مواطنان يصنعان لاقطاً حرارياً لتوليد الطاقة وتحلية مياه البحر

أقبل الكثير من طلبة الجامعات والكليات على مستوى الدولة، على دراسة وتطبيق تقنيات جديدة، في استغلال الطاقة الشمسية كطاقة بديلة صديقة للبيئة، في حال نفاد المصادر الأخرى غير المتجددة. (أبوظبي)- خالد الحوسني وعبد الله الجابري مهندسان إماراتيان تخرجاً مؤخرا في قسم الهندسة الميكانيكية بكلية التقنية العليا في أبوظبي، بعد أن عاشا تحدياً كبيراً مع مشروع تخرجهما الذي يدور في فلك الطاقة الشمسية، ويعتقدان أنه يطبق لأول مرة في الدولة لكنه طبق وفق بحثهما في دول أوروبية عدة وبأفكار مشابهة من قبل طلبة في جامعاتهم.. يتحدث خالد الحوسني عن فكرة المشروع ومبدأ عمله ويقول:”مشروعنا يحمل اسم اللاقط الحراري ويقوم عمله على تجميع الطاقة الحرارية المنبعثة من أشعة الشمس، وتركيزها في نقطة بؤرية مركزية بحيث يتم استخدام هذه الطاقة في تسخين الماء وتحويله إلى بخار، ويقوم هذا البخار بدوره على تدوير محرك بخاري لتوليد الكهرباء أو إنتاج ماء مقطر وتحلية مياه البحر، واعتمدنا في ذلك على نظرية القطع المكافئ ليكون شكل مجمع الطاقة الشمسية على شكل نصف كروي، ويكون عاكسا لضوء الشمس بحيث يتم عكس الأشعة الشمسية وتركيزها في بؤرة ضيقة، وبهذا تتولد طاقة مضاعفة كافية لإنتاج قدر كاف من الطاقة حتى لتذويب بعض المعادن”. فكرة المشروع ويضيف الحوسني معللا سبب اختيارهم لهذا المشروع:”فكرت وزميلي عبد الله في أن يكون مشروع تخرجنا يتعلق بالطاقة الشمسية، لأنه يوجد توجه كبير من قبل الدولة ومؤسساتها المختلفة لاستغلال هذه الطاقة المتجددة البديلة الصديقة للبيئة، لكننا لم نكن نعرف ما هو هذا المشروع الذي ستكون هذه الطاقة محوره، وبعد أن قمنا بعملية بحث في الإنترنت حول المشاريع المتعلقة بالإنترنت ومشاريع الطلبة الذين سبقونا في الكلية لعلنا نستوحي منها مشروعا نبدع فيه ونتميز، حتى وقعنا على فكرة اللاقط الحراري المستخدمة فكرته خارج الدولة، بل في دول أجنبية على وجه التحديد، كانوا يستخدمونه في معالجة المياه أو ما يعرف بتحلية مياه البحر وتوليد الطاقة الكهربائية، فقلنا إن كان اللاقط الحراري نجح في دول باردة لا تكاد تظهر فيها أشعة الشمس إلا في فصول معينة، فنحن في الإمارات أجدر بأن يطبق لدينا هذا المشروع ونستفيد منه طالما أن أشعة الشمس لدينا متوافرة وحارة بشدة!” عرض خالد وعبدالله فكرة المشروع على الدكتور ملحم شيخ السوق عضو هيئة التدريس في قسم الهندسة الميكانيكية في الكلية، والذي قام بدوره بالإشراف عليهما حيث أعجب بفكرتهما وشجعهما على إجراء المزيد من البحوث والدراسات النظرية الكافية قبل البدء بالمشروع، لضمان نجاحه وتجاوز أية عقبات من المحتمل أن تعترض طريقهما وفي ذات السياق يوضح عبدالله الجابري بقوله:”لقد انطلقنا لإجراء عملية بحث ليس فقط عن اللواقط الحرارية التي لها أنواع وأشكال مختلفة، بل عن الطاقة الشمسية وكيفية استغلالها حتى حددنا نوع اللاقط الحراري الذي يناسب فكرتنا، وفي ضوء الميزانية المحددة لنا من الكلية اشترينا المواد اللازمة لبنائه من الأسواق المحلية وقد تم كل ذلك خلال الفصل الدراسي الأول من عام تخرجنا” خطوات التطبيق العملي يشير عبد الله الجابري إلى أنهم قسموا خطوات التطبيق العملي إلى مراحل وقد تطلب بعضها أن يعملا معاً، وفي بعضها الآخر عمل كل على حدة على جزئية من جزئيات اللاقط، ومن أولى تلك الجزئيات وفق النقبي:”صنعنا بداية المحرك البخاري الذي يقوم بتوليد الطاقة الكهربائية من البخار الداخل إليه ويتكون من قطعة معدنية اسطوانية الشكل ومادة النايلون، وقد بدأنا بصناعة هذا الجزء على وجه التحديد لنعرف كم يحتاج المحرك البخاري من بخار لتوليد الكهرباء مستعينين بتجربة دوران المحرك مع المولد باستخدام بخار ماء ساخن، لحساب سرعة الدوران مع الطاقة المتولدة ولم تكن عملية صناعة هذا المحرك بالهينة، حيث فشلنا بصناعة 3 محركات لكن رابعها نجح والسبب أننا كنا نخطئ في دقة التصنيع فمكان دخول البخار إلى التوربين يحتاج إلى دقة متناهية وكنا نخطئ في اختيار مقاسات مروحة التوربين حتى عرفنا بتكرار التجربة المقاس الصحيح، ومن ثم صنعنا “البويلر” أو غلاية الماء ضمن مواصفات وكفاءة عالية ويتكون هذا السخان من أنبوب معدني من الاستيل قطره 10 سم ومغطى من أعلى وأسفل بغطاء نحاسي، ولم يكن الغطاء النحاسي مسطحاً بل كان متعرجا لكي تزيد المساحة المتأثرة بحرارة اللاقط، مما يزيد كفاءة السخان وقد تطلب عمل هذا السخان منا مهارة في اللحام لم نتعلمها سابقا لأنها تتعلق بعملية لحام معدنين مختلفين ليسا من نفس النوعية، وقد كان بإمكاننا أن نستخدم معدنا واحدا مثل النحاس الذي يعتبر الأفضل والأنسب لكن لارتفاع ثمنه أدخلنا الاستيل ليخفف علينا التكاليف، ولم ننجح من المحاولة الأولى في صنع السخان حيث احتجنا لمحاولتين، نتيجة الخطأ الذي وقعنا فيه في أخذ مقاس السخان الكافي لتوليد الطاقة”. اختبار نجاح السخان من جانبه، أكد خالد الحوسني أنهما شرعا في اختبار نجاح سخان الماء من خلال صناعة اللاقط الحراري الذي تمثل في صحن ستالايت كالمستخدم في البيوت، وألصقا عليه صفائح من الستانلس ستيل قاما بقصها مرتدين قفازات خاصة تقيهما حدة أطرافها أثناء تقطيعها إلى مثلثات بطول نصف قطر الصحن أو اللاقط، ومن ثم ألصقاها بجانب بعضها بعضا بواسطة مادة السيليكون كمادة لاصقة. ويعلل الحوسني سبب اختيارهما لشكل المثلث لصفائح الاستيل لأنهم لو اختاروا شكل المربع أو غيره لتطلب ذلك جهدا ووقتا أطول لزدادت الخطوط والزوايا التي تقلل من عملية انعكاس ضوء الشمس، كما أنهما زودا اللاقط بعجلات تسهل عملية تحريكه أيضاً. توصيل اللاقط بعد هذه التجهيزات الجزئية التي قام بها كل من خالد وعبد الله جاءت مرحلة توصيلها ببعضها بعضاً، ولعل عملية توصيل اللاقط (الصحن المغطى بالستانلس ستيل) بالسخان عبر أعمدة حديدية تطلب منهم إجراء حسابات رياضية دقيقة تعتمد على نظرية القطع المكافئ لتحديد نقطة تجمع الحزم الضوئية، حيث يقوم اللاقط الحراري بتجميع الطاقة الشمسية الساقطة عليه وعكسها في نقطة واحدة تسمى بؤرة ضوئية وتتواجد هذه البؤرة على السطح السفلي للسخان المعبأ بالماء، فيسخن الماء ويتبخر ويتجمع على السطح العلوي للسخان وعند وصوله لضغط وحرارة معينة يقومان بحسابها من خلال أجهزة قياس خاصة، وإذا ما وصلا إلى الدرجة المطلوبة يفتحان فوهة السخان المتصلة بالأنابيب المعدنية التي تنتهي بوصولها إلى التوربين حيث يندفع البخار من الأنابيب باتجاه التوربين الذي يولد طاقة كهربائية نتيجة اتصاله بمولد كهربائي. هذا فيما يخص عملية توليد الطاقة الكهربائية باستخدام اللاقط الحراري أما عملية تقطير المياه أو تحلية مياه البحر، فتتم بذات العملية لكن بتوجيه البخار إلى مكثف بدلا من التوربين وقد قام خالد وعبد الله بكلتا العمليتين وولدا طاقة كهربائية متوسطها 4 فولت، كما قاما بتقطير ماء مالح بمعدل لتر للدقيقة الواحدة بنجاح عبر شرائهما مكثفاً من محل بيع قطع غيار السيارات. صعوبات كادت تفشلهما بعض الصعوبات التي مر بها المهندسان المتميزان تحدثا عنها في أثناء وصفهما لقطع اللاقط الحراري، وكيف أنهما كانا يفشلان في صناعة بعض الأجزاء ويعيدان المحاولة مرات حتى ينجحا، سواء كان ذلك في صناعة التوربين أو عملية لحام سخان الماء أو التمديدات الواصلة بين السخان والتوربين أو المكثف والتي تطلبت جميعها الكثير من الدقة والمهارة والصبر، أما عملية إيجاد العاكس الذي غطيا به اللاقط وهو الاستيل فقد كانت صعوبة أخرى تضاف لما سبقها، نظرا لارتفاع سعره مما اضطرهما للبحث في أسواق أكثر من إمارة ليحظيا بنوعية جيدة وسعر مناسب.