شهدَ عام 2024 ظهور عدّة أبحاث عربية في قطاع الطاقة في ظل جهود الباحثين لتعزيز دور المنطقة بعملية تحول الطاقة ومواجهة أزمة تغير المناخ، من خلال تقنيات مبتكرة، ودراسات لتحسين القدرة الإنتاجية لمنظومات الطاقة النظيفة.
وتتمتع الدول العربية بموارد طبيعية هائلة من طاقتي الشمس والرياح، تؤهلها للريادة في قطاع الطاقة المتجددة، لا سيما في ظل الإستراتيجيات الطموحة التي تبنّتها الحكومات لرفع مساهمة الكهرباء النظيفة في مزيج الطاقة.
وفي هذا التقرير، نسلّط الضوء على أبرز 10 أبحاث عربية في قطاع الطاقة خلال عام 2024، نشرتها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، دعمًا منها لجهود الباحثين، وتشجيعًا على المزيد من الابتكارات.
وتنوعت تلك الأبحاث ما بين تقنيات لتحسين أداء المنظومات الشمسية وتجارب مبتكرة في قطاعات الهيدروجين الأخضر والطاقة الكهرومائية، فضلًا عن أحدث التدابير في مجال تعزيز كفاءة الطاقة.
1- إنتاج الهيدروجين الأخضر من نفايات الكتلة الحيوية
تمكنت أستاذة الهندسة البيئية في كلية هندسة بجامعة عين شمس، مديرة مركز مصر المتميز لإدارة المخلّفات الصلبة، الدكتورة شيرين العجرودي، من استغلال نفايات الطعام والنفايات الزراعية وروث الحيوانات لإنتاج الهيدروجين الأخضر.
وقالت الباحثة -في تصريحاتها إلى منصة الطاقة-، إنها تستهدف من مشروعها التغلب على مشكلة نقص الطاقة في مصر من خلال استعمال النفايات بمثابة ركيزة في خلية التحليل الكهربائي الميكروبي مع عملية الهضم اللاهوائي لإنتاج الهيدروجين الأخضر.
وأضافت أنه يمكن استغلال ناتج الهضم من النظام المقترح سمادًا بدلًا من الأسمدة الكيماوية لتحسين جودة التربة.
2- روبوت لتنظيف الألواح الشمسية بتكلفة منخفضة
في المركز الثاني ضمن أبرز أبحاث عربية في قطاع الطاقة خلال 2024، توصَّل فريق بحثي بكلية الطاقات المتجددة في تاجوراء بليبيا إلى تصميم روبوت لتحسين كفاءة الطاقة للمنظومات الشمسية، بالاعتماد على التقنيات الذكية، في محاولة لتقليل التكلفة الناتجة عن عمليات الصيانة الدورية.
ويضم الفريق البحثي الليبي عددًا من الأساتذة والمهندسين بالكلّية، وهم: الدكتور إبراهيم أمبية الزياني، والدكتور يوسف عبدالله دريدر، والدكتور حسين الضاوي المشرقي، والمهندسة فاطمة ميلاد الزطريني.
يقول عميد الكلية، أحد القائمين على المشروع البحثي الدكتور يوسف عبدالله دريدر، في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة، إن المشروع البحثي يهدف إلى تقليل التكاليف التشغيلية للمحطات الشمسية بالاستغناء عن المياه والعمالة البشرية اللازمة لإجراء عمليات التنظيف والصيانة الدورية.
وأضاف أن الفريق البحثي قد استغل تقنية إنترنت الأشياء (IoT) لمراقبة الروبوت والتحكم في عملياته عن بُعد، باستعمال منصة (Arduino Cloud).
وأوضح أن الألواح الشمسية التي نُظِّفت بانتظام بوساطة الروبوت حققت إنتاجًا مرتفعًا من الطاقة الكهروضوئية، فضلًا عن جدوى اقتصادية كبيرة نتيجة تقليل الاعتماد على العمالة البشرية وخفض تكاليف الصيانة.
3- خفض البصمة الكربونية في الزراعة
نجح باحثان ليبيّان في التوصل إلى طريقة لخفض الانبعاثات الكربونية في قطاع الزراعة من خلال تطبيق تقنيات الزراعة المائية، وأطلقا عليها اسم “الجنة الخضراء”.
ويسهم المشروع البحثي، الذي أجراه الباحثان سراج محمد بشية ومنير بنور صالح، في مساعدة المحاصيل على التكيف مع الظروف المناخية المتغيرة، وتعزيز الاستدامة الزراعية، كما يقدّم حلولًا مبتكرة لمعالجة قضايا بيئية، مثل التصحر وندرة المياه.
يقول الباحثان -خلال تصريحات إلى منصة الطاقة-، إن الزراعة المائية تؤدي دورًا مهمًا في في تحسين الإنتاج الزراعي، كما تعتمد على استعمال موارد أقل من الماء والتربة، وتسهم في تعزيز الأمن الغذائي.
وأوضح بشية أن فكرة مشروع “الجنة الخضراء” تمثّل حلًا ذكيًا لمواجهة بعض التداعيات المترتبة على أزمة تغير المناخ من خلال الاعتماد على استعمال أنظمة الزراعة المائية، مثل الأنظمة العائمة أو الأنظمة العمودية أو أنظمة الأنابيب (NFT)، مع نظام لترشيح المياه وإعادة تدويرها، بجانب إضاءة صناعية لدعم نمو المحاصيل في الأماكن المغلقة، ومحلول مغذٍّ يحتوي على العناصر الأساسية لنمو النباتات.
وأكد أن المشروع قد أثبت قدرته على إنتاج محاصيل عالية الجودة باستعمال موارد أقل مقارنةً بالزراعة التقليدية ودون التربة التي استبدل بها بأنظمة مائية مغذّية تُتيح للنباتات النمو في بيئة محكومة ومثالية.
4- محاكاة نظام تتبُّع لأقصى قدرة للمنظومة الشمسية
ضمن أبرز أبحاث عربية في قطاع الطاقة خلال 2024، يأتي نموذج محاكاة صمّمه فريق بحثي من كلية الطاقات المتجددة بمدينة تاجوراء في ليبيا، وهو عبارة عن دراسة نظام تتبُّع لمتابعة وملاحقة مسار أقصى قدرة في نظام الخلايا الشمسية.
وهدفت الدراسة، التي أجريت بإشراف عميد الكلية الدكتور يوسف عبدالله دريدر، إلى التعرف على أهم الطرق المستعمَلة للحفاظ على تشغيل المنظومة الشمسية عند نقطة أقصى قدرة، لتزويد جميع أنواع الأحمال بأكبر قدرة كهربائية ممكنة طوال الوقت، وتحت الظروف المختلفة من الغبار والسحب وغيرها.
ويتكون نظام المحاكاة من الألواح الكهروضوئية (PV)، والمتحكم (PI)، والمبدّل المستمر الرافع للجهد والحمل، كما اختيرَت تقنية التغيير والملاحظة (P&O)، التي تعتمد على المتحكم (PI) لتحقيق التشغيل المثالي للأحمال، ورفع كفاءة المنظومة الشمسية المندمجة، نظرًا لأهمية تتبُّع نقطة أقصى قدرة من الألواح الشمسية (MPPT).
ويوضّح الإنفوغرافيك التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- نمذجة طريقة التتبّع والملاحقة والمراقبة:
5- تبريد بطاريات الليثيوم أيون
توصّل الباحث في جامعة البصرة العراقية، المهندس آدم عادل، خلال رسالة ماجستير بقسم الهندسة الميكانيكية -اطّلعت عليها منصة الطاقة- إلى تقنية جديدة لتبريد بطاريات الليثيوم أيون.
وأوضح عادل أنه حاول التغلب على أكبر التحديات التي تواجه انتشار بطاريات الليثيوم أيون من خلال تقنية للتبريد، مشيرًا إلى أن كل زيادة في درجة حرارة البطارية تقلل نسبة من كفاءتها.
وأشار إلى اعتماده على استعمال حواجز مرنة بترتيبات مختلفة على جدران القناة التي تضم حزمة من هذه البطاريات، لتقليل وتنظيم درجة حرارة البطاريات، مضيفًا أن مرونة الحواجز تعمل بمثابة أداة فاعلة لتوجيه هواء التبريد نحو البطاريات، مع هبوط أقل في الضغط.
6- تصنيع توربين لتوليد الطاقة الكهرومائية بكفاءة مرتفعة
نجح طلاب في قسم هندسة الميكانيكا الإلكترونية (المیكاترونكس) جامعة عين شمس في تصميم توربين مياه -اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة- لتوليد الكهرباء عن طريق سريان المياه في قناة ري صناعية بمقرّ الجامعة.
ويتميّز التوربين -الذي يُعدّ من أهم 10 أبحاث عربية في قطاع الطاقة خلال 2024- بصغر حجمه مقارنًة بالتوربينات التقليدية؛ إذ يبلغ قطره 60 سم، ويعمل بقدرة 1.5 واط، ويتكون من ريش وتروس وهيكل حامل للتوربين ووصلات U، وفلنجات (حوامل الريش).
وأكد الطالب في قسم ھندسة الميكانيكا الإلكترونية (المیكاترونكس) قائد الفريق البحثي علي عوني، أن المشروع قد أثبت نجاحه بعد حسابات اختيار أبعاد الريشة التي وصلت كفاءتها إلى 60%، ووصف هذه النسبة بأنها “غير مسبوقة”.
7- رفع كفاءة مكيفات الطاقة الشمسية
نجحت الباحثة في كلية الهندسة بجامعة ذي قار العراقية المهندسة رسل علاء، في التوصل إلى تقنية جديدة لرفع كفاءة مكيفات الطاقة الشمسية -اطّلعت عليها منصة الطاقة- بإجراء تحقيق تحليلي وتجريبي ومحاكاة لتحديد إمكان تشغيل مكيف هواء من نوع إنفرتر على الطاقة المُولّدة من الألواح الشمسية.
وأجرت الباحثة تجربتها -ضمن رسالتها لنيل شهادة الماجستير في الهندسة الميكانيكية، بمركز قضاء في مدينة الشطرة بمحافظة ذي قار في جنوب العراق- بالمنطقة الواقعة على خط طول 47.17 وخط عرض 31.43، خلال 4 أشهر في الصيف (مايو/أيار – يونيو/حزيران – يوليو/تموز – أغسطس/آب) من العام الجاري 2024.
وأكدت الباحثة العراقية أن النظام قد حقق كفاءة عالية من حيث توفير الطاقة ومعدل التبريد، وأثبتت تفوق بنسبة (2%) إضافية مقارنًة بالأنظمة التقليدية.
8- تحسين كفاءة الطاقة في القطاع الصناعي
أجرى الأستاذ المشارك في كلية الهندسة بالجامعة الأردنية وجامعة الحسين التقنية الدكتور حسام جهاد خصاونة دراسة حول التدابير اللازم تطبيقها لتعزيز كفاءة الطاقة في القطاع الصناعي وتحسين الكفاءة التشغيلية.
وتمخضت الدراسة -التي تعدّ من أهم 10 أبحاث عربية في قطاع الطاقة خلال 2024- عن أن تحسين كفاءة الطاقة في القطاع الصناعي الأردني يمثّل فرصة كبيرة لتحقيق وفورات مالية؛ مشيرة إلى أن هذا القطاع يستهلك نحو 20% من إجمالي الكهرباء في الأردن.
وأوصت الدراسة باتخاذ 433 تدبيرًا لتعزيز كفاءة الطاقة في المصانع، من بينها تطبيق بعض الأنظمة الميكانيكية والحرارية والكهربائية، مثل تحسين أنظمة الكهرباء والتدفئة والتهوية، بالإضافة إلى تحسين العمليات الصناعية لزيادة كفاءة الطاقة وتقليل التكاليف التشغيلية.
ويوضّح الجدول التالي -الذي أعدّته منصة الطاقة المتخصصة- أمثلة على التدابير المختلفة التي اقترحتها الدراسة:
9- تسخير الطاقة الشمسية لحل أزمة المياه
تصدّرت مشكلة ندرة المياه اهتمامات الباحث لنيل شهادة الدكتوراه في جامعة ابن زهر بمدينة أكادير المغربية المهندس رشيد صفوي، الذي ابتكر تقنية جديدة تمثّل حلًا للسكان في المناطق النائية.
وأوضح صفوي -في تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة- أن استخراج المياه من الهواء المحيط يمثّل إحدى الطرق الواعدة لحل أزمة ندرة المياه، مشيرًا إلى أنه توصّل إلى تقنية تعتمد على استعمال مادة ماصّة للرطوبة واستغلال الطاقة الشمسية.
وأشار إلى أن هذه التقنية تقوم على استعمال جهاز تقطير شمسي يعتمد على مادة مجففة، واستعمال رمل النهر مشبعًا بمحلول كلوريد الكالسيوم.
10- جدران نباتية بأشكال مبهرة
توصلت المتخصصة الجزائرية في الحلول البيئية للبناء المستدام والزراعة العمرانية الدكتورة فلة بوطي إلى استعمال تقنيات حديثة ومواد مبتكرة، من أجل تصميم وتطوير جدران نباتية بأقل تكلفة ممكنة، في محاولة لجعل الحلول البيئية أكثر سهولة وأقل تكلفة.
وقالت -في تصريحات إلى منصة الطاقة-، إنها اعتمدت على استعمال البقايا العضوية من الزراعات المحلية بعد تحسين خصائصها، لتكون دعامة طبيعية للنباتات المستعملة في هذه الجدران، موضحة أن هذا النهج المستدام يساعد في تقليل النفايات الزراعية، واستغلالها بدلًا من التخلص منها.
وأضافت أن هذه الجدران النباتية تتّسم بأثر بيئي متعدد الأبعاد، مشيرةً إلى أنها تسهم في خفض الانبعاثات الكربونية عبر امتصاص ثاني أكسيد الكربون، وتقليل التأثير الحراري في المدن، وخلق مناخ محلي أكثر برودة وانتعاشًا.
وتابعت أن هذه الجدران تؤدي دورًا كبيرًا -كذلك- في دعم الاستدامة المائية، نظرًا لكونها تركّز على ترشيد استهلاك المياه، مما يجعلها حلًا فعالًا في المناطق ذات الموارد المائية المحدودة.
واستطردت قائلة، إن هذه الجدران تسهم في تعزيز العمران الأخضر، لأن تصميمها يعتمد على دمج المساحات الخضراء بشكل عمودي في المباني والهياكل، مما يحسّن جودة الحياة في المدن، ويزيد من التنوع البيولوجي في المناطق الحضرية.
موضوعات متعلقة..
- تقنية مغربية تُسخّر الطاقة الشمسية لحل أزمة المياه
- تعزيز كفاءة الطاقة في المباني.. تقنية مبتكرة لباحثة جزائرية
- ضمان استقرار شبكات الكهرباء بالذكاء الاصطناعي.. تقنية مصرية جديدة
اقرأ أيضًا..
- مشروعات الطاقة الشمسية في الخليج تجذب شركة صينية.. و3 دول يمكنها تخزين الكهرباء
- الدول الأرخص في أسعار الكهرباء المنزلية عالميًا.. 4 بلدان عربية بقائمة الـ10 (مسح)
- مفاعل نووي في أفريقيا يتجاوز عمره مليارَي عام.. الوحيد على الأرض
- أزمة الكهرباء في العراق.. إيران تتلاعب ببغداد وهذه هي الأدلة (مقال)
إقرأ: أبرز 10 أبحاث عربية في قطاع الطاقة (صور) على منصة الطاقة
