه الهواء لذلك فإن درجة حرارة السماء تكون أدفء من الفضاء المحيط، ولا يمكن أن نقول أن الورقة حجبت الحرارة من السماء إلي الوجه ولكن الصحيح أن الورقة تُشع حرارة مثلما تُشع النار الحرارة ولكن الفرق أن حرارة النيران تكون أكبر بكثير من تلك الحرارة التي تشعها الورقة.

وهذه الآلية من التبريد الاشعاعي يمكن أن تسبب الصقيع أو تكون الجليد الأسود علي الأسطح التي تتعرض لسماء الليل مباشرة حتى وإن لم تنخفض درجة الحرارة المحيطة.

الوسوم

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

تعليقك على المقال:

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

إغلاق
إغلاق