نجح فريق علمي من اليابان في رفع طائرة صغيرة بدون طيار إلى السماء ، والتي استخدمت طاقة الموجات الدقيقة لتشغيل محركاتها الكهربائية ، وبالتالي أكملت بنجاح الرحلات التجريبية. سيتم مناقشة هذه التجربة في المادة الحالية.
كما تعلم ، في الوقت الحالي ، تطير معظم الصواريخ على وقود سائل أو صلب. وفي الوقت نفسه ، يمكن أن يصل وزن المادة اللازمة للرحلة إلى 90٪ من الكتلة الكلية للصاروخ بأكمله.
لهذا السبب ، يبحث العديد من العلماء عن خيارات طاقة بديلة لطائرات مختلفة. ومن المجالات الواعدة استخدام طريقة أجهزة الميكروويف.
كمرجع. تعد الموجات الدقيقة نوعًا من الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يحتوي على طاقة ، ويمكن تحويله جيدًا إلى كهرباء تمامًا مثل الألواح الشمسية.
لذلك في تجربة علمية أخرى ، قام المهندسون اليابانيون بتوليد الكهرباء لتشغيل المركبات الجوية غير المأهولة ، وتحويلها إلى كهرباء.
لذلك أثناء التجربة ، تم نقل إشعاع الميكروويف من هوائيات خاصة موجودة على الأرض إلى هوائي على الطائرة بدون طيار.
بعد ذلك ، قام مقوم خاص بتحويل التردد اللاسلكي إلى تيار مباشر ، والذي تم استخدامه بعد ذلك لضمان تشغيل محركات الطائرة بدون طيار.
قبل ذلك ، جرب العلماء الموجات منخفضة التردد ، ولكن وجد أن زيادة التردد يمكن أن يحسن بشكل كبير من كفاءة نقل الطاقة.
نتيجة لذلك ، في تجربة اخرى ، استخدم العلماء ترددًا يبلغ 28 جيجا هرتز لرفع طائرة بدون طيار تزن 400 جرام في الهواء.
وهكذا ، خلال الاختبار ، التقطت الطائرة بدون طيار ما يقرب من 30٪ من إشعاع الميكروويف المنبعث ونجحت في تحويل ما يقرب من 40٪ من الإشعاع "الملتقط" إلى كهرباء.
على الرغم من النجاح الواضح ، لا تزال التكنولوجيا بعيدة عن الاستخدام التجاري الكامل وسيظل العلماء يعملون بنشاط لتحسين كفاءة التقاط الإشعاع وتحويله إلى كهرباء.
ولكن ، على الرغم من كل الصعوبات الحالية ، من الممكن أن تتلقى الطائرات الصغيرة الطاقة للرحلات الجوية بهذه الطريقة في المستقبل غير البعيد.
صمدت مركبة بيرلاك الروسية البرمائية امام جميع التضاريس في اختبار ظروف القطب الشمالي القاسية. في عام 2016 ، أكثر من 2800 كيلومتر من السفر على طول جبال الأورال الفرعية وبحر كارا ، لم تتلقى أي عراقيل خطيرة، بالإضافة إلى أنها وصلت إلى نهاية المسار المخطط له قبل أسبوع.
بيرلاك البرمائية لجميع التضاريس في رحلة إلى القطب الشمالي. تم إنشاء مركبة ملائمة لجميع التضاريس خصيصًا لهذا الغرض ، وبالتالي ، تم تصنيعها بطريقة يمكن من خلالها الوصول إلى جميع الأنظمة المهمة للمركبة من داخل كل- مركبة التضاريس ، لم يكن الطاقم بحاجة للخروج في البرد. تسير السيارة الصالحة لجميع التضاريس جيدًا على الجليد وتحافظ على الماء بداخلها بالحالة السائله. يوجد بالداخل أربعة مقاعد للطاقم وموقد غاز مع مواقد ودش.
مر الجزء الرئيسي عن طريق اختبار "بيرلاك" عبر بحر كارا ، وبدأت الرحلة الاستكشافية في 16 مارس 2016 .
على الرغم من كمية قياسية من الثلوج في الجبال، وحوالي 4-5 أمتار، وأظهرت السيارة قدرة عبرها ممتازة. صعد "بورلاك" الجبل بزاوية ميل حوالي 30 درجة ، على ارتفاع أكثر من 1800 متر ، يكون نقص الهواء ، على طول الطرق الشتوية والتندرا. بفضل الإطارات ذات الضغط المنخفض التي يبلغ قطرها 1.75 مترًا ، كان من الممكن الوصول إلى سرعات تصل إلى 40 كم / ساعة على الطرق الشتوية وحوالي 15 كم / ساعة على الطرق خارج الدائرة القطبية الشمالية. في 25 آذار وصلت السيارة إلى بحر كارا حيث قطعت أكثر من 1500 كيلومتر ".
كان الحد الأدنى لسمك الجليد الذي يمكن أن يتحمله "بيرلاك" البالغ 4 أطنان 40 سم ، وإجمالاً غطت السيارة حوالي 120 كم على الجليد والماء.
تحويل جذور النباتات إلى مكثفات فائقة لنقل وتخزين الطاقة الكهربائية !.
من خلال سقي الفاصوليا بمحلول يحتوي على أوليغومرات مترافقة ، أظهر الباحثون أن جذور النبات تصبح موصلة للكهرباء ويمكنها تخزين الطاقة ايضا.
وجد العلماء طريقة لإدخال عناصر موصلة في جذور النباتات الحية وتحويلها إلى مكثفات الكترونية وكهربلئية فائقة.
في عام 2015 ، تمكن العلماء من تصنيع دوائر إلكترونية في إلانسجة الوعائية للورود . ثم استخدم الباحثون البوليمر الموصلPEDOT ، والذي تم امتصاصه بواسطة نظام الأوعية الدموية في النبات. نتيجة لذلك ، تم تشكيل الموصلات الكهربائية ، والتي كانت تستخدم في صنع الترانزستورات. في عمل لاحق في عام 2017 ، أظهر العلماء أن الأوليغومر المترافق ETE-S يمكن أن يتبلمر في النبات ويشكل موصلات يمكن استخدامها لتخزين الطاقة.
لكن بعد ذلك أجرى الباحثون تجارب فقط على قصاصات من النباتات التي يمكنها البقاء على قيد الحياة لأيام قليلة فقط. في العمل الجديد ، نجح العلماء في صنع أجهزة لتخزين الطاقة من جذور النباتات البالغة. للقيام بذلك ، استخدم العلماء أداة تقليم ETE-S ، والتي تتبلمر بشكل طبيعي في النبات. في الوقت نفسه ، يتم تشكيل بوليمر موصل على جذور النبات ، مما يخلق شبكة من الموصلات من نظام الجذر بأكمله.
ظلت جذور النباتات البقولية موصلة للكهرباء لمدة أربعة أسابيع على الأقل ، مع الموصلية في الجذور حوالي 10 / سم (سيمنز لكل سنتيمتر). حقق العلماء في إمكانية استخدام الجذور لتخزين الطاقة ، ولهذا الغرض ابتكروا مكثفًا فائقًا تعمل فيه الجذور كأقطاب كهربائية أثناء الشحن والتفريغ.
يعمل المكثف الفائق الذي يعتمد على الجذر بشكل جيد ويمكن أن يخزن طاقة أكثر 100 مرة من التجارب السابقة مع المكثفات الفائقة على النباتات التي تستخدم الساق فقط. يمكن أيضًا استخدام الجهاز لفترة طويلة ، حيث استمرت البقوليات في العيش والازدهار في التجارب.
طور فريق بحثي من جامعة قرطبة جهازًا ضوئيًا يمكنه تسخين المياه حتى 80 درجة - تمامًا مثل السخان الكهربائي التقليدي ، فقط عدة مرات أكثر كفاءة - يستخدم 95.06٪ من الطاقة المتاحة لإنتاج الماء الساخن للاحتياجات المنزلية .
يرتبط جزء كبير من استهلاك الطاقة للمباني بتسخين المياه. بطريقة صديقة للبيئة - باستخدام الخلايا الكهروضوئية؟
يعمل النموذج الأولي للسخان على تسخين الماء حتى 80 درجة. خلال هذه العملية ، لا يتم توليد أي نفايات أو غازات ملوثة. يستخدم النموذج الأولي شيئًا مثل الدرع ، حيث يتم توصيل الألواح الشمسية وسخان المياه الكهربائي التقليدي بكبلين. في الوقت نفسه ، تبلغ خسائر الطاقة 5٪ فقط. وفقًا للباحثين ، يمكن استخدام هذا النظام في الحياة اليومية وفي الصناعة.
تعتمد عملية التسخين على استخدام مقاومات كهروحرارية مدعومة بجهاز كهروضوئي - بطارية شمسية. تحتوي سخانات المياه التقليدية أيضًا على مقاوم كهربائي بداخلها - وهو شيء يمكن أن تفقد الحرارة عليه. تسخن عند توصيلها بالتيار الكهربائي. الاختلاف الوحيد هو أن الاتصال يتم بألواح شمسية بدلاً من منفذ كهربائي. وبالتالي ، يتم تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهروضوئية.
كيف سيجعل الانسان، الحيوانات تنتج مواد المستقبل؟!.
شبكة العنكبوت المتوهجة والحرير بالأنابيب النانوية: العلماء مستعدون لتحويل الحيوانات والنباتات إلى مصانع لإنتاج مواد متطوره في المستقبل.
لقد أتقنت الحشرات والعناكب مهارة نسج الألياف لمئات الملايين من السنين ، وتعلموا كيفية صنع مواد قوية وخفيفة الوزن بشكل لا يصدق ومتوافقة حيوياً وخاملة كيميائياً.
وايضا دودة الحرير، إنه لأمر مؤسف أن استخدامها من قبل البشر لآلاف السنين قد تم تقليصه إلى إنتاج عادي للأقمشة الحريرية - على الرغم من أننا كلما عرفنا خصائص هذه الألياف الحيوية بشكل أفضل ، كلما بدا الأمر صعب علينا. خذ شبكة عنكبوتية على الأقل - المادة أكثر قوة و موثوقية من الفولاذ (قوة الشد 1.0-2.7 جيجا باسكال) وأخف من ألياف الكربون (الكثافة 1.3-1.4 جم / سم 3 ). خصائصه قابلة للمقارنة مع أفضل مثل الياف كيفلار وحتى الألياف الجديدة ، بالإضافة إلى تعزيزها بـ "بعقد" جزيئية على سلاسل البوليمر. خيوط العنكبوت تصنع منها ملابس وكابلات رائعة وأكياس متينة قابلة للتحلل وخيوط جراحية وحتى الدروع الواقية من الرصاص.
هذه الخصائص من الهيكل المعقد لخيط العنكبوت. تفرز غدد خاصة بروتينات شبكة العنكبوت مثل السبيدروين وتتكون أساسًا من الأحماض الأمينية الجلايسين والألانين.
مع تصلب الإفراز في الهواء ، يشكل الجلايسين الصغير والمتنقل قاعدة مرنة وغير متبلورة للهيكل ، بينما ينتظم الألانين في مجالات "بلورية" قوية ، والتي يمكن أيضًا أن تتماسك معًا بواسطة جسور الكبريتيد من بقايا الأحماض الأمينية السيرين.
هذا مركب حيوي حقيقي ، يسمح هيكله المعقد بتحقيق خصائص فريدة. يمكن أيضًا تضمين جزيئات إضافية في القاعدة غير المتبلورة ، مما يمنح الالياف خصائص جديدة: على سبيل المثال ، يخيف البيروليدين النمل ، وفي الوقت نفسه يمتص الماء بنشاط ، ويحافظ على الويب في حالة رطبة على النحو الأمثل.
إن وجود مركبات "صناعة السبائك" هذه أمر شائع بالنسبة للبوليمرات الطبيعية. شوائب المعادن تقوي فكي بعض الحشرات ، كما أن البلورات المعدنية تجعل أسنان التروس الأقوى بين جميع المواد الطبيعية. ليس من المستغرب أن يحاول العلماء أيضًا تحسين خصائص الحديد عن طريق إدخال إضافات اصطناعية - الجسيمات النانوية والأنابيب النانوية الكربونية وحتى البلورات الدقيقة شبه الموصلة من تيلورايد الكادميوم ، والتي جعلت طبقة الويب تتألق. كقاعدة عامة ، يتم رشها ببساطة على الخيط. لم يكن من الممكن إدخال جزيئات في هيكلها حتى قام الفيزيائي الإيطالي البريطاني نيكولا بوغنو برش الحيوانات بالماء برقائق الجرافين والأنابيب النانوية.
في عام 2015 ، كان فريقه قادرًا على إظهار أن مثل هذه الطريقة البسيطة : فقد وضعت الإضافات الضرورية في خيط العنكبوت ، مما زاد بشكل كبير من قوته الشده. استفاد العلماء الصينيون على الفور من هذا النهج ، حيث طبقوا نفس الطريقة للحصول على ألياف الحرير بضعف القوة. وفي الوقت نفسه ، قام البروفيسور بوغنو بتحسين طريقته ونشر في سبتمبر 2017 نتائج دراسة خيوط واحد ونصف من العناكب المختلفة ، مع الأنابيب النانوية أحادية الجدار أو الجرافين المخفف فيه. تبين أن أقصى أداء لشبكة الالياف الخاصة بهم أفضل بكثير من الطبيعي: بفضل الأنابيب النانوية ، كان أحد الخيوط قادرًا على تحمل حمولة تصل إلى 5400 ميجا باسكال وامتصاص ما يصل إلى 1567 جول / جم من الطاقة قبل الانهيار . "يمكن استخدام إجراء التعزيز الطبيعي مع حيوانات ونباتات أخرى ،
يحاول الأستاذ الإيطالي الجمع بين النانو والتكنولوجيا الحيوية منذ عدة سنوات. حتى أنه حصل على براءة اختراع طريقة لإنتاج المطاط المسامي "المقوى" بالأنابيب النانوية ، حيث يؤدي تخمير الخميرة إلى إحداث تجاويف.
الآن يبدو أن بوغنو مستعدة لتحويل الكائنات الحية إلى مصانع صديقة للبيئة من مواد واعدة. في الواقع ، تتفوق المركبات الحيوية مثل المواد الكيتينية لبطنيات الأقدام أو خيوط العنكبوت على العديد من النظائر الاصطناعية ، ولا يزال العلماء يحاولون إنشاء تقنيات لتركيبها وتعديلها الصناعي. تمكنوا من استخراج سبيدروين من الغدد العنكبوتية واستخدامها لتشكيل خيوط ليفية عن طريق الكهرباء الساكنة وغيرها من الطرق. ومع ذلك ، فإن كل هذه الأساليب معقدة ومختبرية ، وحتى الآن لم يكن من الممكن توسيع نطاقها إلى إنتاج مجدي اقتصاديًا.
وجد العلماء مكانًا على سطح القمر سيبدأ فيه البحث عن الماء في عام 2022
أفضل مكان للمستوطنات القمرية - القطب الجنوبي لقمرنا . يكون محور دوران القمر عموديًا تقريبًا على مستوى مسير الشمس ، لذلك لا يوجد تغيير في الفصول على القمر ، وتشرق الشمس في القطبين طوال الوقت تقريبًا. لكنها منخفضة فوق الأفق ، لذلك توجد أماكن في القطبين القمريين لا يوجد فيها ضوء مطلقًا - في أعماق الفوهات. يمكن أن تعمل الألواح الشمسية بشكل مستمر تقريبًا ، ويجب أن يتراكم الجليد في الحفر. هذا كل ما تحتاجه تقريبًا: مصدر للطاقة ، ومصدر للهيدروجين والأكسجين. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك البقاء على اتصال دائم بالقطب الجنوبي مع الأرض.
ناسا بالفعل حدد المكان والمصطلحات وأين ومتى بالضبط سيبدأ البحث عن المياه ونشر المستوطنة القمرية. المكان هو سلسلة جبال شاكلتون تقريبًا في القطب الجنوبي. الخط الزمني هو نهاية عام 2022. بشكل عام ، قريبًا جدًا. سيتم تسليم الروبوت إلى هذا المكان ، والذي سيبدأ مهمة قمرية جديدة. سيبدأ اختبار العديد من التقنيات في وقت واحد. سيتم استخراج الجليد.
Polar Resources-1. وهي مجهزة بمثقاب ومقياس طيف الكتلة لأخذ عينات من الثرى القمري من عمق حوالي متر وتحليل العينات. الغرض من التجربة: تحديد ما إذا كان هناك ماء وكميته. بالإضافة إلى ذلك ، سيتم نشر شبكة اتصالات 4G / LTE. لاختبار الاتصالات ، سيتعين على العربة الجوالة الصغيرة التحرك لمسافة ميل واحد بعيدًا عن المسبار والتواصل مع الأرض من خلال الوحدة النمطية. سوف يضطر روفر للانضمام إلى العمل في عام 2023 (بحجم عربة الجولف تقريبًا) ، والذي سيستكشف سطح القمر ، بما في ذلك داخل الحفرة.
فريق مختبر الدفع النفاث التابع لناسا تعمل في مشروع الاستطلاع الروبوتي الموزع المستقل CADRE ، والذي يتم في إطاره إنشاء مجموعة كاملة من المركبات القمرية الخفيفة. تعمل روفرز على أربع عجلات آلية ومجهزة بكاميرات استريو. تتمثل المهمة الرئيسية للمجموعة في رسم خريطة لسطح القمر في صورة ثلاثية الأبعاد. هم حقا بحاجة إلى اتصال جيد.
يُمكِّن كل هذا العمل رواد الفضاء من الهبوط على سطح القمر في عام 2028. يجب أن يكون كل شيء جاهزًا هناك: الوصول إلى المياه ، والألواح الشمسية المنتشرة والمخبأ القمري الأول.
دلو مثبت على محور مملوء بالماء حتى يسقط عليه. فقط في الليزر لا يتراكم الماء ، ولكن الطاقة ، ثم يتحول إلى ضوء. في هذه الحالة ، لا يعتبر المركب دلوًا ، ولكنه مادة تنتقل ، تحت تأثير خارجي ، إلى حالة الإثارة الخاصة. كانت الياقوت أول مادة صلبة تعلم الناس استخدامها كأداة تخزين.
وسبب استخدام ليزر الياقوت من الممكن استخدامه:
في التصوير الضوئي المجسم Optical Holography وذلك نظرا للطاقة العالية للنبضات الناتجة منه. من الممكن أيضا استخدامه في قياس خواص البلازما مثل كثافة الاليكترونات ودرجة الحرارة. ويستخدم أيضا في إزالة الوشم المرسوم على الجلد وله أيضا بعض التطبيقات الطبية.
أظهر باحثون في معهد Ioffe للفيزياء والتكنولوجيا في سانت بطرسبرغ استخدام الموجات الصوتية السطحية للتحكم في دوران الإلكترون في بلورة كربيد السيليكون. يمتلك هذا النوع من أشباه الموصلات القدرة على استبدال السيليكون في العديد من التطبيقات التي تتطلب إلكترونيات قوية ، مثل المركبات الكهربائية.
هذا مشابه جدًا لضبط أداة ، فقط كخيوط - دوران الإلكترون ، كشوكة رنانة - مجال مغناطيسي ، و "ملاحظة" - انتقال الإلكترون إلى حالة جديدة.
- يقوم المجال المغناطيسي "بضبط" ترددات الرنين لدوران الإلكترون مع تردد الموجة الصوتية ، ويسبب الليزر انتقالات بين الأرض والحالات المثارة لمركز اللون.
تلعب هذه التحولات الضوئية دورًا أساسيًا: فهي تجعل من الممكن الكشف بصريًا عن حالة الدوران عن طريق تسجيل الكميات الضوئية المنبعثة عندما يعود الإلكترون إلى الحالة الأرضية.
ومع ذلك ، فإن كل شيء ليس بهذه البساطة وفي هذه العملية من الضروري مراعاة مقدمة دوران الإلكترون - تغيير في اتجاه محور الدوران عند محاولة إمالته. يمكن أيضًا اعتبار دوران الإلكترون على أنه مغزل صغير ، في حالتنا مع محور يتقدم تحت تأثير الموجة الصوتية ، والذي يغير الاتجاه في كل مرة ينتقل فيها الإلكترون من الحالة الأرضية إلى الحالة المثارة.
يؤدي هذا التغيير إلى حقيقة أن المعلومات الكمومية المخزنة في دوران الإلكترون تُفقد بعد العديد من هذه "القفزات". كان الباحثون قادرين على منع هذا: من خلال الضبط الصحيح لترددات الرنين ، تصبح محاور مقدمة الدوران في الأرض والحالات المثارة : تحافظ الدورات على اتجاهها المسبق على طول اتجاه محدد جيدًا حتى أثناء الانتقال بين الأرض وحالات الإثارة.
في ظل هذه الحالة المحددة ، تتوقف المعلومات المخزنة في دوران الإلكترون عن الاعتماد على "القفزات" بين الأرض والحالات المثارة التي يسببها الليزر. تفتح هذه الملاحظة إمكانيات جديدة في عالم معالجة المعلومات الكمية في أجهزة ذات أحجام مماثلة لتلك الخاصة بالرقائق الدقيقة الحديثة ، مما سيؤثر بشكل إيجابي على تكلفة تصنيع مثل هذه الأجهزة ، وبالتالي يجعلها في متناول عامة الناس.
يمكن للحل الجديد ، على سبيل المثال ، تحويل السيارات ذات محركات الاحتراق الداخلي إلى سيارات صديقة للبيئة تنبعث منها الأكسجين النقي بدلاً من ثاني أكسيد الكربون.
استخدم الباحثون مصنعًا تجريبيًا بحجم 2 لتر - يعتمد على العمليات الفيزيائية والكيميائية المرتبطة بنقل ثاني أكسيد الكربون عبر الغاليوم - معدن خفيف يذوب عند درجة حرارة حوالي 30 درجة مئوية.
يضاف هذا المعدن إلى الخليط في صورة سائلة ، وكذلك جزيئاته النانوية. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي التركيبة على قضبان فضية بحجم نانومتر.
علاوة على ذلك ، وفقًا للباحثين ، يتم خلط الخليط بشكل نشط ، ونتيجة لذلك ، يتم تكوين تفاعلات كهروكيميائية احتكاكية - وهذا عندما تبدأ المواد في الحالة السائلة ، بسبب قوة الاحتكاك ، في التفاعل بشكل أكثر فاعلية مع أسطح الحشوات الصلبة.
يذكر الباحثون أن النباتات التي تنتج باستمرار 100 مل من CO 2 في كل دقيقة لمدة شهر . انها لم تكن الا 230 كيلو واط ساعة من الكهرباء إلى تحويل طن من CO 2 في الأكسجين النقي والكربون الصلب، وهي عبارة مبلغ 100 $.
تُظهر الدراسة الجديدة كيف يمكن للمواد الكيميائية الموجودة في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية أن تكشف في بعض الحالات ما إذا كانت درجة الحرارة على سطحه مرتفعة للغاية ام لا و بالنسبة للمياه السائلة موجودة ام لا.
في نظامنا الشمسي ، تكون الكواكب إما صغيرة وصخرية (مثل الأرض) أو كبيرة وغازية (مثل نبتون). لكن حول النجوم الأخرى ، اكتشف علماء الفلك كواكب وسيطة - عوالم أكبر قليلاً من الأرض ، لكنها أصغر من نبتون. قد تحتوي هذه الكواكب على أسطح صخرية أو محيطات من المياه السائلة ، ولكن على الأرجح ستتم تغطيتها بغلاف جوي أكثر سمكًا من الأرض بعدة مرات وهو معتم.
في دراسة جديدة نُشرت في مجلة Astrophysical Journal Letters ، يوضح العلماء كيف يمكن لكيمياء هذه الأغلفة أن تقدم أدلة حول ما يكمن تحتها: على وجه الخصوص ، أي الكواكب شديدة الحرارة بحيث لا تدعم محيطات الماء السائل. نظرًا لأن الماء السائل عنصر أساسي للحياة كما نعرفها ، يمكن أن تساعد هذه التقنية العلماء في تضييق نطاق بحثهم عن الكواكب الخارجية التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن. تم تأكيد أكثر من 4500 كوكب خارجي في مجرتنا حتى الآن ، ولا يزال أكثر من 7700 مرشحًا في انتظار التأكيد. لكن هذه قطرة في محيط - وفقًا للعلماء ، هناك مئات المليارات من الكواكب الخارجية في مجرتنا.
يمكن لبعض تلسكوبات ناسا الفضائية المجهزة بمقاييس الطيف أن تكشف عن التركيب الكيميائي للغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية. لن يكون الملف الكيميائي للأرض قادرًا على عرض صور ، على سبيل المثال ، للأبقار أو الأشخاص على سطح الكوكب ، لكنه سيُظهر ثاني أكسيد الكربون والميثان الناتج عن الثدييات والأكسجين الذي تنتجه الأشجار. لن تكون أي من هذه المواد الكيميائية بمفردها علامة على وجود الحياة ، ولكن عند دمجها معًا ، فإنها تشير إلى احتمال أن يكون كوكبنا مسكونًا.
شكرا للاهتمام! اذا اعجبتك المقالة احرص على تقييمها ومشاركتها مع اصدقائك 📣 ولا تنسى الاشتراك في موقعنا ✔.
سيتم اختبار محرك البلازما الروسي الفضائي الصغير بحلول نهاية العام.
يعمل مهندسو MEPhI (معهد موسكو للفيزياء الهندسية) بنشاط على تطوير محرك بلازما صغير جدًا مصمم خصيصًا للأقمار الصناعية النانوية. لم تكن المشكلة الرئيسية هي إنشاء محرك ، ولكن جعله يعمل بشكل كامل من بطارية مكثف صغيرة.
وكان المتخصصون الروس هم الذين تمكنوا من حل المشكلة التي حلها العلماء في جميع أنحاء العالم لعقود عديدة ، وقد نجحوا في إنشاء محرك بلازما صغير جدًا ، يريدون اختباره في الفضاء بحلول نهاية هذا العام.
مشكلة الأقمار الصناعية النانوية وحلها.
في الوقت الحالي ، يمكننا أن نلاحظ طفرة حقيقية في ما يسمى :
بالاقمار الصناعية النانوية وهي- المركبات الفضائية ، التي لا يتجاوز وزنها 10 كجم. لذلك فقط منذ بداية عام 2021 ، تم إطلاق حوالي 150 قمرًا صناعيًا بأسم CubeSat
وهي المركبات التي تتكون من وحدات مكعب متعددة من 10 سم × 10 سم × 10 سم حجم. لا تزيد كتلة عن 1.33 كيلوجرام (2.9 رطل) لكل وحدة.
توضع هذه الاقمار في المدار - وهو النوع الأكثر شيوعًا من الأقمار الصناعية الفائقة الصغر.
لذا تُستخدم معظم هذه الأجهزة النانوية لاستكشاف الأرض ، والمشكلة الرئيسية للأجهزة هي أنها تُطلق في المدار عن طريق رمي العشرات منها من الصاروخ في مكان واحد.
للحصول على عمل عالي الجودة ، يجب توزيعها بالتساوي على المدار ، مما يعني أنك بحاجة إلى تغيير سرعتها في المدار. حاليًا ، تُستخدم اللوحات المنسدلة لتغيير السرعة وتدويرها بشكل عمودي على حركة القمر الصناعي لأقصى قدر من التباطؤ ، أو بالتوازي من أجل إبطاء طفيف.
الطريقة لها عيب واحد ، ولكن عيب كبير جدا. بسبب التباطؤ ، غالبًا ما تفقد الأقمار الصناعية الارتفاع وتخرج حتمًا من المدار وتحترق في الطبقات الكثيفة من الغلاف الجوي.
وبالتالي ، من الضروري إطلاق جميع الأقمار الصناعية الجديدة باستمرار لتحل محل الأقمار الصناعية المحترقة.
السبيل الوحيد للخروج من هذا الموقف هو تثبيت محرك مصغر على القمر الصناعي. لكن جميع المحركات الحالية مصممة للعمل على مركبات فضائية كبيرة ، وهي تستهلك الكثير من الطاقة ، ولا تستطيع الألواح الموجودة على الأقمار الصناعية الصغيرة تزويدها بالكهرباء من حيث المبدأ. والمحركات السائلة محظورة لأسباب تتعلق بالسلامة.
هذا هو السبب في أن العلماء كانوا يكافحون من أجل إنشاء محركات مصغرة لفترة طويلة وأحيانًا دون جدوى.
لقد وجد المهندسون الروس حلاً
اقترح المتخصصون الروس استخدام المركبات غير المتفجرة كوقود في محرك البلازما ، لكن البلاستيك متعدد الأسيتال ، الذي يحترق تدريجيًا ، يتم تحويله إلى بلازما ، ثم يتم إلقاؤه من المحرك ، وبالتالي إنشاء الدفع اللازم ، والذي يحرك القمر الصناعي الصغير. .
من أجل الإنصاف ، يجب أن يقال إن فكرة استخدام البلاستيك ليست جديدة وقد اقترحها متخصصون سوفييت وتم اختبارها في عام 1964 على محطة المسبار 2 بين الكواكب ، والتي أرسلها الاتحاد السوفيتي إلى المريخ.
في النسخة السوفيتية ، لم يتم استخدام البولي أسيتال للمحركات ، ولكن تم استخدام البلاستيك الفلوري العادي. كانت السمة الرئيسية لهذه المادة هي كثافتها العالية ، ولكن كان هناك أيضًا عيبًا خطيرًا.
لذلك من أجل استخدام البلاستيك الفلوري في شكل وقود ، هناك حاجة إلى تيار تفريغ كبير. إذا لم يكن التيار كافيًا ، فإن فيلمًا كربونيًا يتشكل على سطح البلاستيك ، والذي يتمتع بموصلية تيار ممتازة ، مما يعني أنه يمكن أن يتسبب في حدوث دائرة كهربائية قصيرة ، وسيفشل المحرك ببساطة.
حل المهندسون السوفييت المشكلة عن طريق تركيب مكثفات نبضية كبيرة وقوية ، لكن لا يمكن استخدامها على الأقمار الصناعية الصغيرة بأي شكل من الأشكال.
كانت فكرة مهندسي (معهد موسكو للفيزياء الهندسية) هي إنشاء محرك بأبعاد 83x83x50 مم ، ولحل مشكلة تشكيل الحجم ، بدأوا في البحث عن نوع آخر من البلاستيك. وأثناء البحث ، تم العثور على بولي أسيتال ، يحتوي على سلسلة (-COCOC-) ، والتي لا تسمح بتكوين سلسبة كربون أثناء الاحتراق (يتم تكوين كمية معينة من الزيت دون تيار كهربائي ، والذي يعني أنه لا يشكل خطورة على المحرك).
بالإضافة إلى ذلك ، تم تركيب نظام مغناطيسي خارجي مصنوع من ملف نحاسي على المحرك ، مما سمح بالحد من تيار التفريغ والحفاظ على كفاءة المحرك المقبولة. لذلك ، وفقًا للحسابات الأولية ، يمكن أن يكون مورد المحرك حوالي 1000 ساعة من التشغيل.
وأخيرًا ، تم تركيب مكثفات مدمجة وخفيفة الوزن.
آفاق المحرك الروسي
خلال الأشهر المقبلة ، سيقوم المهندسون بإجراء تعديلات على المحرك من أجل زيادة كفاءته وزيادة احتياطي البلاستيك ، وفي نهاية العام سيتم اختبار المحرك على قمرين صناعيين في وقت واحد على منصة OrbitCraft-Pro. بالإضافة إلى ذلك ، أبرم المطورون بالفعل اتفاقيات أولية مع شركة الفضاء الخاصة Sputniks.
رصد الأقمار الصناعية للمنطقة القطبية الشمالية المهددة بالانقراض - goarctic.ru.
يجب الانتهاء من جميع الاختبارات بحلول نهاية الصيف عام 2022 ، وبعد ذلك سيكون من الممكن التحدث عن الإنتاج التسلسلي للمحركات.
زرع أعضاء الخنازير للبشر ! : أول عملية جراحية ناجحة في الولايات المتحدة الأمريكية.
عملية زرع كلية خنزير في رجل. تمت العملية بنجاح -for.com
في كل عام ، يتم إجراء حوالي 100 ألف عملية زرع أعضاء وأكثر من 200 ألف عملية زرع نسيج وخلايا بشرية في العالم ، بينما تزداد الحاجة إلى زراعة الأعضاء كل عام فقط. ومع ذلك ، يموت الآلاف من المرضى دون انتظار دورهم ، لذلك يبذل العلماء قصارى جهدهم لإيجاد بدائل للأعضاء البشرية المانحة للحياة. وهكذا ، أعلنت مجموعة من الجراحين من الولايات المتحدة عن أول عملية زرع كلى لخنزير بشري ناجحة.
العمل الأول في مجال زراعة الأعضاء من الخنازير للبشر
على الرغم من أنه من السابق لأوانه الحديث عن نجاح عملية الزرع هذه ، حيث تم زرع كلية الخنزير لمدة 54 ساعة فقط في مريض مات دماغه بالفعل ، بينما تم الحفاظ على الوظائف البيولوجية للجسم بشكل مصطنع. ولكن ، وفقًا للأطباء ، كان العضو يعمل بشكل طبيعي (حيث قامت الكلية بترشيح الدم وإخراج البول) طوال فترة اتصالها بالجسم.
فريق من جراحي زراعة الأعضاء الذين شاركوا في تجربة لزرع كلية خنزير في إنسان. مصدر الصورة: NYU Langone Health
حقيقة أن أعضاء الخنازير تشبه إلى حد بعيد الأعضاء البشرية و حقيقة أنه يمكن نظريًا زرعها في اجسام البشر معروفة منذ فترة طويلة ، لكن خلايا الخنازير تحتوي على سكريات محددة تسبب رفضًا سريعًا للأنسجة في جسم الإنسان. ومع ذلك ، تم حل هذه المشكلة: أثناء العملية ، استخدم الأطباء لكلى خنزير ، تم تعديل جيناتها بطريقة لم يتم بها إنتاج هذه السكريات.
يُطلق على زرع الأعضاء من نوع بيولوجي الى نوع بيولوجي آخر
اسم xenotransplantation ، وإذا استمر العمل في هذا الاتجاه ، فقد تصبح الخنازير قريبًا مصدرًا لعدد كبير من الأعضاء المتبرع بها للناس.
على الرغم من عدم وجود مراجعات علمية لهذه العملية حتى الآن ، يقول الخبراء أنه يمكن إجراء عمليات البحث والعمليات التجريبية على زرع كلى الخنازير في المرضى "اليائسين عن إيجاد بدائل" في غضون عامين.
وفقًا لمارتينا روثبلات ، الرئيس التنفيذي لشركة United Therapeutics ، المتخصصة في تعديل الجينات للخنازير ، فإن زرع xenotransplantation سيوفر آلاف الأشخاص كل عام في المستقبل القريب ، وهذه العملية هي خطوة مهمة على هذا المسار.
بالطبع ، من أجل إجراء عمليات زرع الأعضاء بنجاح ، لا يزال يتعين على العلماء حل العديد من المشكلات - من الطبية البحتة إلى القانونية ، بما في ذلك اعتماد القوانين ذات الصلة والحصول على الموافقات التنظيمية لمثل هذه العمليات. بالطبع ، لا يمكن إهمال العنصر الأخلاقي للمشكلة ، لأنه لا يمكن للجميع قبول فكرة زرع الأعضاء من الحيوانات.
أصبحت الهواتف الذكية أكثر الأدوات شعبية اليوم. أجهزة الشاشة التي تعمل باللمس صغيرة الحجم ملائمة للاستخدام حقًا. إنها ليست وسيلة اتصال فحسب ، بل هي مشغل وكاميرا ودفتر وملاح وغير ذلك الكثير. ربما لم يتبق أحد ممن لن يستخدم الهاتف الذكي الان . ومع ذلك ، في المستقبل المنظور ، قد لا تنخفض شعبية الهواتف الذكية فحسب ، بل قد تتوقف الهواتف الذكية نفسها عن الوجود. وهذه ليست مجرد تخمينات خاملة ، بل رأي خبراء أكفاء.
من الصعب تصديق ذلك ، لكن يمكن أن تصبح الهواتف الذكية أقل إثارة للاهتمام. سيحدث هذا فقط عند ظهور "شيء جديد" ، والذي سيوفر إمكانيات أكثر من الهواتف الذكية الحديثة. إذا بدأت في متابعة تطور التقنيات ، فما الذي يمكنك رؤيته من بين التقنيات التي يمكنها ، مع التطوير الكافي ، أن تضغط بشدة على الهواتف الذكية. على أساسها ، سيتم تطوير أجهزة جديدة تمامًا ، لا توفر فقط الوصول إلى الإنترنت ، ولكن أيضًا فرصًا أخرى جذابة ومطلوبة.
الخبراء واثقون من أنه في المستقبل ، لن يتم استخدام بصمات الأصابع فقط لتحديد المستخدمين في الخدمات المصرفية ، ولكن أصوات الناس ووجوههم. ويمكن عرض المعلومات التي يطلبها المستخدم على مرآة أو حائط بفضل استخدام تقنيات إنترنت الأشياء. الهواتف الذكية نفسها ستصبح قديمة بشكل ميؤوس منه في غضون السنوات العشر القادمة وستنتهي عن الاستخدام ، لتصبح نادرة. ومع ذلك ، حتى هذه "التكنولوجيا المتقدمة" مثل زرع شريحة في الدماغ ، يعتبر الخبراء أيضًا أنها عفا عليها الزمن.
(عبارة فيما اذا قد ذهبوا للقمر حقا"، وجهة نظر كاتب المقال ). اغلب الدلائل تشير الا انه لم تكن هنالك رحلة للقمر.
ولكن للامانه العلمية سنتناول الموضوع من وجهة نظر علمية و نسلم بان هنالك رحلة كانت للقمر مأهولة.
عمليا" عودة المركبات الفضائية بعد اتمام عملها:
يتكون الهبوط من مرحلتين: الهبوط والإقلاع. لكل منها إمدادات منفصلة من الوقود والمحرك. تم حساب مسار الإقلاع والالتحام مع الوحدة المدارية على الأرض ونقلها كبرنامج كمبيوتر إلى كمبيوتر مرحلة الإقلاع عبر رابط راديو. قبل الإطلاق ، كان رواد الفضاء بحاجة إلى توجيه منصة الدوران للمركبة الفضائية عموديًا وإلى النقاط الأساسية. تم ذلك بواسطة اماكن النجوم.
قبل البدء ، تم الضغط على زر "البدء" ، وعندما جاءت اللحظة المحسوبة ، امر الكمبيوتر. وأصدر أمرًا بتفجير البراغي المتفجرة التي تربط وحدتي الهبوط والإقلاع ، وتفعيل قطع الكابلات ، التي تقطع الأسلاك التي تربط الوحدات. تم تشغيل المحرك ، ورفعت الوحدة إلى مدار قريب من مدار الوحدة المدارية.
ثم بحث رواد الفضاء عن بعضهم البعض في المدار باستخدام إشارات الرادار والمنارة ، واقتربوا ورسوا.
بعد نقل المواد التي تم الحصول عليها إلى الوحدة المدارية والذهاب إليها ، كانوا يستعدون للعودة إلى الأرض.
بالرغم من ان بعض ما ورد في هذه الرحلة المبهمة من سقطات جعلتها اقرب لان تكون فلم مثل على الارض.
الا اننا تكلمنا من ناحية عودة المركبات الفضائية الماهولة وغير الماهولة الى مدارات الكواكب والاقمار بعد انتهاء مهامها.
كما ذكرنا في مقالات سابقة، تتطلب طريقة أبراج الرياح والمراوح تضاريس خاصة وظروف مناخية خاصة ولا يمكن أن تكون في المدن. يمكن أن يغير تطوير المصمم ورجل الأعمال الأمريكي جو دوسيت كل شيء. ابتكر المخترع مولدا للرياح على شكل لوحة جدارية يمكن وضعه في أي مكان في المدينة وحتى في المنزل .
اقترح المهندس نظاما من عدة عشرات من المولدات المصغرة، والتي تصنع توربيناتها على شكل شبكة من محاور طويلة ذات شفرات مستطيلة صغيرة متناوبة. ظاهريا، يبدو جميلا، ويشبه المنحوتات الحركية العصرية اليوم. عندما تهب الرياح، تخلق الشفرات الدوارة صورة ديناميكية بالأبيض والأسود منومة.
تتمثل قيمة الحل المقترح في إمكانية تحجيمه وتعديله وفقا لأي هيكل، أو حتى وضعه في شكل دعامات كبيرة مثل الطاقة الشمسية من مجموعة متنوعة من الواح الرياح المماثلة. كمزارع التوربينات، وفقا لتقديرات المخترع، فإن النموذج الأولي الذي أنشأه الإطار بطول 7.5 متر وارتفاع 2.5 متر يمكن أن يولد ما يصل إلى 10 آلاف كيلوواط من الكهرباء سنويا. ومع ذلك، قد تتوافق هذه الحسابات مع ترتيب محدد للوحات وخريطة الرياح في منطقة معينة، لذلك يجب التعامل معها بحذر.
يعتقد المخترع نفسه أن الترتيب الأكثر فعالية لهذه الالواح سيكون جدران المباني الكبيرة أو الأماكن على طول الطرق السريعة، حيث سيتم توليد الكهرباء حتى في حالة عدم وجود الرياح فقط بسبب الحركة السريعة للسيارات. إنه يبحث الآن عن مصنعي الواح الجدران الهوائية المهتمين ويأمل أن يصبحوا تجاريين.
الكهروضوئية، تأريخها، مبدأ عملها، المادة الاساس التي تدخل في بنائها ولماذا؟.، لماذا هي مهمة وخيار افضل للبشرية؟.
خلايا الطاقة الشمسية : هل يمكن لبيت الاعتماد عليها وترك كهرباء الشبكة العادية؟!.
لنتعرف على اجوبة هذه الاسئلة من خلال هذا المقال :
اولا " لنتعرف الألواح الشمسية. من اخترعها وما هي مزاياها؟.
أصبح استخدام الطاقة الشمسية مهما" بشكل خاص في القرن التاسع عشر. في عام 1842 ، تمكن الفيزيائي الفرنسي ألكسندر إدموند بيكريل من تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء لأول مرة.
و هو فيزيائي فرنسي قام بدراسة الأشعة الشمسية، المغناطيسية ، الكهرباء ، وعلم البصريات . ويرجع له الفضل في اكتشاف تأثير الضوء الجهدي وهو الأساس العلمي لعمل أي خلية شمسية .
لماذا يُستخدم السيليكون في صناعة الخلايا الشمسية؟.
يُعتبر السيليكون واحد من أكثر العناصر توافرًا في الطبيعة ويوجد بشكل أساسي في رمال الصحاري على هيئة أكاسيد السيلكون. لكن ما يجعل السيليكون عنصرًا مميزا في تصنيع الخلايا الشمسية هو تركيبه الكيميائيي الفريد؛ إذ تحتوي ذرة السيليكون على 14 الكترون موزعة على ثلاث مستويات طاقة. مستويين الطاقة الاول والثاني الاقرب للنواة يكونان ممتلأن تماماً بالالكترونات والمستوى الثالث أو المستوى الخارجي يحتوي على 4 الكتورنات فقط اي يكون نصفه ممتلئ والنصف الاخر فارغ حيث ان المدار يكتمل بـ 8 الكترونات. وتسعى ذرة السيليكون لان تكمل النقص في عدد الالكترونات في المستوى الخارجي ولتفعل ذلك فإنها تشارك أربع الكترونات من ذرات سيليكون مجاورة وبهذا ترتبط ذرات السيليكون بعضها البعض في شكل تركيب بلوري وهذا التركيب البلوري له فائدة كبيرة في الخلية الكهروضوئية بلورة سيليكون نقية وللعلم بلورة السيليكون النقية لا توصل التيار الكهربي بكفاءة لانه لا يوجد الكترونات حرة لتنقل التيار الكهربي حيث ان كل الالكترونات قد قيدت في التركيب البلوري. ولهذا ولكي يتم استخدام السيليكون في الخلية الشمسية فإننا بحاجة إلى إجراء تعديل بسيط في التركيب البلوري وذلك عن طريق عملية تطعيم ذرات عناصر أخرى تسمى عملية «تطعيم-doping» وهذه الذرات الاضافية تُعرف باسم «شوائب-impurities» وهي ضرورية لعمل الخلية الشمسية.
تعمل الشوائب في ذرات السليكون على السليكون النقي بالطاقة وتجعل بعض الكترونات السيليكون تتحرر وتترك مكانها شاغر ويطلق على هذا المكان الشاغر اسم «الفَجوة-hole». تعمل هذه الفجوة على السماح لالكترون في الجوار بالانتقال اليها تاركاً فجوة اخرى وهكذا تستمر حركة الالكترونات في اتجاه وحركة الفجوات في الاتجاه المعاكس وهذه الحركة هي تيار كهربي..
تتضمن عملية تصنيع البلورات المتعددة ذوبان السيليكون وتبريده التدريجي اللاحق. طريقة تصنيع العناصر هذه بسيطة ولا تتطلب نفقات مادية كبيرة ، مما يجعل من الممكن إنتاج أنظمة غير مكلفة.
تُصنع البلورات الأحادية من بلورة واحدة من السيليكون تزرع في ظروف صناعية. كفاءة هذه الألواح ، بالمقارنة مع الكريستالات ، أعلى بكثير وتصل إلى مؤشر 20-22 في المائة.
سيسمح تركيب وحدة واحدة بتزويد المعدات الصغيرة بالكمية المطلوبة من الطاقة حتى في الظروف الجوية الصافية. لزيادة الطاقة ، يتم استخدام عدة بطاريات متصلة بالتوازي. يتيح لك هذا الأسلوب زيادة قيمة التيار المستمر الناتج .
تعتمد مدى كفاءة استخدام الألواح الشمسية على العوامل التالية:
· الوحدة ودرجات حرارة الهواء.
· الاختيار الصحيح لمقاومة الحمل.
· زاوية سقوط الأشعة الشمسية .
· قوة التيار الناتج من كمية الضوء الساقط.
· وجود طلاء مضاد للانعكاس على سطح الوحدة من عدمه.
وتجدر الإشارة إلى أن الخلايا الكهروضوئية تعمل بكفاءة أكبر عند درجات حرارة منخفضة. عند حساب الحمل ، من المهم مراعاة عوامل الطقس في المنطقة التي تم تركيب محطة الطاقة فيها.
لتحسين كفاءة الألواح الشمسية ، يجب عليك مراقبة العديد من المعلمات باستمرار من أجل إجراء تعديلات يدوية في الوقت المناسب. نظرًا لأن هذا النهج يستغرق وقتًا طويلاً ، يمكن للمستخدمين الحديثين الاستفادة من جهاز مثل وحدة التحكم. يقوم تلقائيًا بتنفيذ إعدادات الألواح الشمسية ، وتحقيق ظروف التشغيل المثلى ، والأداء الأقصى.
كيف تحقق كفاءة عالية من وحدات الخلايا الشمسية ؟
من العوامل الرئيسية التي تؤثر على إنتاجية المحطة البديلة زاوية سقوط أشعة الشمس على سطح الألواح. يعتبر المؤشر الأمثل هو إصابة الأشعة للخلايا بزاوية قائمة.
سيكون التشغيل الفعال للمحطة إذا كان انحراف هذا المؤشر لا يزيد عن 30 درجة من الزاوية اليمنى. ستؤدي الزيادة في هذه المعلمة إلى انخفاض كبير في كفاءة الوحدات. لكي تولد المحطة أقصى قدر من الطاقة ، عند تركيب اللوحة ، من المهم توجيهها في الزوايا اليمنى لأشعة الشمس.
عامل مهم آخر يؤثر بشكل كبير على مستوى أداء الألواح الشمسية هو الغبار والتلوث. والتي قد تتراكم على سطح الألواح ، فإنها تخلق حاجزًا ولا تسمح للأشعة بالمرور ، مما يمنع النظام من تحويل طاقة الشمس إلى كهرباء. ستمنع الصيانة الدورية تراكم الغبار ، مما يعني زيادة مستوى أداء الألواح.
تتمتع جميع الطرز ، دون استثناء ، بعدد من المزايا مقارنة بمصادر الطاقة الأخرى ، وهي:
كفاءة مقبولة وموثوقية جيدة.
الصداقة البيئية والقدرة على تثبيتها في أي مكان.
يمكن استخدامها مع الشبكات الأخرى.
يمكنك شراء الألواح الشمسية مقابل أموال معقولة وغير مكلفة .
تركيبها لا يتطلب تكاليف غير ضرورية ودعوة مختصين.
ما مقدار الكهرباء التي تولدها الألواح الشمسية؟
تعتمد كمية الكهرباء التي تنتجها الألواح الشمسية على ثلاثة عوامل مهمة: حجم اللوحة ، وكفاءة الخلايا الشمسية في الداخل ، وكمية ضوء الشمس التي تتلقاها اللوحة.
عندما نقول لوحة شمسية ، فإننا نتحدث عن لوحة كهروضوئية نموذجية من السيليكون للاستخدام المنزلي. يبلغ ارتفاع معظم الألواح الشمسية هذه الأيام حوالي 170 سم و 100 سم.
إذا نظرت عن كثب إلى اللوحة الشمسية في الصورة أعلاه ، ستلاحظ 60 مربعًا صغيرًا. هذه المربعات هي في الواقع "خلايا" شمسية منفصلة متصلة بأسلاك. المقصورات هي المكان الذي يتم فيه إنتاج الكهرباء وتنقل الأسلاك الكهرباء إلى صندوق التوصيل حيث تتصل اللوحة بالمصفوفة الأكبر.
لماذا حجم الألواح الشمسية مهم؟
كلما زاد عدد الخلايا الشمسية التي تعمل جنبًا إلى جنب ، زادت الطاقة التي ستنتجها. هذا هو سبب أهمية حجم اللوحة عندما تحاول حساب مقدار الكهرباء التي تنتجها اللوحة.
كانت الألواح الشمسية بهذا الحجم لعقود من الزمن ، لكن الألواح الحديثة تنتج كهرباء أكثر مما كانت عليه في الماضي. وذلك لأن مصنعي اللوحات قد وجدوا طرقًا لتحسين كفاءة خلاياهم بمرور الوقت.
ما مدى كفاءة الألواح الشمسية؟
ترتبط كفاءة الطاقة الشمسية بكمية الطاقة المتاحة من الشمس والتي يتم تحويلها إلى كهرباء.
في الخمسينيات من القرن الماضي ، كانت الخلايا الشمسية الأولى قادرة على أخذ 6٪ من طاقة الشمس وتحويلها إلى كهرباء.
إذا تم ضبطها على نفس المصفوفة المكونة من 60 خلية التي تراها في الصورة أعلاه ، فسيؤدي ذلك إلى توليد تيار يبلغ حوالي 20 واط من الكهرباء ، وهو حوالي ثلث ما هو مطلوب لإضاءة مصباح متوهج 60 واط.
اعتبارًا من عام 2018 ، تقترب كفاءة الخلايا الشمسية الأكثر تقدمًا من 23٪ ، بينما يبلغ متوسط كفاءة الخلايا الشمسية للاستخدام المنزلي حوالي 18.7٪.
إذا قمت بدمج كفاءة العناصر مع حجم اللوحة ، تحصل على رقم يسمى "تصنيف الطاقة". في صناعة الطاقة الشمسية ، نقول "تم تصنيف هذه اللوحة لإنتاج X واط."
إذا حكمنا من خلال المزايا ، فإن شراء الألواح الشمسية يمكن أن يكون مربحًا للغاية. نعم ، والأهم من ذلك ، قبل شراء الألواح الشمسية ، من المهم للغاية معرفة ما إذا كانت جميع شروط تشغيلها بكفاءة مستوفاة.
كذلك يجب معرفت عدد الأيام المشمسة في السنة ، لن يؤتي استثمارك ثماره ذا كانت الشمس تظهر سوى بضع مرات في الشهر.
ايضا تحقق من خط العرض الذي يقع فيه منزلك. كلما كان منزلك بعيدًا عن المربع وزاوية سقوط اشعة الشمس ، قلت قوة ضوء الشمس.
افضل ماركات الألواح الشمسية من ألمانيا . إنها ذات نوعية جيدة.
الألواح الشمسية. متعدد الكريستالات و أحادي البلورية. تتمتع الأحادية البلورية بكفاءة أعلى قليلاً من تلك متعددة الكريستالات ، وبالتالي فهي أغلى ثمناً. وكما يقول المصنعون ، فإن أحادي البلورية يولد الطاقة حتى في الطقس الغائم.
لكن السؤال الرئيسي هو ما هي قوة اللوحة للاختيار؟.
هذا ليس سؤالاً سهلاً كما قد يبدو للوهلة الأولى.
عليك أن تفهم أن الألواح الشمسية مصممة بشكل أساسي لإعادة شحن البطارية الخاصة بها ، وليس لتزويد المستهلكين بالطاقة. يحصل المستهلكون على طاقتهم بشكل أساسي من البطاريات.
اعتبارات يجب مراعاتها قبل تركيب الألواح الشمسية
قبل اتخاذ أي خطوات لتركيب الألواح الشمسية في منزلك ، تأكد من أن الطاقة الشمسية مناسبة لك ولمنزلك. بعد ذلك ، تأكد من وجود ضوء الشمس الكافي في مجتمعك. يختلف توافر الطاقة الشمسية اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على مقدار الشمس التي تتلقاها المنطقة. إذا كانت منطقتك لا تحصل على ما يكفي من ضوء الشمس ، فلن يكون الاستثمار في الألواح الشمسية هو الخيار الأفضل. بمجرد أن تحدد أن منطقتك تحصل على ما يكفي من ضوء الشمس ، تأكد من وجود موقع تركيب متاح. علمنا أن الألواح الشمسية يتم تركيبها عادة على أسطح المباني. في حين أن هذا أمر يستحق التاكيد عليه ، إلا أنه ليس الخيار الوحيد. إذا كان لديك مساحة خالية في الفناء الخلفي الخاص بك ، فسيكون هذا هو موقع التثبيت الأرضي المثالي. خيار الفناء الخلفي مثالي لأولئك أسقفها مظللة بشدة أو ليس لها أهمية هيكلية للألواح الشمسية. بالإضافة إلى ذلك ، من المهم معرفة القوانين المحلية المتعلقة بتركيب الألواح الشمسية لتجنب الوقوع في مشاكل مع السلطات المحلية. يمكنك الحصول على هذه المعلومات من مستشار الطاقة الشمسية المحلي
تأثير بيئي
على الرغم من أن الطاقة الشمسية تعتبر واحدة من أنظف مصادر الطاقة المتجددة المتاحة ، إلا أن لها أيضًا بعض الآثار البيئية. تستخدم الطاقة الشمسية الخلايا الكهروضوئية لتوليد الطاقة الشمسية. ومع ذلك ، فإن إنتاج الخلايا الكهروضوئية من أجل الطاقة يتطلب السيليكون بأنتاج بعض النفايات. يمكن أن يؤدي التعامل غير السليم مع هذه المواد إلى تعرض الأشخاص والبيئة للخطر. قد يتطلب تركيب محطات الطاقة الشمسية مساحة كبيرة من الأرض ، مما قد يؤثر على النظم البيئية القائمة. لا تلوث الطاقة الشمسية الهواء عند تحويلها إلى كهرباء بواسطة الألواح الشمسية. يوجد بكثرة ولا تساعد في ظاهرة الاحتباس الحراري.
نحسب قدرة البطاريات - نقسم كيلوواط / ساعة (2.5 كيلو واط / ساعة) على 12 فولت - نحصل على 210 أمبير. سيكون هذا هو الحد الأدنى لسعة البطارية التي ستوفر الاستهلاك المطلوب يوميًا. لكنه لا يأخذ في الاعتبار أنه لا يمكن تفريغ البطارية إلى الصفر ، يجب على الأقل ترك احتياطي بنسبة 25-30 في المائة. لذلك ، يوصى بسعة 260 أمبير.
اشهر الشركات المصنعة في العالم لوحدات الطاقة الشمسية.
5 شركات عالمية للألواح الشمسية.
1 - شركة كنديان سولار (كندا)
شركة كنديان سولار هي إحدى الشركات الرائدة في تصنيع الألواح الشمسية في العالم ، تأسست عام 2001 في كندا . تم افتتاح المصنوعات في كندا والصين وفيتنام . ما يساعدهم في الحفاظ على هذا المركز في سوق الألواح الشمسية العالمية هو الابتكار الذي يدمجه في منتجاتهم.
على سبيل المثال ، واحدة من أحدث منتجاتها ، دايموند CS6X - بي-اف جي تستبدل الوحدة النمطية التقليدية. إنه بوليمر بزجاج مقوى بالحرارة. كما أن لديها تدهور سنوي أقل للطاقة وحماية أفضل.
البطارية الشمسية كنديان سولار KuPower CS3K - 300P ، 300 W ، ضمان لمدة 10 سنوات ، سيليكون متعدد الكريستالات.
2 - ترينا سولار (الصين)
هي واحدة من أكبر شركات الطاقة الذكية التي تأسست عام 1997 .
تُعرف بأنها واحدة من أفضل الشركات المصنعة للألواح الشمسية التي تقدم منتجات تم تصميمها وتصنيعها وفقًا لأعلى معايير الجودة.
هذا هو أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل ترينا سولار واحدة من الشركات الرائدة في سوق الألواح الشمسية.
البطارية الشمسية Trina Solar TSM ، 310 واط ، ضمان لمدة 10 سنوات ، بلورة واحدة ، 60 خلية.
3 - جينكو سولار (الصين)
جينكو سولار هي واحدة من الشركات الرائدة في تصنيع الألواح الشمسية ومقرها في الصين .
افتتحت الشركة منشآتها الإنتاجية في جنوب إفريقيا وماليزيا والصين .
تم التعرف على الألواح الشمسية على أنها الأفضل في اختبار مختبر الفوتون . يستخدمون تكنولوجيا إنتاج فائقة مع كفاءة تحويل عالية.
البطارية الشمسية JKM295M-60 ، 295 واط ، ضمان لمدة 5 سنوات ، بلورة واحدة.
4. سون باور كروب (الولايات المتحدة الأمريكية)
تأسست شركة SunPower Corp في عام 1985 وهي شركة مصنعة للألواح الشمسية لأكثر من 30 عامًا .
في عام 2011 ، أصبح جزءًا من الاهتمام الشامل . يعتمد نجاح الألواح الشمسية للشركة بشكل أساسي على إدخال تقنيات جديدة .
حقيقة مثيرة للاهتمام: قام مطورو الشركة بزيادة كفاءة الألواح بنسبة 15٪ عن طريق وضع الخلايا الكهروضوئية بطريقة وضع البلاط .
البطارية الشمسية SunPower SPR-P19-390-COM ، 390 W ، ضمان لمدة 25 عامًا ، أحادي البلورة.
5. Hanwha Q Cells (كوريا الجنوبية)
Hanwha Q Cells هي واحدة من أكبر الشركات المصنعة للألواح الشمسية في العالم.
ويقع المقر الرئيسي للشركة في كوريا الجنوبية و ألمانيا . تقدم مجموعة واسعة من منتجات الألواح الشمسية من الوحدات الصغيرة إلى محطات الطاقة الشمسية.
في فبراير 2019 ، بدأ تشغيل أكبر مصنع في الولايات المتحدة بسعة 1.7 جيجاوات.
البطارية الشمسية PLUS G4.3 Hanwha Q Cells ، 285 واط متعدد الكريستالات ، ضمان لمدة 12 عامًا.
مستقبل الطاقة الشمسية
قبل أن نناقش مستقبل الطاقة الشمسية ، يجب أولاً وضع بعض الحقائق في منظورها الصحيح: تغير المناخ ظاهرة حقيقية وتهديد كبير للإنسان والحياة الأخرى على كوكب الأرض. شدة آثار تغير المناخ ، يجب أن نأخذ أولاً مكان في تقليل معدل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بنسبة 80٪ بحلول بداية عام 2050. نظرًا لأن 60 ٪ من الانبعاثات العالمية تأتي من استخدام الطاقة والمحروقات، فنحن ملزمون ببدء تقنيات منخفضة الكربون على نطاق واسع بدءًا من اليوم.
الطاقة الشمسية هي أكبر مصدر للطاقة. بغض النظر عما إذا كانت متجددة أم لا ، فإن مصادر الطاقة الأخرى إلى جانب الطاقة الحرارية الأرضية ، النووية والمد والجزر ، تتدفق من ضوء الشمس.
الوقود الأحفوري هو ببساطة طاقة شمسية تم بناؤها لعقود (باستخدام مخلفات الحيوانات والنباتات) كبطاريات. تدين طاقة الأمواج والرياح بأصلها إلى الطاقة الشمسية. مصادر الطاقة المنخفضة الكربون هي ببساطة طاقة الرياح ، والطاقة الشمسية ، وربما الطاقة النووية ، والتي يمكن أن توفر نشر تيراواط (TW) المطلوب لتلبية الطلب المتزايد باستمرار على الطاقة.
هناك زيادة كبيرة في تكنولوجيا الطاقة الشمسية الكهروضوئية.تتوسع التكنولوجيا الكهروضوئية. أسرع من أي تكنولوجيا طاقة. اخرى، تضاعفت قدرة جميع الأجهزة الكهروضوئية المثبتة كل عامين منذ عام 2000 ، لتصل إلى 201 جيجاوات في عام 2014. هذا الارتفاع الأسي لا يظهر أي علامات على الضعف. إذا استمر النمو السريع للتكنولوجيا الكهروضوئية بمثل هذا المعدل غير العادي ، فإن الطاقة الشمسية ستلبي بلا شك الطلب العالمي بأكمله على الطاقة خلال العقد المقبل.
ومع ذلك ، فإن مستقبل الطاقة الشمسية ليس أقل من مشرق بالنظر إلى مثل هذه الاقتصادات الكبيرة. مثل الولايات المتحدة الدول والصين - مليارات الدولارات لتطوير وتركيب تقنيات الطاقة الشمسية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن حقيقة أن الطاقة الشمسية مورد متجدد تجعلها جذابة لمعظم الحكومات التي تقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري.
https://youtu.be/fPp37tg5sOc
تم تطوير الألواح الشمسية الشفافة. و سيكون من الممكن معها عمل النوافذ منتجة للطاقة.
المشاركات
