أحمد القايد يولد الطاقة الشمسية للاستخدام المنزلي

البحث عن مصادر الطاقة المتجددة سمة من سمات علماء الدول الكبرى، فهناك تجند الأموال لخدمة الأبحاث التي يمكن أن توجد مصدر طبيعي للطاقة لا ينضب ولا ينتهي، وفي الإمارات يحاول الشبان المهتمون بالعلوم والفيزياء الاستفادة من أعظم مصادر الطاقة المتجددة المعروفة “ الشمس”. الشاب الاماراتي أحمد علي القايد 23 سنة هو أحد الباحثين المهتمين في مجال توليد الطاقة، أعد الكثير من الأبحاث والتجارب حولها حتى وصل إلى تطوير وتبسيط تقنية جديدة بأفكار غير مسبوقة في توليد الطاقة الكهربائية من الطاقة الشمسية المركزة (الحرارية ) ليتقدم بها كمشروع لتخرجه من جامعة خليفة فرع الشارقة – تخصص هندسة إلكترونيات. الفكرة يتحدث أحمد القايد عن سبب توجهه نحو فكرة توليد الطاقة الكهربائية من الشمس ويقول :” منذ بداية التحاقي بالجامعة وجدت لدي شغف غير طبيعي في قراءة ودراسة طرق استغلال الطاقة المتجددة وبالأخص الطاقة الشمسية، وباتت تراودني أفكارا جديدة حول إنتاج الطاقة الكهربائية منها، ولأن نظام دراسة الهندسة في الجامعة يتطلب في الثلاث سنوات الأخيرة عمل مشاريع تطبيقية بمعدل مشروع في كل منها وتختتم بمشروع تخرج ارتأيت البدء بسلسلة بحوث أو مشاريع في نفس مجال الطاقة الشمسية أطورها مشروعا بعد آخر دون انقطاع.” تطبيقات ممكنة ويضيف: “اتجهت في مشروعي الأول نحو توليد الطاقة الكهربائية من الشمس باستخدام الخلايا الشمسية وتحويلها إلى كهرباء تستخدم في المنازل، واكتشفت من خلال عدة تطبيقات أنها طريقة مكلفة وغير فعالة إلى المستوى المطلوب حيث أن هذه الخلايا لا تمتص أكثر من 15- 20 % من طاقة الشمس وتحولها إلى كهرباء ففكرت بطريقة أكثر فاعلية وجدوى وأقل تكلفة فاستبدلت الخلايا الشمسية بالمرايا العاكسة التي أثبت كفاءة أعلى في امتصاص الطاقة الشمسية لكن تصميمي لها كان بسيط جدا وغير مكتمل، لكنني استفدت من ذلك كله في مشروعي الثالث الذي هو مشروع تخرجي من الجامعة وكان ما سبقه تمهيدا جيدا وصلت عبره إلى أفكار أكثر نضجا وعمقا ودقة “ الجديد في المشروع استطاع القايد أن يصل إلى مشروع بحثي مميز ترجم به أحلامه في أن يكون له بصمة في عالم الطاقة المتجددة... يوضح فكرته :” اعتمدت في مشروعي على مرآتين ذكيتين تتحركان باتجاه زاوية الشمس ويعكسان الضوء على نقطة ثابته أقوم بتحديدها لجمع الضوء المنبعث من الشمس على عدسة واحدة فقط، حيث وجدت عبر قراءاتي المتواصلة أن إحدى محطات الطاقة الشمسية في إسبانيا تستخدم هذه المرايا أي المرايا الذكية بشكل كبير جدا وتستنزف لتوليد طاقة كهربائية عبرها ما يقارب 144 مرآة بحجم 100 متر مربع لكل واحدة منها علاوة على حاجتها لبنية تحتية لعمل محطات التوليد مكلفة إلى أبعد الحدود، ففكرت في استخدام المرايا الذكية نفسها لكن بشكل أبسط وأكثر فعالية وأقل تكلفة وذلك باستخدام عدسة تجمع الطاقة الشمسية المنعكسة من المرايا نحوها مع الاستغناء عن تعقيدات محطات التوليد التي تتطلب بنية تحتية ضخمة، وهنا بالتحديد الفكرة الجديدة التي لم يسبق لأحد استخدامها”. ويشير القايد إلى أن مضاعفة عدد المرايا المستخدمة مع العدسة يجمع طاقة شمسية أكبر وبالتالي طاقة كهربائية مضاعفة ويعتقد أننا نحتاج لتشغيل الكهرباء في كل بيت إلى 10 مرايا وعدسة واحدة فقط، حيث أنه وجد من خلال استخدامه لمرآتين ذكيتين أن الحرارة التي عكستهما على العدسة وصلت إلى 600 درجة مئوية والسؤال الذي يطرح نفسه هنا كيف ستتحول هذه الحرارة المتجمعة في العدسة إلى كهرباء؟ طريقة العمل يرد أحمد القايد على ذلك مفسرا :” بزاوية ومسافة معينة تسلط العدسة على خزان ماء فتسخن الحرارة المنبعثة منها الماء حتى يصل إلى درجة الغليان والتبخر، وبارتفاع البخار وزيادة ضغطه يندفع في أنابيب نقوم بتوصيلها بالخزان ونضع في آخرها توربين مثبت على مولد كهربائي وبدوران التوربين من ضغط البخار المندفع نحوه يتم تفعيل المولد الكهربائي وتوليد الطاقة الكهربائية منه “ حتى يثبت القايد نجاح فكرته طبقها على نطاق ضيق مستخدما بدل خزان الماء القدر الخاص بالطبخ (طنجرة البخار ) مؤكدا أنه في القريب العاجل سيستعين برفاق له من قسم الهندسة الميكانيكية ليقوموا بالتوصيلات الميكانيكية للمشروع مثل توصيل الخزان بأنابيب وتوربين ومولد كهربائي لأن ذلك يتطلب مهارات لم يتعلمها في تخصصه لافتا إلى أنه حصل على درجاته في مساق مشروع التخرج لكنه لم ولن يعتبره مجرد مشروع تخرج ينتهي بانتهائه بل هو حلم بدأ صغيرا وبات يكبر يوما بعد يوم !! مهارات جديدة طبق القايد من خلال مشروعه مهارات تعلمها في دراسته لهندسة الإلكترونيات ومهارات أخرى ليست ذات صلة بتخصصه عرج فيها على تخصصات هندسية عدة دفعه حبه لمشروعه إلى تعلم بعض مهاراتها... إلى ذلك يقول :” في أثناء بناء النموذج تطرقت لعدة تخصصات كانت أشبه بتحديات اجتزتها بنجاح وبتوجيه مستمر من الدكتور نزار ثامر علي والدكتور قحطان مزهر اللذان أشرفا على مشروعي وكانا أكبر داعمين لي، أما عملية بناء المرايا على قواعدها فكانت من صميم تخصصي حيث استخدمت مرآتين عاديتين كالتي نستخدمهما في حياتنا اليومية بحجم 50×50 سم وبنيت قاعدتين لهما تسهمان في تحريكهما عموديا وأفقيا وذلك بتوصيلهما بدارات كهربائية تمد المحركات بالطاقة اللازمة لتحريكهما وبإشارة التحكم، ولأنني أسعى إلى تبسيط الأدوات والتصميم إلى أقصى الحدود ونتيجة لاطلاعي على نظام توليد الطاقة الكهربائية من الطاقة الشمسية في دول غربية حاولت الاستغناء عن بعض الأجهزة الإضافية التي استخدموها في نظامهم وانطوت على تكاليف باهظة، فعلى سبيل المثال استغنيت عن جهاز حساب زاوية المرايا بسويتش أو مفتاح يحدد زاوية الصفر للمرآة وتتحرك المرآة حسب خطوات المحرك فعدد معين من الخطوات يحدد زاوية الانحناء للمرايا فألف خطوة تحركها 10 درجات مثلا، أما طريقة حساب موقع الشمس في السماء فقد لاحظت أن معظم الدول المستخدمة لنظام توليد الطاقة تعتمد في ذلك على حساسات الضوء وقد وجدت أنها غير مجدية في حالات الطقس الغائم أو المغبر ومعرضة لسقوط طائر أو أي جسم غريب عليها يعطل أو يوقف فعاليتها فاستبدلت هذه الطريقة بفكرة جديدة استخدمت فيها مؤقت دائم يحتوي على الوقت والتاريخ متصل بالمعالج الذي هو مخ النظام ويحتوي على خط الطول والعرض ويسمى بالمتحكم لتحكمه بحركة المرايا التي تصل إلى 100 مرآة لكنني استخدمت مرآتين فقط كنموذج، وعبر اتصال المؤقت بالمعالج هذا يتم تحديد موقع الشمس في السماء بدقة متناهية نظرا لبرمجتي لهذا المعالج مستخدما عدة معادلات حسابية معقدة أمضيت الإجازة الصيفية وأنا أتعلمها من بطون الكتب فالجامعة علمتنا أساسياتها ومشروعي يتطلب مهارات برمجية متقدمة اكتسبتها بعد عناء وجهد شخصي “ اتصال لاسلكي إضافة إلى ذلك تطلب مشروع القايد تعلمه لمهارات تصب في هندسة الاتصالات مثل بنائه لنظام اتصال لا سلكي بين حاسوبه والنظام المولد للطاقة الكهربائية يضمن إرسال إشارات لا سلكية تظهر على شاشة الحاسوب تبين حالة النظام وفعاليته وهل الضوء متسلط على العدسة بشكل صحيح أم لا وما إلى ذلك. يعتقد القايد أن هذا المشروع لو طبق على نطاق واسع ستستفيد منه المنازل والشركات الصغيرة في الحصول على الطاقة الكهربائية الكافية لاحتياجاتها إلى جانب الدول الفقيرة التي لا يوجد لديها كهرباء فيكون تحويله إلى منتج محلي خدمة إنسانية لها وتجارية لغيرها. صعوبات جمة مر أحمد القايد أثناء مشروعه الأخير بعدة صعوبات وعقبات تغلب عليها بإصرار وتحدي وذكاء ومن أهم هذه الصعوبات كما ذكر آنفا لغة البرمجة الخاصة بالمعالج، بالإضافة إلى مواجهته لمشكلة تأثير الرياح على المرايا وإزاحتها يمينا ويسارا ففكر بحل لهذه المشكلة والذي كان باستخدام تروس مسننة زادت من الثبات والتماسك الميكانيكي لوضعية المرايا على قاعدتها. علاوة على تميز النظام الذي ابتكره أحمد القايد لتوليد الطاقة الكهربائية من الشمس بقلة تكلفته التي لم تتجاوز 3 آلاف درهم قابلة لتكون أقل من ذلك إذا ما تم شراء القطع بالجملة وبساطة عمله وعدم حاجته لبنية تحتية وفعاليته الكبيرة التي توازي فعالية محطات توليد الطاقة في نفس المجال فإنه قد قام بتزويده بوضعية الاستعداد التي تعتمد على وجود الشمس أو غيابها مستهلكة كميات طاقة أقل في جميع الحالات.