وحدة تخزين حرارى للطاقة.. مشروع تخرج طلاب بهندسة القاهرة

في ظل تزايد الاهتمام العالمي بالتقنيات المستدامة والموفرة للطاقة، تُعد الأنظمة الحرارية الشمسية من الحلول العملية والصديقة للبيئة لتلبية احتياجات تسخين المياه سواء فى الاستخدامات المنزلية أو الصناعية، ورغم فاعليتها إلا أن الأنظمة الشمسية التقليدية تعانى من اعتمادها الكامل على الإشعاع الشمسى المستمر، مما يؤدى إلى انخفاض كفاءتها خلال الليل أو أثناء الأيام الغائمة والباردة.

وقدم طلاب كلية الهندسة بجامعة القاهرة مشروع تخرج يسعى إلى معالجة هذا القصور من خلال تصميم وتصنيع وحدة تخزين حرارى تعتمد على مواد تغير الطور (PCM)، والتى تمكّن من تخزين الطاقة الحرارية وإطلاقها بشكل مستقل عن توفر ضوء الشمس، يركّز المشروع تحديدًا على تطوير خزان تخزين حراري مزوّد بـ PCM، يعمل كمبادل حراري سلبي، دون تصميم النظام الشمسي بالكامل.

ويمتاز النظام المقترح بعدم احتوائه على أي عناصر كهربائية مثل السخان الكهربائي، مما يجعله أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة ويُقلل من الانبعاثات الكربونية الناتجة عن الكهرباء، ما يعزز من جانبه البيئي المستدام. وبفضل اعتماده الكامل على الطاقة الشمسية، يوفر النظام قدرًا كبيرًا من استهلاك الكهرباء، خاصة في الاستخدامات اليومية المنزلية، مما ينعكس مباشرة على تقليل فواتير الكهرباء وتحقيق وفورات اقتصادية ملموسة للمستخدمين.

اختار طلاب كلية الهندسة مادة PCM المستخدمة بناءً على خصائص حرارية وفيزيائية دقيقة، مثل درجة الانصهار، والسعة الحرارية الكامنة، والثبات الحراري، بما يضمن ملاءمتها لتطبيقات تسخين المياه المنزلية. وقد صُمّم الخزان بحيث يحقق أقصى تفاعل حراري ممكن بين الماء والمادة، مما يعزز من كفاءة نقل الطاقة ويحافظ على درجة حرارة الماء مستقرة نسبيًا خلال دورات الليل والنهار.

وأخذ طلاب كلية الهندسة في الاعتبار خلال التصميم اختيار مواد محلية ومتوفرة اقتصاديًا، دعمًا لمبدأ الاستدامة الهندسية. وقد تم الانتهاء بنجاح من مرحلة التصنيع، والتي تُعد خطوة رئيسية في المشروع.

وتمثل النتائج الأولية مؤشراً إيجابياً على فعالية الخزان الحراري في تحسين أداء أنظمة تسخين المياه الشمسية، مما يُبرز إمكانية تطوير هذا التصميم مستقبلاً ليُدمج ضمن أنظمة متكاملة تعمل بكفاءة عالية، ويُساهم في توسيع استخدام الطاقة الشمسية في البيئات المحلية بشكل اقتصادي ومستدام.

تكون فريق مشروع التخرج من الطلاب، أحمد عبدالله ، آيه محمد ، سما محمد، سيف ممدوح ، محمد جمال.