جامعة بغداد التكنولوجية تحقق كفاءة بنسبة 66.4% باستخدام مشغلات هوائية لتتبع الطاقة الشمسية

أخبار ar.wedoany.com، أظهرت دراسة أجرتها جامعة بغداد التكنولوجية (University of Technology in Baghdad) في العراق حول تصميم مشغلات هوائية لتتبع الطاقة الشمسية مناسبة للبيئات القاسية، أن استخدام مشغل واحد على محور واحد أدى إلى تحسين متوسط الكفاءة بنسبة 62.3%، بينما أدى استخدام مشغلين على محورين إلى تحسين متوسط الكفاءة بنسبة 66.4%.

صرّح فينه لام (Vinh Lam)، مدير المنتجات التقنية في شركة Air Springs Supply، وهي موزّع صناعي للمشغلات الهوائية ومقرها سيدني، بأن جميع المزايا التي اكتشفها المهندسون في هذه الدراسة تنطبق على الظروف الأسترالية. وأضاف لام أن المشغلات الهوائية ذات النوابض الهوائية مناسبة تماماً لمختلف تطبيقات الطاقة الشمسية في المناطق الحضرية والريفية، وخاصة في المناطق النائية القاسية مثل المناجم ومزارع الطاقة الشمسية الداخلية، أو التطبيقات على الأسطح، حيث يقدّر المستخدمون متانتها الخالية من الصيانة وعمرها التشغيلي الطويل.

نُشرت هذه الدراسة في عام 2025 في مجلة Science Direct تحت عنوان "تصميم وتنفيذ مشغلات هوائية في متتبع شمسي ثنائي المحور تحت الظروف المناخية القاسية لمدينة كربلاء" (Design and implementation of pneumatic actuators in a dual-axis solar tracker under the harsh climatic conditions of Karbala city)، وتهدف إلى تصميم المشغلات الهوائية اللازمة لتشغيل متتبع شمسي ثنائي المحور ذي حلقة مغلقة بأقل تكلفة، مع مراعاة أقصى الأحمال في ظل أقسى الظروف المناخية في مدينة كربلاء، بما في ذلك سرعة الرياح وزوايا الصدم. تعتمد هذه المنهجية على زاوية الميلان، وإزاحة المشغل، والطاقة اللازمة لتشغيل المتتبع الشمسي ثنائي المحور ذي الحلقة المغلقة، والمصمم ليتناسب مع المناخ الصحراوي الجاف، حيث تصل درجات الحرارة القصوى في الصيف إلى 45 درجة مئوية، وغالباً ما تتجاوز 50 درجة مئوية.

أوضح العلماء في الدراسة أنه تم استخدام أسطوانتين مزدوجتي الفعل كمشغلات في نظام التتبع، لتتبع الحركة اليومية للشمس من الشرق إلى الغرب والحركة الموسمية من الشمال إلى الجنوب. تشمل المعلمات التصميمية القطر الداخلي للمكبس وطول شوط الأسطوانة. وأشاروا إلى استخدام صمامين وصمامات خانقة لضبط موضع كل مشغل هوائي، لتسهيل حركة الأسطوانات. كما تم استخدام قرص دوار وسلسلة على قضيب انزلاقي لتحويل الحركة الخطية لإحدى الأسطوانات إلى حركة دورانية. وتم تحليل استقرار النظام الهوائي من خلال التحكم في حلقة مغلقة يعتمد على وحدة تحكم PID.

ذكر التقرير البحثي أنه تم تخصيص ثلاثة أيام متتالية لإجراء الاختبارات التجريبية على النظام. وفقاً للنتائج، أدى استخدام مشغل واحد على محور واحد إلى تحسين متوسط كفاءة الألواح الشمسية بنسبة 62.3%، بينما أدى استخدام مشغلين على محورين إلى تحسين متوسط الكفاءة بنسبة 66.4%. أظهرت دراسة استقرار حركة الأسطوانات تحت وحدة التحكم PID استجابة مرضية للنظام، حيث بلغ خطأ الحالة المستقرة 0.00734%، والتجاوز 0.505%، وزمن الاستقرار 1.034 ثانية، وزمن الصعود 145.76 مللي ثانية.

أضاف لام أن المشغلات الهوائية ذات النوابض الهوائية مصممة للحركة عبر مسار قوسي دون الحاجة إلى مشابك ميكانيكية على شكل حرف U، مما يتيح زاوية حركة تصل إلى 30 درجة. وهذا مفيد بشكل خاص في التطبيقات التي لا تكون فيها الحركة خطية بالكامل، وتتطلب تقليل التعقيد ونقاط التآكل. وأشار لام إلى أن التكلفة الأولية للمشغلات الهوائية ذات النوابض الهوائية يمكن أن تكون نصف تكلفة الأسطوانات الهوائية أو الهيدروليكية التقليدية ذات القدرة المماثلة، كما أنها أبسط بكثير من المشغلات الكهربائية، وتتحمل الظروف التشغيلية المعاكسة بدرجة عالية. وقال: "بطبيعة الحال، لا توجد تقنية واحدة مثالية لجميع التطبيقات، لكن النوابض الهوائية تتمتع بالعديد من المزايا في تطبيقات الطاقة الشمسية الحضرية والريفية، ومع دخول أستراليا عصر الطاقة الشمسية، فإنها تستحق حقاً اهتمام المجتمع الهندسي."

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com