سئمت من تحريك أضواء عيد الميلاد التي تعمل بالطاقة الشمسية، قامت طالبة في الصف السابع ببناء جهاز تعقب يسمح للجاذبية بالقيام بالعمل.
لقد سئم جيسون تشانغ من مطالبة والدته له بتعديل أضواء عيد الميلاد التي تعمل بالطاقة الشمسية للعائلة للحصول على مزيد من أشعة الشمس، لذلك ابتكر حلاً ينطوي على إمكانات كبيرة. ابتكر طالب الصف السابع البالغ من العمر 13 عامًا في أكاديمية ورسستر في ماساتشوستس جهازًا لتتبع الطاقة الشمسية يستخدم الماء والجاذبية لتحريك لوحة شمسية دون الحاجة إلى محركأو مستشعر ضوء الشمس أو الكهرباء لتشغيل الآلية.
كان النموذج الأولي أقل من 25 دولارًا أمريكيًا، وولد حوالي 20 بالمائة من الجهد الكهربائي أكثر من اللوحة الثابتة في الاختبارات الخارجية. تقارير سي بي اس بوسطن. تعالج هذه الأداة أحد القيود الأساسية للألواح الشمسية الثابتة: عدم القدرة على تغيير الموضع أثناء تحرك الشمس عبر السماء. فكرة هذا المراهق اللامعة تجتذب الاهتمام الوطني. وإليك كيف يعمل.
دلو من الماء يقوم بالرفع الثقيل
اختراع تشانغ يشبه الأرجوحة. تم تركيب لوح شمسي صغير على هيكل خشبي دوار، حيث يقطر الماء في دلو على جانب واحد. يقوم الإطار بإمالة اللوحة طوال اليوم أثناء امتلاء الدلو، مما يزيد من وزنه. ليست هناك حاجة إلى مستشعر لتحديد موضع الشمس، ويتم ضبط معدل التنقيط للحفاظ على إمالة اللوحة بالسرعة الصحيحة تقريبًا.
ليس من الصعب بدء العملية. ما عليك سوى سحب القابس لتحريك الماء. ومع ذلك، فقد استغرق الأمر الكثير من العمل للحصول على هذا التدفق بشكل صحيح. قضى تشانغ أكثر من عام في تحسين المشروع، وتدوين اختباراته في دفتر ملاحظات، واستخدام المواد المعاد تدويرها في معظم أعمال البناء. وعلى الرغم من أن الجاذبية مجانية، إلا أن محاولة جعلها تعمل وفقًا لجدول زمني تتطلب القليل من الهندسة.
كما يجب أيضًا فحص التحسن الذي تم الإبلاغ عنه بنسبة 20 بالمائة. في المقارنات الخارجية، كان إعداد تشانغ قادرًا على توليد جهد أعلى، لكن هذا لا يترجم بالضرورة إلى زيادة بنسبة 20 بالمائة في الطاقة أو إجمالي إنتاج الطاقة. ولحساب هذه المكاسب، ستكون هناك حاجة إلى قراءات حالية وقياسات للطاقة مع مرور الوقت، ولكن لم يتم تضمينها في التقرير. إنها نتيجة إيجابية لنموذج أولي للطلاب، ولكنها ليست ضمانة لتوفير 20 بالمائة من فاتورة الكهرباء الخاصة بك.
لماذا سطح منزلك ليس جاهزًا تمامًا لذلك
إن استخدام الماء والجاذبية لمتابعة الشمس ليس بالأمر الجديد تمامًا. هناك أجهزة تتبع تجارية في السوق يمكنها التحرك مع الشمس، ولكنها تكلف أكثر من الوحدات الثابتة. هناك أيضًا بعض التصميمات التي يمكنك صنعها بنفسك والمشابهة لمفهوم تشانغ. الهندسة من أجل التغيير تشجع أ SunSaluter مجموعة الألواح الشمسية الدوارة بسعر التجزئة المقترح 50 دولارًا. لا تشمل هذه التكلفة اللوحة والبطارية والمكونات الأخرى. تقدم نسخة تشانغ فكرة أخرى غير مكلفة للفكرة، بدلاً من أن تكون بديلاً جاهزًا تجاريًا لأجهزة التتبع الحالية.
هناك سبب عملي لعدم تصميم معظم الألواح الشمسية الموجودة على الأسطح للتحرك. يمكن لأجهزة التتبع تعزيز إنتاجية الطاقة من المصفوفات المثبتة على الأرض، ولكنها تضيف أيضًا التكاليف والصيانة. من السهل إمالة إطار خشبي صغير، لكن تركيب الألواح المتحركة على السطح حيث يتعين عليها تحمل الرياح والأمطار هو الأمر الذي يصبح فيه الأمر معقدًا. وأي كهرباء إضافية يجب أن تستحق الاستثمار والصيانة. قد تكون اللوحة الثابتة الأخرى أقل إزعاجًا بالنسبة لبعض أصحاب المنازل.
من المؤكد أن التتبع بدون محرك لا يزال من الممكن أن يجذبك الأشخاص الذين يديرون أنظمة صغيرة خارج الشبكة، حيث كل جزء من القوة مهم. ومع ذلك، فإن المياه لديها مجموعة من القضايا الخاصة بها. في حين أن الطقس البارد يمكن أن يعزز في الواقع كفاءة الألواح الشمسية، فإن الآلية التي تعتمد على المياه المتدفقة لها مشكلة شتوية غير مرحب بها: الجليد، ولهذا السبب يعمل تشانغ على نسخة شتوية.
ولم تذكر شبكة CBS عدد المرات التي يجب فيها إعادة ملء المياه، أو عدد المرات التي يجب فيها إعادة ضبط جهاز التتبع، أو ما إذا كان التصميم قد تم اختباره بألواح كاملة الحجم في ظل الرياح القوية. بغض النظر، فإن عمل تشانغ كطالب في الصف السابع استثنائي. وفي عام 2026، كان واحدًا من 55 طالبًا تم الاعتراف بهم كأبطال وطنيين للعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.
