الابتكارات في مجال الطاقة الشمسية للقوارب: الأشرعة الشمسية والألواح المرنة

قامت شركة فرنسية بتطوير الخلايا الكهروضوئية التي يتم دمجها في أشرعة السفينة، قادرة على توليد ما يصل إلى 1 كيلو واط من الطاقة. تم اختبار هذه الخلايا المبتكرة في أ مركب شراعي خلال طريق الروم المشهور حيث قدموا نتائج ممتازة وصمدوا أمام متطلبات الاختبار. حاليًا، تم تجهيز القارب الكهربائي ذو الأشرعة بالكامل بهذه التكنولوجيا.

سيجون آلان جانيت، مدير نظام القماش الشمسي وصانعي الشراع في المملكة المتحدة، تستخدم الخلايا التكنولوجيا CIGS (النحاس والإنديوم والجاليوم والسيلينيوم) بدلاً من السيليكون، وهو تقدم يسمح بالحصول على دعم مرن ورقيق بسمك 65 ميكرون، ويزن 125 جرامًا فقط لكل متر مربع. بعد عملية التغليفيصل وزن الخلايا إلى 210 جرامًا لكل متر مربع، وهو ما يعادل وشاحًا حريريًا.

التقدم التكنولوجي في الأشرعة الشمسية

وقد سمح استخدام التغليف بدمج هذه الأفلام الكهروضوئية في نسيج البوليستر للأشرعة، مما يجعلها مقاومة للماء وعملية حتى عندما تكون مبللة. وهذا أمر بالغ الأهمية لتلبية متطلبات الظروف البحرية. الابتكارات التكنولوجية مثل بقع، السماح بتطبيق التكنولوجيا على الأشرعة الموجودة، مما يوفر المرونة وسهولة التركيب.

بالإضافة إلى مقاومة الماء، الخلايا CIGS إنها فعالة للغاية على القوارب بفضل قدرتها على العمل في اتجاهات مختلفة واستيعاب كليهما الإشعاع الشمسي المباشر مثل الضوء المنعكس من الماء. وهذا مهم بشكل خاص لأن الأشرعة نادرًا ما تكون متوافقة تمامًا مع الشمس. تعتمد معظم الألواح الشمسية التقليدية على التوافق الأمثل مع الشمس، ولكن CIGS لقد كسروا هذا النموذج، وحققوا أداءً يتراوح بين 12% و14% من كفاءة استخدام الطاقة. يتيح ذلك تركيب ما يصل إلى 16 لوحة على كل جانب من جوانب الشراع لتغطية مساحة 5 أمتار مربعة، وبالتالي توليد ما يصل إلى 1 كيلوواط من الطاقة، وهو ما يكفي لتشغيل العديد من المعدات الموجودة على متن السفينة.

الطاقة الشمسية على القوارب الكبيرة

تقنية الأشرعة الشمسية ولا يقتصر الأمر على القوارب المتوسطة أو الصغيرة الحجم. الشركات مثل ايكو مارين باور إنهم يقومون بتجربة أنظمة متقدمة مثل أشرعة الطاقةوهو حل هجين يجمع بين طاقة الرياح والطاقة الشمسية على متن السفن التجارية الكبيرة، مثل ناقلات النفط والسفن السياحية. تم تجهيز هذه الأشرعة الصلبة بـ الألواح الشمسية المدمجةمما يتيح حلاً شاملاً لتوليد الطاقة باستخدام الرياح وأشعة الشمس.

في ظروف البحر القاسية، تتمتع EnergySails بالقدرة على الإنزال لمنع الضرر، مما يجعلها خيارًا قويًا ومتعدد الاستخدامات. بالإضافة إلى توليد ما يكفي من الطاقة للعمليات اليومية للسفينة في البحر، عندما ترسو الأشرعة في الميناء، يمكنها تخزين الطاقة في البطاريات، والتي يقلل بشكل كبير من الاعتماد على الوقود الأحفوري وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

تركيبات الطاقة الشمسية في أجزاء أخرى من السفينة

التقدم في تكامل الألواح الشمسية يتجاوز الشموع. هناك خيارات لتركيب الألواح الشمسية المرنة في مناطق أخرى من القارب، مثل غطاء أو سقف الدفة، لتحقيق أقصى استفادة من كل سنتيمتر من المساحة المتاحة. أصبحت أنظمة التوصيل والتشغيل هذه شائعة بسبب سهولة تركيبها وقدرتها على توفير الطاقة لإعادة شحن البطاريات، ومصابيح الطاقة، وتشغيل المعدات الإلكترونية الأساسية الأخرى على متن الطائرة مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأنظمة الملاحة.

على السفن التي ترسو بعيدًا عن الموانئ، تعد أنظمة الطاقة الشمسية ضرورية لضمان سلامة السفن استقلالية الطاقة. المنظمين MPPT وتسمح محولات الموجات النقية بتحويل الطاقة الشمسية المخزنة إلى كهرباء، مما يضمن أن المعدات الموجودة على متن الطائرة تعمل بكفاءة وصديقة للبيئة خلال رحلة طويلة.

اليخوت وأنظمة الطاقة العالية

في عالم اليخوت الفاخرة، حيث يكون الطلب على الطاقة أعلى بكثير، سمح التقدم التكنولوجي بتركيب اليخوت الألواح الشمسية المرنة على الأسطح المنحنية أو غير المنتظمة، مثل الأسطح الخشبية أو المناطق التي لم تكن تعتبر في السابق مناسبة للألواح الشمسية التقليدية. وتتميز هذه الألواح ب خفة (يزن كل وحدة 2 كجم فقط) وقدرتها على التكيف مع أي سطح، تسمح لنا بتحقيق التوازن بين التصميم والوظيفة والاستدامة.

يكمن التحدي الرئيسي الذي تواجهه اليخوت الكبيرة في التخطيط الصحيح لتركيب النظام الشمسي، مع مراعاة استهلاك المعدات ذات السعة الكبيرة مثل أجهزة الميكروويف والثلاجات والأجهزة الأخرى. وفي هذه الحالات، يجب استخدام محولات أكثر قوة وبطاريات عالية الأداء، ويفضل أن تكون من هذا النوع AGM أو GEL، وهي ليست آمنة فقط للتركيب في الأماكن المغلقة، ولكنها أيضًا لا تحتاج إلى صيانة ويمكنها تحمل طفرات البداية.

تحسينات في كفاءة الأشرعة الشمسية

التحسينات التكنولوجية في الخلايا الشمسية، مثل خلايا البيروفسكايت، توقع مستقبلًا بكفاءة أكبر دون زيادة الوزن أو التكاليف. تبشر هذه الابتكارات التكنولوجية بمضاعفة كفاءة الألواح الشمسية بشكل عام، مما يؤدي إلى صناعة القوارب الشمسية أكثر سهولة وكفاءة لجميع أصحاب القوارب.

وفي مجال المسابقات ذات الأداء العالي مثل تلك التي سبق ذكرها فندي جلوبلقد تم اختبار تكنولوجيا الطاقة الشمسية وكانت النتائج ممتازة. وقد تم تجهيز المراكب الشراعية المستخدمة في هذه الرحلات بألواح شمسية عالية الكفاءة مدمجة في الهيكل، مما يسمح لها بتقليل الوزن وتحقيق أقصى استفادة من المساحة على القارب.

ومع تطور التقنيات الجديدة التي تعمل على تحسين كفاءة الخلايا الشمسية ودمجها في أقمشة أخف وأكثر مقاومة على نحو متزايد، فإن مستقبل الملاحة الشمسية يبرز كحل شامل لتقليل الانبعاثات وتحسين الكفاءة في البحر وزيادة استقلالية السفن.

تركيب الألواح الشمسية على القوارب سواء على الأشرعة أو الأسطح أو حتى في الأنظمة الهجينة مثل أشرعة الطاقة، يغير الطريقة التي نتنقل بها. تتقدم التكنولوجيا بسرعة لتقديم أنظمة أكثر كفاءة وصديقة للبيئة، مما يسمح لمزيد من السفن بتقليل اعتمادها على الوقود الأحفوري وتصبح سفن مكتفية ذاتيا.