الاقسام الادارية مركز المستقبل لبحوث الطاقة
استقبل مركز المستقبل لبحوث الطاقة طلبة الدراسات العليا من جامعة القاسم/جامعة القادسية لتنفيذ مشروعهم البحثي داخل مختبرات المركز، وذلك برعاية ودعم رئيس جامعة المستقبل الأستاذ الدكتور حسن شاكر مجدي، وبإشراف عميد كلية التقنيات الهندسية الأستاذ المساعد الدكتور أزهر محسن، ومدير المركز الدكتور سلوان عبيد، وبمتابعة مجموعة من الأساتذة المختصين. ويتمثل المشروع في تصميم جديد لمواد البناء يسهم في تحسين كفاءة العزل الحراري للجدران وتقليل الكسب الحراري في الأبنية، بما يساهم في خفض استهلاك الطاقة وتحقيق كفاءة أعلى في الأبنية المستدامة. ويأتي هذا المشروع ضمن توجه جامعة المستقبل في دعم الأبحاث التطبيقية وتشجيع الطلبة على تقديم حلول مبتكرة في مجالات الطاقة والهندسة المستدامة، وبما يخدم أهداف التنمية المستدامة في العراق.
شهدت صناعة الطاقة الشمسية تقدمًا غير مسبوق مع تطوير مادة Laser-blasted ‘black metal’، وهي تقنية مبتكرة تعالج المعادن بالليزر لتصبح شديدة السواد وذات قدرة امتصاص ضوئي غير مسبوقة، ما يمكّن الخلايا الشمسية من تحقيق كفاءة أعلى تصل إلى 15 مرة مقارنة بالأسطح التقليدية. ⸻ 1. كيف تعمل تقنية الفلز الأسود؟ تعتمد الفكرة الأساسية على معالجة سطح المعدن بالليزر لإنشاء نمط دقيق من النتوءات والقنوات المجهرية، الذي يحبس الضوء ويقلل من الانعكاس. • هذه الهياكل الدقيقة تزيد من امتصاص الأشعة الشمسية بنسبة هائلة، حتى عند مستويات الإضاءة المنخفضة. • تقلل هذه التقنية من فقد الحرارة الناتج عن انعكاس الضوء، مما يزيد من إنتاج الكهرباء لكل وحدة مساحة من الألواح الشمسية. التجربة المخبرية: • قام الباحثون باستخدام صفائح من التيتانيوم والفولاذ، وعالجوها بالليزر لتكوين سطح أسود عميق. • أظهرت القياسات أن امتصاص الطاقة ارتفع بنسبة 97% تقريبًا مقارنة بالمعدن العادي. • اختبرت الخلايا الشمسية في ظروف ضوء مختلفة، بما في ذلك الإضاءة الغائمة والإضاءة الصناعية، واحتفظت بنفس الكفاءة العالية. ⸻ 2. التركيب الذري للفلز الأسود • ينتج الليزر تغييرات ميكانيكية وذهنية على سطح المعدن، بما في ذلك تكوين أكسيدات معدنية دقيقة. • هذه الطبقة تعمل كـ مرشح للطاقة الضوئية، يمتص الأطوال الموجية المختلفة للضوء الشمسي، ويحولها إلى طاقة كهربائية بكفاءة أكبر. • يمكن تعديل كثافة القنوات والنقوش وفقًا لنوع المعدن والهدف من الاستخدام، سواء للألواح الكبيرة أو الأجهزة الصغيرة. 3-الفوائد البيئية والاقتصادية • خفض التكاليف: زيادة كفاءة الطاقة تعني الحصول على مزيد من الكهرباء من نفس حجم الألواح، ما يقلل الحاجة لتوسيع مساحة تركيب الألواح. • الاستدامة: الاعتماد على مواد أكثر كفاءة يقلل من الهدر ويزيد العمر الافتراضي للألواح الشمسية. • خفض الانبعاثات الكربونية: كل زيادة في كفاءة الطاقة المتجددة تسهم مباشرة في تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري وخفض الغازات الملوثة 4. التطبيقات العملية 1. المباني السكنية والتجارية: تركيب ألواح فائقة الكفاءة على الأسطح والأسقف، ما يقلل من استهلاك الكهرباء ويزيد الاعتماد على الطاقة النظيفة. 2. المركبات الكهربائية والهجينة: يمكن شحن البطاريات أثناء القيادة أو الوقوف باستخدام الفلز الأسود على أسطح السيارات. 3. الأجهزة الصغيرة والمحمولة: تشغيل الهواتف المحمولة، الحواسيب المحمولة، أجهزة الاستشعار، والمعدات الطبية الصغيرة بالطاقة الشمسية، حتى في الإضاءة الداخلية أو الليلية 5-آفاق المستقبل • يخطط الباحثون لتوسيع التجارب لتشمل مختلف المعادن والأشكال الهندسية للسطح، لتحقيق أقصى امتصاص ممكن للضوء. • يُتوقع دمج الفلز الأسود مع الخلايا الشمسية ثنائية الوجه والخلايا الرفيعة، لإنتاج ألواح فائقة الأداء تجمع بين الامتصاص العالي والمرونة وخفة الوزن. • في المستقبل القريب، يمكن استخدام هذه التقنية في محطات الطاقة الشمسية الكبرى، المباني الذكية، المركبات، والأجهزة المحمولة، لتصبح الطاقة الشمسية أكثر اقتصادية وفعالية
تشهد صناعة الطاقة الشمسية تحوّلًا جذريًا مدفوعًا بقدرات الذكاء الاصطناعي، الذي أصبح عنصرًا لا غنى عنه في تحسين إنتاج الطاقة، خفض التكاليف التشغيلية، وتعزيز الاعتماد على الطاقة المتجددة. ومع دخول عام 2025، تتسارع وتيرة الابتكارات التي تربط الذكاء الاصطناعي بالطاقة الشمسية، حيث تُستخدم تقنيات متقدمة مثل الصيانة التنبؤية التي تعتمد على تحليل البيانات الحية للألواح الشمسية لاكتشاف الأعطال قبل حدوثها، مما يقلل من التوقفات المفاجئة ويطيل عمر النظام. كما أن التنبؤ الذكي بالإنتاج أصبح أكثر دقة بفضل نماذج التعلم الآلي التي تستند إلى بيانات الطقس والتاريخ الإنتاجي، ما يساعد مشغلي الشبكات على ضبط الإمدادات وتخزين الفائض بكفاءة عالية. ومن أبرز التطبيقات كذلك تحليل الصور الجوية باستخدام الطائرات المسيرة، حيث تُستخدم خوارزميات الرؤية الحاسوبية لاكتشاف الأوساخ، الانحرافات، أو التشوهات السطحية التي قد تؤثر على الأداء، وكل ذلك بسرعة تفوق التفتيش اليدوي التقليدي. الذكاء الاصطناعي أيضًا يتيح استخراج إحصاءات عميقة من البيانات الضخمة، مما يساعد في فهم أنماط استخدام الطاقة الشمسية وتحليل فعالية الأنظمة حسب المناطق والزمن، وبالتالي دعم اتخاذ قرارات استراتيجية في التوزيع والتطوير. وتقدم منصات مثل API4AI حلولًا مخصصة تعتمد على الرؤية الحاسوبية، تتكيف مع الظروف المحلية لكل مشروع، مثل زاوية سقوط الضوء، التشوهات الحرارية، أو خصائص البيئة المحيطة. ومع التوجه العالمي نحو مصادر الطاقة المتجددة، أصبحت الطاقة الشمسية واحدة من أهم الحلول لتحقيق التنمية المستدامة وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري، غير أن تطوير هذا القطاع لا يتوقف عند تركيب الألواح على الأسطح، بل يتطلب دمج تقنيات متقدمة مثل الذكاء الاصطناعي الذي بات يشكل ثورة حقيقية في تحسين كفاءة الطاقة وإدارة مواردها. أحد أبرز هذه التطبيقات يتمثل في التنبؤ بتدهور الألواح الشمسية، حيث تُستخدم الطائرات المسيرة المجهزة بخوارزميات تحليل الصور لاكتشاف الشقوق الدقيقة أو النقاط الساخنة غير المرئية للعين البشرية، مما يساعد في إطالة عمر الألواح والحفاظ على أقصى كفاءة لتوليد الكهرباء. كما تطورت أنظمة تتبع الشمس الذكية لتعمل بفضل خوارزميات تعلم ذاتي قادرة على تعديل زوايا الألواح في الوقت الحقيقي، بحيث تستجيب للتغيرات المناخية مثل الضباب الصباحي أو انعكاسات الضوء، ما يوفر زيادة ملحوظة في كمية الطاقة المولدة مقارنة بالأنظمة التقليدية. وللذكاء الاصطناعي دور بيئي مهم من خلال المراقبة البيئية للمزارع الشمسية باستخدام الطائرات المسيرة، حيث تعمل الأنظمة الذكية على تحليل الصور لتحديد الأنواع النباتية والحيوانية في المنطقة، ما يسمح بتقييم التأثير البيئي بدقة أكبر ويساعد في وضع خطط للحفاظ على التنوع البيولوجي. ومن جانب آخر، يسهم الذكاء الاصطناعي في رفع كفاءة الفنيين عبر منصات تدريب تفاعلية تعتمد على الهواتف الذكية أو تقنيات الواقع المعزز، حيث يحصل الفني على إرشادات مرئية أو تعليمات خطوة بخطوة لحل الأعطال، مما يقلل من الحاجة إلى الخبراء الميدانيين ويزيد من سرعة الإصلاحات وجودتها. أما في مجال البحث العلمي، فقد ظهر ما يعرف بمولد الفرضيات الذكي، وهو نظام يقوم بتحليل آلاف الأوراق العلمية والبراءات ليقترح فرضيات جديدة لتطوير المواد والخلايا الشمسية، مما يجعل العلماء أكثر قدرة على التركيز على الاختبارات العملية بدلاً من قضاء وقت طويل في المراجعات النظرية. وتبرز أهمية الشبكات الذكية ذاتية التعلم، التي تدير تدفق الطاقة بشكل مستقل بناءً على بيانات الاستهلاك والإنتاج، فتقرر متى يتم تخزين الطاقة في البطاريات أو تغذيتها إلى الشبكة أو حتى بيع الفائض، وهذه المرونة تضمن استقرار النظام الكهربائي وزيادة كفاءته دون الحاجة إلى تطوير مكلف للبنية التحتية. كما أُدخلت تقنية التشخيص الصوتي للعواكس الكهربائية عبر تزويدها بمستشعرات صوتية تلتقط التغيرات الدقيقة في الأصوات الناتجة عن التشغيل، حيث يمكن التنبؤ بالأعطال مبكرًا وإجراء صيانة استباقية تمنع التوقفات المفاجئة وتقلل من خسائر الطاقة. ولمواجهة تحديات دمج مصادر الطاقة المختلفة، طُورت أنظمة التكامل الهجين التي تنشئ مراكز تنبؤ قادرة على توقع إنتاج الطاقة من الشمس والرياح معًا، ثم توزيعها في جداول تشغيل مثالية، مما يقلل من تقلبات الإمداد ويزيد من موثوقية الشبكات. وعلى مستوى الاستخدام المنزلي، بات بإمكان أصحاب الأنظمة الصغيرة الاعتماد على المساعدات الذكية عبر تطبيقات الهاتف التي تتيح للمستخدم طرح الأسئلة والحصول على إجابات دقيقة لحل المشكلات دون الحاجة إلى دعم فني مباشر. ومن التقنيات العملية المبتكرة أيضًا مساعد الواقع المعزز لتركيب الألواح، حيث يرى الفني عبر جهاز لوحي أو نظارات ذكية مخططًا ثلاثي الأبعاد يوضح بدقة مكان تثبيت كل جزء وزاويته، ما يقلل من الأخطاء أثناء التركيب ويضمن الكفاءة منذ اللحظة الأولى للتشغيل. أما التعاون الدولي في هذا المجال فقد أصبح أكثر سهولة بفضل منصات العمل المشتركة المزودة بالترجمة الفورية، والتي تسمح للفرق البحثية من مختلف دول العالم بتبادل البيانات والمستندات وحتى عقد الاجتماعات دون عائق لغوي. وفي البيئات الباردة، ساعد الذكاء الاصطناعي على تطوير أنظمة التدفئة الذكية للألواح الشمسية، حيث تقوم كاميرات حرارية بتحديد المناطق المعرضة للتجمد وتشغيل التدفئة فقط عند الضرورة، مما يقلل من فقد الطاقة ويضمن استمرار التشغيل بكفاءة. كما أصبح بإمكان المستخدمين الاستفادة من نمذجة الأسطح ثلاثية الأبعاد عبر تطبيقات تتيح لهم تصوير منازلهم ليُنشأ نموذج افتراضي يحدد أفضل أماكن تركيب الألواح، ويحسب عددها والتكلفة التقديرية بشكل فوري. وللتغلب على مشكلة تقلبات الطقس، تم تطوير أنظمة التنبؤ المحلي لغطاء السحب، التي تستخدم صور الأقمار الصناعية والبيانات الأرضية لتوقع حركة الغيوم بدقة تصل إلى دقائق، ما يمنح مشغلي الشبكات القدرة على إدارة الطاقة بشكل أكثر استقرارًا. وأخيرًا، ظهرت تقنيات التشخيص بالفيديو، حيث يقوم الفني بتصوير مقطع قصير لمشكلة في النظام، ليتم تحليله آليًا واستخراج تقرير يحدد الخلل وأفضل طرق الإصلاح، مما يختصر الوقت ويخلق قاعدة بيانات معرفية قيمة يمكن تدريب الكوادر الجديدة عليها. إن دمج الذكاء الاصطناعي مع الطاقة الشمسية لا يُعد مجرد تحسين في الكفاءة، بل هو نقلة نوعية نحو أنظمة طاقة أكثر ذكاءً وموثوقية واستدامة، وهذه الابتكارات لا تساعد فقط على مواجهة التحديات التقنية والبيئية، بل تمهد الطريق لتحقيق أهداف التنمية المستدامة وضمان مستقبل أكثر نظافة وكفاءة للطاقة اعداد: إسراء محمد حسن
طلبة جامعة بابل ينفذون مشروع زراعة النباتات تحت الألواح الشمسية في مركز المستقبل لبحوث الطاقة استقبل مركز المستقبل لبحوث الطاقة طلبة الدراسات العليا من جامعة بابل لتنفيذ مشروعهم البحثي التطبيقي داخل مختبرات المركز، بدعم ورعاية رئيس جامعة المستقبل الأهلية الأستاذ الدكتور حسن شاكر مجدي، وإشراف عميد كلية التقنيات الهندسية الأستاذ المساعد الدكتور أزهر محسن، ومدير المركز الدكتور سلوان عبيد. ويتمثل المشروع في زراعة النباتات تحت الألواح الشمسية بهدف دراسة كفاءة الألواح في ظروف مختلفة، والتعرف على تأثير الظل الناتج عنها على نمو النباتات، بما يفتح آفاقاً جديدة لتكامل الطاقة المتجددة مع القطاع الزراعي.
تعمل دول متقدمة مثل اليابان والصين، إلى جانب شركات خاصة في الولايات المتحدة، على تطوير تقنيات الطاقة الشمسية الفضائية، التي يمكن أن تغير طريقة تزويد العالم بالكهرباء بالكامل. تقوم الفكرة على نصب ألواح شمسية ضخمة في المدار، حيث تتلقى الشمس بشكل مستمر، ثم تحويل هذه الطاقة إلى موجات مايكروويف أو أشعة ليزر تُرسل لاسلكياً إلى محطات استقبال خاصة على الأرض، تعرف بـ Rectennas، لتحويلها مرة أخرى إلى كهرباء جاهزة للاستخدام في المنازل والمصانع والمدن. المزايا العلمية والتقنية • طاقة مستمرة على مدار الساعة: الأقمار الصناعية يمكنها الدوران في مدارات حيث الشمس مشرقة دائماً، فلا يتأثر إنتاج الكهرباء بالليل أو الغيوم. • كفاءة أعلى للطاقة الشمسية: أشعة الشمس في الفضاء أقوى لأنها لا تمر عبر الغلاف الجوي للأرض. • تقليل الاعتماد على الأرض: لا تحتاج هذه التقنية لمساحات شاسعة على الأرض ولا تتأثر بالطقس، ما يحمي البيئة ويوفر الأراضي للمشاريع الأخرى. • نموذج تجريبي ناجح: في 2023، نجح Caltech MAPLE system في إرسال الطاقة لاسلكياً من الفضاء إلى الأرض للمرة الأولى. الدول والجهات الرائدة • اليابان (JAXA): تخطط لاختبار إرسال طاقة لاسلكياً من الفضاء بحلول 2025. • الصين: تستهدف إطلاق قمر صناعي كامل لبث الطاقة الشمسية بحلول 2028. • المملكة المتحدة وNorthrop Grumman (الولايات المتحدة): تطوير أنظمة مشابهة للطاقة الفضائية. • شركات ناشئة مثل Aetherflux: تستكشف إرسال الطاقة بالليزر لتزويد مواقع نائية مثل مواقع التعدين أو المناطق المتضررة من الكوارث. الفرص والتحديات توفر الطاقة الشمسية الفضائية فرصة لتوزيع الكهرباء بشكل مستدام وعادل حتى في المناطق النائية، وتقليل الانبعاثات الكربونية، وتعزيز استقلالية الطاقة للدول. لكن هناك تحديات هامة: • الاستخدام المزدوج المحتمل: يمكن تحويل تكنولوجيا بث الطاقة إلى استخدامات عسكرية. • مخاطر الفضاء: زيادة الأقمار الصناعية قد تسبب حطاماً فضائياً وتدخل ضوئي على الرصد الفلكي. • تنظيم أشعة الموجات والليزر للحفاظ على البيئة والسلامة. • تكلفة إنشاء المحطات الأرضية الضخمة
تبنّت اليابان تقنية مبتكرة تعتمد على البلاطات الكهروضغطية (Piezoelectric Tiles)، وهي بلاطات ذكية قادرة على تحويل خطوات المشاة إلى طاقة كهربائية. آلية العمل: تعتمد هذه التقنية على مواد خاصة تولّد شحنات كهربائية عند تعرضها للضغط أو الاهتزاز. فعندما يمر آلاف الأشخاص يوميًا فوق البلاطات المزروعة في محطات القطار أو الأماكن العامة، تتحول خطواتهم إلى طاقة كهربائية متجددة. ويتم بعد ذلك تخزين هذه الطاقة في بطاريات أو استخدامها مباشرة لتشغيل الإنارة، الشاشات الإلكترونية، أو المساهمة في تغذية الشبكات الصغيرة. أمثلة من اليابان: • في محطة شيبويا في طوكيو، تم تركيب هذه البلاطات عام 2008 لتجميع طاقة خطوات الركاب وتشغيل لوحات العرض والإضاءة الداخلية. • مشاريع مماثلة نُفّذت في محطات قطار أخرى في العاصمة، حيث يتم استغلال الكثافة السكانية العالية لتحقيق أقصى استفادة من حركة المشاة. البعد البيئي والتنموي: هذه المبادرة تمثل مثالًا عمليًا على دمج التكنولوجيا في الحياة اليومية، وتتميز بأنها: • تقلل من الاعتماد على الوقود الأحفوري. • تسهم في خفض الانبعاثات الكربونية. • تدعم مفهوم المدن الذكية المستدامة. المستقبل: من المتوقع أن تتوسع هذه التقنية لتشمل ملاعب كرة القدم، الجامعات، المطارات، والمراكز التجارية الكبرى، بما يفتح آفاقًا جديدة لمصادر الطاقة النظيفة في المدن المستقبلية. ⸻ المصادر: 1. Wired – Power-generating floors debut in Tokyo train station 2. The Telegraph – Japan harnesses energy from footsteps 3. Times of India – How Japan is changing footsteps into electricity 4. SlashGear – How Japan is generating electricity with piezoelectric sidewalks
يُعد المركز بيئة بحثية متكاملة، حيث يضم أحدث الأجهزة والمعدات المتخصصة التي تتيح للطلبة تنفيذ الجانب العملي لمشاريعهم وأطاريحهم بصورة دقيقة واحترافية. كما يوفّر المركز دعمًا أكاديميًا وإشرافًا علميًا مباشرًا من قبل أساتذة وباحثين مختصين في مجال الطاقة المتجددة، بما يضمن جودة المخرجات البحثية وملاءمتها للمعايير العالمية. إن مركز المستقبل يسعى إلى أن يكون منصة فاعلة لتمكين الطلبة من تحويل أفكارهم البحثية إلى تطبيقات عملية، مع التركيز على إيجاد حلول مبتكرة لمشكلات الطاقة، ودعم الجهود الوطنية في تعزيز استخدام المصادر النظيفة وتقليل الانبعاثات الكربونية. ونؤكد التزامنا بتهيئة بيئة علمية محفزة تسهم في بناء جيل من الباحثين والمهندسين القادرين على قيادة مستقبل الطاقة المستدامة في العراق والمنطقة. مركز المستقبل لبحوث الطاقة… حيث يلتقي البحث العلمي بالتطبيق العملي لخدمة المجتمع والطبيعة
حصل قسم النشاطات الطلابية المركزية في جامعة المستقبل على المركز الأول بين الجامعات والكليات الأهلية العراقية للعام 2025، وذلك حسب نتائج تقييم النشاطات الطلابية الصادرة عن وزارة التعليم العالي والبحث العلمي / جهاز الإشراف والتقويم العلمي. ويعكس هذا الإنجاز التميز والجهود الكبيرة التي يبذلها القسم في دعم الطلبة، ورعاية مواهبهم، وتنظيم الأنشطة الرياضية، الفنية، والثقافية، بما ينسجم مع رؤية الجامعة في الارتقاء بالطلبة وصقل قدراتهم. كما يتكامل هذا النجاح مع جهود المراكز البحثية المتخصصة في الجامعة، ومنها مركز بحوث الطاقة المتجددة، الذي يساهم بدوره في تعزيز ثقافة الابتكار والبحث العلمي بين الطلبة ودعم مشاركاتهم في المحافل العلمية. تتقدم جامعة المستقبل بالشكر والتقدير إلى جميع الطلبة ومنتسبي قسم النشاطات الطلابية، وإلى كوادرها البحثية في المراكز العلمية، على هذا التفوق الذي يضاف إلى سلسلة إنجازات الجامعة