العين (الاتحاد) - في إطار سعيها الدؤوب لدعم الأكاديميين والطلبة ودفعهم إلى إطلاق الأفكار العلمية المبتكرة التي تخدم توجهات الدولة في البحث عن مصادر طاقة نظيفة وبديلة، أنشأت جامعة الإمارات أمام أحد مجمعاتها الواقعة في منطقة فلج هزاع بالعين، أول مختبر للطاقة المتجددة ليكون المكان الأمثل لإجراء البحوث والتجارب التطبيقية من قبل أعضاء الهيئة التدريسية في كلية الهندسة خاصة قسم الهندسة الكهربائية وطلبتهم والجهات الأخرى المتعاونة معهم، حيث يجري حاليا في مختبر الطاقة المتجددة؛ بحسب الدكتور عباس فردون، الأستاذ المشارك في قسم الهندسة الكهربائية، ومنسق مختبر الطاقة المتجددة في الجامعة العمل بخط متواز على عدة أبحاث وتجارب ذات صلة بالطاقة المتجددة بأنواعها الثلاثة الشمسية والهوائية وخلايا الوقود، أبرزها استخدام الطاقة الشمسية لصناعة مكيف هوائي.
مبدأ العمل
حول مبدأ عمل نظام التكييف، الذي صممه مدير شركة المعيني للحلول الابتكارية هشام الخطيب، وتتم دراسته بالتعاون مع جامعة الإمارات، والقائم على استخدام الطاقة الشمسية، يقول الدكتور حسن نورا «هذا النظام يقوم بتشغيل جهاز التكييف الذي نستخدمه عادة بالتبريد المنزلي، بالاعتماد على المياه المبردة والتي يتم تبريدها من خلال جهاز تبريد للمياه يستمد طاقته اللازمة ليقوم بعمله اعتمادا على الطاقة الشمسية، ويتم تخزين هذه المياه في خزان معزول حراريا قادر على المحافظة على برودة المياه لمدة طويلة.
وعبر مضخة تتصل بوحدة التبريد الداخلية تنتقل المياه المبردة داخل أنابيب نحاسية تسمح بتبريد الهواء المحيط بها، ثم يتم دفع الهواء البارد إلى داخل الغرفة المراد تبريدها باستخدام مروحة دفع».
وحول اختلاف النظام الذي ابتكروه عن الأنظمة الأخرى الموجودة في الأسواق، يقول نورا، رئيس قسم الهندسة الكهربائية في جامعة الإمارات «توجد أنظمة كثيرة لتشغيل أجهزة التكييف باستخدام الطاقة الشمسية، ومن أبرز سلبياتها استهلاكها لعدد كبير من البطاريات التي تتم فيها عملية تخزين الطاقة المتولدة، وتمتاز هذه البطاريات بعمرها المحدود الذي لا يزيد عن 5 سنوات في أحسن الأحوال، وارتفاع تكاليفها وتلويثها للبيئة حين إتلافها.
أما النظام المبتكر الذي توصلنا إليه ولم يسبقنا إليه أحد فهو يستند إلى نظام تخزين الطاقة على هيئة مياه مبردة في خزانات معزولة، ما يعني اختصار استخدام البطاريات في تشغيل المضخة وبنسبة 90% من معدل استخدامها في الأنظمة الأخرى، الأمر الذي يقلل عدد البطاريات المستخدمة ويخفض تكاليفها ويحد من خطرها على البيئة».
الخطوات العملية
عن المراحل التي مر بها المشروع، يقول المهندس المنفذ لبناء جهاز التبريد الجديد المبتكر بسام الشباطات، من شركة المعيني المنتجة لأجهزة التكييف «بعد أن قمنا بدراسة المشروع ومدى فعاليته نظريا، اتجهنا إلى تركيب جهاز التبريد في مختبر الطاقة المتجددة والذي يتكون من خلايا شمسية عددها 10 خلايا وجهاز ضاغط للتبريد (كمبرسر) وخزان مياه وتدعى جميعها الوحدة الخارجية للتبريد.
بالإضافة إلى الوحدة الداخلية للتبريد التي تمثلها المروحة والأنابيب النحاسية وترتبط الوحدتان الخارجية والداخلية بمضخة مياه، وبينما كنا نقوم بتركيب جهاز التبريد قام المهندس المتخرج حديثا من جامعة الإمارات عبد الرحمن الهاشمي بإعداد جهاز حاصل للبيانات وبرنامج لإظهار البيانات وتخزينه على الكمبيوتر».
ولتوضيح الجزئية التي قام بها والتي تتمثل بحسب تعبيره في تركيب حساسات مختلفة متصلة بجهاز حاصل للبيانات.
يقول المهندس عبد الرحمن الهاشمي إن هذه الحساسات تضم 5 أنواع وهي حساس للجهد الكهربائي، وحساس للتيار الكهربائي، وحساس لشدة أشعة الشمس، وحساس للرطوبة، وحساس لدرجة الحرارة، ويتم نقل بيانات هذه الحساسات إلى جهاز الحاسوب بعد أن تمت عملية برمجتها باستخدام برنامج (Lab view) وتظهر البيانات على جهاز الحاسوب على هيئة رسم بياني وأرقام، وتجري عملية تخزينها في ذاكرة الحاسوب من أجل الاستفادة منها في إجراء بحوث حول فعالية جهاز التكييف المبتكر.
تحديات التطبيق
بالنسبة لتحديات تطبيق المشروع التي واجهت فريق العمل، يوضح الشبطات أنها تحديات في دراسة عدد الحساسات اللازمة لتغطية المشروع، وضمان قياس عمله بكفاءة، وتحديات في طريقة تبريد المياه ونوع المبادل الحراري المستخدم لتبريد المياه في زمن قصير ودرجات حرارة منخفضة، وكذلك في طريقة عزل خزان المياه وأنابيب نقل المياه، بالإضافة إلى العمل على المشروع في ساعات النهار حيث الأجواء شديدة الحرارة وتبعات ذلك. ويلفت الشباطات إلى أنه وبعد أن حصلوا على نتائج أولية تبشر بنجاح المشروع في تكييف المنازل لمدة 24 ساعة متواصلة وبدرجة حرارة تتراوح بين 19 – 23 درجة حسب حجم الغرفة ونوعية العازل المغطي لجدرانها؛ اكتشفوا أنه من الممكن استخدام طريقة التبريد نفسها لأهداف صناعية غير التبريد الهوائي، فتم تصنيع أجهزة متفرعة عن المشروع كجهاز تبريد المياه المستخدمة في مصانع الألواح الإسمنتية، وجهاز تبريد المياه في خزانات المنزل لتخفيض درجة حرارتها إلى درجات معتدلة ومناسبة للاستخدام المنزلي. ويوضح «في خطوة مستقبلية قريبة سيتم تصنيع جهاز تبريد يعمل على الطاقة الشمسية من أجل تبريد مخازن الخضراوات والأطعمة إلى درجات حرارة مناسبة، وسيتم تسجيل براءة اختراع لنظام تبريد أجهزة التكييف المبتكر وتحويله إلى منتج في الأسواق».
أربعة مشاريع
يشير الدكتور عباس فردون، الأستاذ المشارك في قسم الهندسة الكهربائية، ومنسق مختبر الطاقة المتجددة في الجامعة إلى أنه توجد أربعة مشاريع تجري دراستها وتطبيقها وتطويرها حاليا في مختبر الطاقة المتجددة أولها مشروع نظام التكييف بالطاقة الشمسية وبتقليل عدد البطاريات المستخدمة لتخزين الطاقة الكهربائية المتولدة بالتعاون مع شركة المعيني، ومشروع خلايا الوقود بالتعاون مع شركة يابانية ويهدف إلى اختبار خلايا الوقود ومدى كفاءتها للعمل في أجواء الإمارات، ومشروع ثالث يتعلق بتوليد الطاقة الكهربائية من الطاقة الشمسية وذلك بالتعاون مع هيئة مياه وكهرباء أبوظبي، ومشروع رابع يناقش تشغيل إشارات المرور باستخدام الطاقة الشمسية بالتعاون مع هيئة مياه وكهرباء دبي، ويشارك في تطبيق وتطوير هذه المشاريع عدد من أعضاء الهيئة التدريسية في قسم الهندسة الكهربائية في الجامعة وما يزيد عن 20 طالبا وطالبة من القسم نفسه.
عدد اليوم
