كيف يعزز الابتكار الجديد كفاءة الطاقة الشمسية؟
يزيد الإنتاج بنسبة 12.9% ويخفض التكاليف.
ما هو حجم سوق الألواح الشمسية المتوقع في السعودية؟
حوالي 929 مليون دولار بحلول عام 2030.
اقرأ كمان: أبرز 10 منتجات غذائية تصدرها مصر إلى السوق الأمريكي (إنفوجراف)
في خضم سباق عالمي لتطوير مصادر الطاقة المتجددة، تواصل العقول السعودية تقديم حلول مبتكرة تعزز من كفاءة الخلايا الشمسية وتطيل عمرها التشغيلي بتكاليف منخفضة، حيث أعلنت جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية “كاوست” ومدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية “كاكست” عن اختراع جديد قد يمثل نقطة تحول في مجال الطاقة الشمسية.
هذا الابتكار لا يقتصر على تحسين إنتاج الكهرباء من الألواح الشمسية فحسب، بل يفتح آفاقًا لتقنيات تبريد ذكية تقلل التكاليف وتعزز الموثوقية، في وقت تسعى فيه المملكة لتحقيق أهدافها نحو الحياد الصفري للانبعاثات بحلول عام 2060.
ابتكارات وحلول
تسعى السعودية إلى تجاوز التحديات التي تعيق كفاءة الخلايا الشمسية من خلال حلول علمية مبتكرة، كان أحدثها تطوير مادة مركبة جديدة بفريق بحثي مشترك تحت إشراف خبراء من (كاوست) و(كاكست).
ووفقًا لتقرير نشرته صحيفة “سبق” السعودية في 26 يونيو 2025، فإن الألواح الشمسية التجارية تحول فقط حوالي 20% من ضوء الشمس إلى كهرباء، بينما يتحول الجزء الأكبر إلى حرارة تؤثر سلبًا على الكفاءة وتقصّر من عمر الألواح، مما يستدعي استبدالها بشكل متكرر ويزيد من تكاليف الصيانة.
ورغم وجود أنظمة تبريد تقليدية تعتمد على المراوح والمضخات، فإنها تستهلك طاقة إضافية، مما يجعل التبريد السلبي خيارًا أكثر استدامة وكفاءة.
في هذا السياق، طور فريق من الباحثين بقيادة البروفيسور تشياو تشيانغ غان في مركز التميز للطاقة المتجددة وتقنيات التخزين (CREST) في كاوست، مادة مركبة قادرة على امتصاص رطوبة الهواء ليلاً وإطلاقها نهارًا لتبريد الألواح الشمسية دون الحاجة لاستهلاك الكهرباء.
وقد أظهرت التجارب أن استخدام هذه المادة أدى إلى زيادة إنتاج الخلايا الشمسية بنسبة 12.9%، وأطال من عمرها التشغيلي، كما خفض تكلفة توليد الكهرباء بنسبة 18%، وقد تم إثبات هذه النتائج ميدانياً في بيئات المملكة الصحراوية والساحلية على مدار أسابيع التشغيل.
وأشار البروفيسور غان إلى أنهم يعملون على تطوير مواد نانوية للتبريد السلبي، يمكن استخدامها في أنظمة متعددة مثل البيوت الزراعية الزجاجية والخلايا الشمسية، دون التأثير على أدائها.
كما أضاف أن التجارب شملت أيضًا مناطق باردة ورطبة في الولايات المتحدة خلال موسم الأمطار، وأثبتت النتائج فعالية المادة تحت ظروف مناخية متنوعة.
بدوره، أوضح البروفيسور ستيفان دي وولف من “كاوست”، أن فريقه قدم خلايا شمسية عالية الأداء لاختبار التقنية الجديدة، مشيرًا إلى أن التعاون بين فرق التصميم وتطوير المواد ساهم في تحقيق نتائج متقدمة.
من جانبه، أكد كبير الباحثين بمعهد تقنيات أشباه الموصلات والإلكترونيات الدقيقة في “كاكست”، البروفيسور عبد الرحمن البدري، أن هذه التقنية تسهم في تحقيق مستهدفات رؤية السعودية 2030 للطاقة المتجددة، خاصة في أنظمة الخلايا الشمسية المركزة التي تعاني من درجات حرارة مرتفعة بسبب تركيز الضوء.
وأشار البدري إلى أن للمادة تطبيقات واعدة في أنظمة الإضاءة والبواعث الضوئية، التي تتراجع كفاءتها عادة مع ارتفاع درجات الحرارة.
كما أوضح الدكتور عبد الله المقبل، الباحث بمعهد الإلكترونيات الدقيقة وأشباه الموصلات ومدير مركز التميز في الضوئيات والإلكترونيات بـ”كاكست”، أن هذا التطوير يدعم التوجه الوطني نحو ابتكار حلول منخفضة التكلفة لمشروعات الطاقة الشمسية، ويوفر فرصًا لتوسيع تطبيقه في تقنيات أخرى مثل الإضاءة والليزر.
وفي سياق متصل، تمكن المخترع السعودي عمر حامد الرشيدي (15 سنة) من تطوير سائل نانوي مبتكر يرفع كفاءة الألواح الشمسية بنسبة تصل إلى 17.5%، مما يقدم حلاً عمليًا لمشكلة انخفاض أداء الخلايا الشمسية في درجات الحرارة المرتفعة.
وقد حصد الرشيدي في 4 يونيو 2025، ثلاث جوائز مرموقة في معرض “آيتكس 2025″، حيث نال الجائزة الكبرى والمركز الأول على مستوى قارة آسيا لأفضل اختراع، بالإضافة إلى الميدالية الذهبية وجائزة خاصة من الجمعية العالمية للملكية الفكرية والاختراعات.
وفي إنجاز علمي آخر، حصلت الدكتورة حليمة العمري من وزارة الطاقة السعودية في مارس 2025، على براءة اختراع من مكتب الولايات المتحدة لبراءات الاختراع والعلامات التجارية، لتطويرها مواد بوليمرية بديلة للألواح الزجاجية التقليدية في الخلايا الشمسية، مما يعزز كفاءة توليد الكهرباء والاستدامة.
خيار استراتيجي
ويؤكد الباحث حارث الخروصي أن الابتكار يعد سمة أساسية للإنسان في كل زمان ومكان، فهو ضرورة للتكيف وتيسير سبل العيش.
ويشير الخروصي في حديثه مع “أحداث اليوم”، إلى أن الدول التي تسعى للتقدم في مختلف مجالات الحياة تبذل قصارى جهدها في الابتكار والبحث العلمي، سواء في مجالات الطاقة أو غيرها.
كما يوضح أن “الطفرة التقنية المذهلة التي يشهدها العالم، هي نتاج ابتكارات ساهمت في تسهيل حياة الإنسان وتوفير مزيد من الراحة والاستقرار”.
ويشير إلى أن “منطقة الخليج والمنطقة العربية بشكل عام تتمتع بوفرة في الإشعاع الشمسي، مما يجعل الطاقة الشمسية خيارًا استراتيجيًا لتوليد الطاقة الكهربائية النظيفة وتقليل الاعتماد على النفط”.
ويؤكد الباحث الخليجي أن “الابتكارات في هذا المجال تحتاج بلا شك إلى مزيد من التجربة والتطوير المستمر؛ حتى تسهم بشكل فعال في تحقيق التنمية المستدامة”.
مقال مقترح: أسعار السلع الغذائية اليوم الأحد 25 مايو 2025.. تعرف على أحدث التغيرات والاتجاهات
سوق مزدهر
تواصل سوق الألواح الشمسية في السعودية توسعها بدعم من “رؤية 2030” التي تركز على تنويع مصادر الطاقة وتقليل الاعتماد على النفط.
تشير تقديرات منصة الطاقة المتخصصة، إلى أن قيمة السوق السعودي، التي تُقدّر بنحو 350 مليون دولار، في عام 2024، ستتجاوز 929 مليون دولار بحلول عام 2030، بمعدل نمو سنوي يزيد على 17%.
يعتمد هذا النمو على عدة عوامل، أبرزها الدعم الحكومي للمطورين المحليين والأجانب، بالإضافة إلى توفر السطوع الشمسي وتكاليف الخلايا المنخفضة عالميًا، كما تستهدف المملكة رفع حصة الطاقة المتجددة إلى 50% من مزيج الكهرباء، منها 10% من الطاقة الشمسية وحدها.
تتولى هيئة تطوير مشروعات الطاقة المتجددة (REPDO) قيادة برامج الطرح التنافسي للمشروعات واسعة النطاق، مثل محطتي سكاكا وسدير، إضافة إلى مشروع الشعيبة الذي تصل سعته إلى 2.06 غيغاواط وتبلغ تكلفته نحو 2.2 مليار دولار، ومن المتوقع إنجازه بنهاية 2025.
ولا يقتصر التوسع على إنشاء المحطات، بل يمتد إلى توطين صناعة الألواح والخلايا الشمسية، ففي عام 2023، وقّعت شركة تكنولوجيات الصحراء السعودية مذكرة تفاهم مع شركة غولدي سولار الهندية؛ لتعزيز تصنيع المعدات الأصلية وتقنيات متقدمة، ويهدف ذلك إلى تقليل الاعتماد على الواردات وبناء سلسلة قيمة صناعية متكاملة داخل المملكة.
تخطط السعودية لإضافة 50 غيغاواط من الطاقة المتجددة حتى عام 2030، منها 40 غيغاواط من الطاقة الشمسية، وتدعم هذه التوجهات شراكات محلية ودولية واستثمارات كبيرة من شركات رائدة مثل “أكوا باور” و”فيرست سولار”، مما يعزز موقع المملكة كلاعب محوري في التحول العالمي للطاقة.
لكن هذا النمو يواجه تحديات مثل الطبيعة المتقطعة للطاقة الشمسية وندرة المياه وتنافس استخدام الأراضي، مما يجعل تطوير البنية التحتية والتقنيات الداعمة أمرًا ضروريًا لتحقيق استدامة السوق.
ورجّح تقرير بحثي صادر عن شركة أبحاث السوق في سبتمبر 2024، أن تسجل سوق الطاقة الشمسية في السعودية نموًا سنويًا مركبًا نسبته 46.89% بحلول عام 2032.
شوف كمان: بلغت صادرات مصر من الصناعات الطبية 370 مليون دولار خلال الفترة من يناير إلى مايو 2025.
