طور فريق من الباحثين، يشمل أحد أعضاء الهيئة الأكاديمية في جامعة خليفة، خوارزمية حوسبية مبنيّة على تحليل رياضي لفهم طريقة عمل الألواح الشمسية وتحديد الظروف المثالية لتشغيل نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية.
نُشرت الدراسة في ورقة بحثية بعنوان "في نطاق معايير نموذج الصمام الثنائي المفرد" في المجلة العلمية الرسمية للجمعية الدولية للطاقة الشمسية "سولار إنِرجي". ويضم الفريق البحثي الدكتور دينس دوتخ، أستاذ مشارك في الرياضيات في جامعة خليفة والدكتور سيلفان ليزبيناتس، باحث في لجنة الطاقة البديلة والطاقة الذرية الفرنسية والدكتور كارلوس كارديناس برافو، طالب الدكتوراه في جامعة سافوي مونت بلانك في فرنسا.
تؤدي مصادر الطاقة المتجددة دورًا هامًا في التصدّي لمشكلة التغير المناخي، لكن قد يصعب الاستفادة من الطاقة الشمسية التي تُعد مصدرًا غنيًّا بالطاقة، نظرًا للتكنولوجيا المعقدة اللازمة لدعم الألواح الشمسية الضرورية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء. ويُعتبر نموذج الصمام الثنائي المفرد واحدًا من التقنيات المختلفة التي تساهم في تعزيز استخدام الألواح الشمسية، حيث يمثل معادلة رياضية تقوم بالتنبؤ بسلوك الألواح وتحليلها بشكل أفضل ومتكرر لتحسين أدائها.
وتساهم الخوارزمية الحوسبية التي طوّرها الباحثون في تحديد معايير نموذج الصمام الثنائي المفرد لزيادة قابلية النموذج للتطبيق في مجال تكنولوجيا الطاقة الشمسية، حيث يتضمن هذا التحليل معلومات شاملة حول طريقة عمل الألواح الشمسية تحت تأثير جهد محدد لتيار كهربائي يوفر أقصى قدر من الطاقة في نظام الألواح الشمسية الكهروضوئية.
اختبر الباحثون الخوارزمية الجديدة باستخدام بيانات الألواح الشمسية المصطنعة والحقيقية لإثبات فعاليتها وإمكانياتها، وشملت التجارب استخدام 40,000 حالة افتراضية مختلفة أنتجت فيها الألواح الشمسية أقصى قدر ممكن من الطاقة. ومكّنت هذه التجارب الباحثين من العثور على القيمة المثالية لمعادلة نموذج الصمام الثنائي المفرد للتنبؤ بأقصى مستويات الطاقة التي تم الحصول عليها في حالات المحاكاة ومطابقتها بشكل دقيق، كما استخدم الفريق البحثي هذه الخوارزمية في عملية تحليل قواعد البيانات التي حصل عليها من لجنة كاليفورنيا للطاقة والمختبر الوطني للطاقة المتجددة، وهو معهد بحثي في كولورادو، الولايات المتحدة، لتسليط الضوء على النهج العملي لنموذج الصمام الثنائي الواحد.
يسعى الباحثون إلى استكشاف إمكانية توسيع نطاق الدراسة لتشمل نماذج أخرى للطاقة الشمسية الكهروضوئية، مثل نموذج الصمام الثنائي المزدوج أو النماذج الدقيقة، إضافة لتوسيع المنهجية الحالية لتحليل التشغيل الكهربائي للأنظمة الشمسية الكهروضوئية بشكل أفضل.
مريم ماضي
إخصائية ترجمة وتعريب