أربع طالبات مواطنات يطورن نظاماً يستقطب ضوء الشمس ويحوله إلى طاقة متجددة

يسلط الكثير من طلبة الجامعات الضوء عبر مشاريع تخرجهم على مصادر الطاقة المتجددة، وبالذات الطاقة الشمسية التي بات البحث عن طرق استغلالها حديث الساعة، ونظام رصد الطاقة الشمسية الكهروضوئية هو مشروع جديد على مستوى طلبة جامعات الدولة، ينطوي على أهمية كبيرة وفوائد عديدة اكتشفتها 4 طالبات خريجات في كلية الهندسة الكهربائية في جامعة الإمارات، وهن فاطمة القايدي ونورة المقيم وميرا الريامي وعائشة الكعبي. طاقة متجددة عن سبب اختيارها وزميلاتها لهذا المشروع ليختتمن به سني دراستهن، تقول فاطمة القايدي «اخترنا هذا المشروع بعد أن اقترح علينا الدكتور حسن نورا مدرس المساق في الجامعة مجموعة مشاريع، فتحمسنا لعمل هذا النظام لما له من أهمية ولأنه لم يسبقنا إليه أحد من الأفواج التي تخرجت». وتضيف «تأتي فكرة المشروع من أن مصادر الطاقة التقليدية تواجه بعض المشاكل الخطيرة في الوقت الحالي، ولذلك فقد ازدادت أهمية الطاقة المتجددة بشكل كبير، وأصبحت الطاقة الشمسية في الآونة الأخيرة من أكثر الطاقات البديلة شهرة؛ وذلك لأن الشمس ترسل طاقة نظيفة مستمرة بشكل دائم، فالألواح الشمسية تستطيع تحويل هذه الطاقة إلى طاقة كهربائية». وعلى الرغم من ذلك يواجه النظام بعض المشاكل، عنها تقول القايدي «النظام يواجه مشاكل منها زيادة التحميل، ودائرة القصر والظل والغبار، ما يؤدي إلى خسائر فادحة، ولذلك فإنه ينبغي علينا تصميم نظام رصد للكشف عن هذه العيوب من أجل اتخاذ الإجراءات اللازمة في أسرع وقت ممكن». من جهتها، تقول الطالبة ميرا الريامي «بدأت دولة الإمارات العربية المتحدة نشاطاتها لخفض انبعاث الكربون، حيت يتم استثمار الكثير من الأموال لتطوير قطاع الطاقة المتجددة في البلاد، وذلك لأن تركيز أشعة الشمس في الإمارات أكبر من المناطق الأخرى، ففي أوروبا مثلاً التركيز اليومي لأشعة الشمس يساوي 600 W/m2، بينما يصل التركيز اليومي لأشعة الشمس في الدولة إلى ما لا يقل عن 850 W/m2، ويرجع السبب لتوافر أشعة الشمس لأكثر من 300 يوم في السنة». وتتابع «تسعى الشركات المحلية إلى توسيع خطواتها في مجال الحلول الخضراء لتطوير مجال الطاقة المتجددة، ويرجع السبب الرئيس في ذلك للاهتمام بوجود أنظمة رصد للطاقة الشمسية، ووجود الاحتياج الهائل للطاقة الشمسية في الألواح الكهروضوئية لدى شبكاتها الكهربائية، ما يعني أنه من المهم عدم إضاعة دقيقة واحدة من النهار بسبب خطأ مخفي في النظام، وذلك لأنه لا يمكن حصاد هذه الطاقة إلا في وضح النهار». غاية المشروع حول الأهداف التي يسعى المشروع إليها، تقول الطالبة نورة المقيم «يمكن لهذا المشروع أن يكون مفيداً للعديد من الشركات والمؤسسات التي تستخدم أنظمة الطاقة الشمسية التي يمكن وضعها على الصعيد المحلي أو في المناطق النائية، كما يهدف هذا المشروع إلى تصميم واجهة رسومية تعرض مختلف المتغيرات في تحليل الأعطال التي قد تؤثر على نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية، من خلال تنفيذ طريقة للكشف عن العطل بواسطة البيانات التي تصل إلى الحاسب الآلي لا سلكيا من خلال نظام مجمع البيانات وبرنامج LABVIEW، ما يتيح تحديد العطل الذي أصاب الطاقة الشمسية الكهروضوئية فنستطيع بذلك اتخاذ الإجراء المناسب». وتخوض الطالبة عائشة الكعبي في التفاصيل المكونة للمشروع وتشرح طبيعة التصميم الخاص بالمشروع، شارحة «المشروع بشكل عام يتكون من نظام شمسي وحساسات مختلفة الأنواع، حيث يصل عددها إلى 7 حساسات، 4 منها لقياس الحرارة والبقية حساسات لقياس الرطوبة وسرعة الرياح واتجاهها وتركيز الأشعة الشمسية وشدة التيار الكهربائي والجهد الكهربائي، وتمثل دورنا في تثبيت جميع هذه الحساسات على الألواح الشمسية لتقوم بدورها بإرسال القراءات لاسلكياً إلى الحاسب الآلي من خلال جهاز مجمع البيانات وبعدها تعرض باستخدام الواجهة الرسومية في برنامج LABVIEW». وتشير الكعبي إلى أن القوات المسلحة قامت بإهدائهن النظام الشمسي للمشروع والذي هو عبارة عن مجسم كبير الحجم يضم 4 ألواح شمسية مثبتة على سطح مائل ليقابل أشعة الشمس، ومزود ببطاريتين سعة كل منها 12 فولت وجهاز mppt الذي يستفاد منه في تتبع أعلى نقطة طاقة مولدة ليقوم النظام بملاحقتها، وفي ضوء هذا النظام، قمنا كما أسلفت بتحديد الحساسات التي تتناسب مع المشروع وتركيبها واختيار مجمع بيانات لهذه الحساسات حسب مخرجاتها، ومن ثم توصيل هذا المجمع إلى الحاسب الآلي لاسلكياً، وتصميم البرنامج الذي يمكن المستخدمين من قراءة جميع البيانات المستلمة من الحساسات حتى يستطيع المستخدم من ملاحظة أي عطل قد يحدث للنظام الشمسي. تحديات التطبيق تلفت القايدي إلى أن الصعوبة الأكبر في مشروع تخرجهن الذي كلف أكثر من 75 ألف درهم تمثلت في التعامل مع بعض الحساسات التي لم يرفق معها لدى شرائها من أكثر من شركة كتيبات تعريفية أو نشرات توضيحية تبين كيفية تركيبها وتفعيلها، في حين أن بعض الحساسات الأخرى حضر معها بعد شرائها من قبل الجامعة من لبنان خبراء وضحوا لهم كيفية تركيبها والتعامل معها، ما يعني أن التحدي كان موجوداً بحسب القايدي، والذي اضطرها وزميلاتها إلى إجراء محاولات عدة في تركيب الحساسات والبحث عبر الإنترنت عنها لعلهم يجدون معلومة تفيدهم، كما استعانوا بمهندسين من الجامعة، وعلى رأسهم الدكتور حسن نورا المشرف على مشروعهن. وبرنامج LABVIEW هو برنامج تم بناؤه من قبل الطالبات الأربع والذي واجهن فيه صعوبات ومطبات أيضاً بحسب المقيم، والتي أشارت إلى أنهن تعلمن أساسياته نظرياً خلال الفصول السابقة عبر دراستهن، لكن هذه هي المرة الأولى التي يطبقنه عملياً، وقد تمثل دوره في اختبار مدى كفاءة وفعالية الحساسات المتعددة، حيث تم تعريف كل حساس عليه بعد انتهاء عملية تركيبه، واشتملت عملية التعريف هذه على معادلات حسابية دقيقة يقوم الحساس بقراءة نتائجها. وتؤكد المقيم وجود نوع آخر من برنامج LABVIEW اختلفت عملية برمجته ليقوم بوظيفة أخرى ضمن المرحلة النهائية في المشروع، وتفيد المقيم بأن وظيفة هذا البرنامج تتمثل في استقبال البيانات من الحساسات لاسلكياً من أجل عرضها على هيئة رسوم بيانية وأرقام على شاشة الحاسوب، وهذه العملية لن تتم أيضاً إلا بتعريف الحساسات أيضاً على البرنامج بمعادلات حسابية أخرى تتطلب مهارات ذهنية عليا. قياس نجاح المشروع عبرت الطالبات المواطنات الأربع عن سعادتهن بنجاح مشروعهن، حيث تأكدن من صحة النتائج التي توصلن إليها عبر مقارنة القراءات التي تظهر على النظام الإلكتروني، ومدى اتفاقها مع القراءات الصادرة عن المركز الوطني للأرصاد الجوية في الدولة ضمن النشرة الجوية اليومية الصادرة عنها، والتي يظهر فيها درجات الحرارة وسرعة الرياح والرطوبة، وتمنين لو أنهن طبقن مشروعهن في وقت الصيف، حيث تشتد درجات الحرارة لتظهر فعالية النظام الذي وصلن إليه بشكل أكبر، فعملية وضع الجهاز أو النظام الخاص برصد الطاقة الشمسية في الساحة الخلفية لأحد مختبرات الجامعة، حيث تقل أشعة الشمس خلال النهار في تلك الساحة نظراً للأحوال الجوية المتقلبة التي تسود البلاد أيضاً، أوهمن في بعض الأحيان بوجود خلل في النظام الذي وصلن إليه، لكنهن اكتشفن فيما بعد أن المشكلة خارجة عن إرادتهن ولا تدل على قصور في أدائهن.