في دراسة جديدة نشرت بمجلة البحوث الجيوفيزيائية: الغلاف الجوي، وباستخدام نماذج رياضية محسنة، تمكن باحثو كاوست من اكتشاف أن غبار المنطقة قد يكون أكبر بثلاث مرات مما كان يعتقد سابقاً، مما يؤثر تأثيراً بالغاً على استخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية.

يعد الغبار طريقة فعالة لنقل المعادن عبر البر والبحر، حيث يعمل مخصباً طبيعياً بتوزيعه الأسمدة والمواد الغذائية لمسافات بعيدة. وفي الوقت نفسه، قد يودي إلى الإضرار بالبنى التحتية والتكنولوجيا. لهذا، سيسهم الفهم الدقيق لمدى تأثيراته في تطوير السياسات الوطنية الرامية لتحقيق الاستدامة.

تقوم النماذج الرياضية الحالية التي يستخدمها العلماء في المقام الأول بتحليل جزيئات الغبار ذات الحجم الدقيق (أقل من عشرة مايكرو مترات) والخاملة التي لا يمكنها توقع تأثير جزيئات الغبار الخشنة أو ضخمة الحجم. وباستخدام البيانات التي جمعتها أجهزة كاوست منذ عام 2012 بالتعاون مع الأقمار الصناعية التابعة لوكالة ناسا، كشفت الدراسة الجديدة عن تقديرات لنماذج سابقة تقلل من ترسيب الغبار وانبعاثه بمقدار ثلاث مرات. إضافة إلى ذلك، وبدمج البيانات الجديدة، يُظهر نموذج كاوست أن الجسيمات الأكبر تُسهم بأكثر من 80% من كتلة الغبار الموجود على الأرض، حيث يتم استخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية.

يقوم هذا الغبار بالحد من كفاءة تكنولوجيا الطاقة الشمسية، حيث قدرت الدراسة نسبة فقد في الكفاءة تتراوح بين 15% و45% (بافتراض دورة تنظيف أسبوعية) للوحات الشمسية المُنتشرة على السواحل الغربية والشرقية للمملكة العربية السعودية تباعاً.

ويحدث الفقد بطريقتين، الأولى هي تراكم الغبار وترسبه على الألواح نفسها، مما يتسبب في حجب الإشعاع الشمسي. كما يمكن للغبار الموجود في الغلاف الجوي أن يقلل من وصول الإشعاع الشمسي إلى الجهاز. ويؤدي الغبار المترسب إلى فقدان ما يقرب من ضعف الكفاءة، مقارنةً بالغبار الإشعاعي في الغلاف الجوي.

وقد صرح الأستاذ بكاوست والمشرف على الدراسة، جورجي ستينشيكوف، قائلاً: "إن للنمذجة الدقيقة للغبار والتنبؤ بتحركاته العديد من الآثار السياساتية الهامة. ولدعم التطوير الشامل لاقتصاد مستدام في المملكة العربية السعودية، سيُسهم عملنا على مستوى الاستخدام الاستراتيجي لتكنولوجيا الطاقة الشمسية وصيانتها في جميع أنحاء المملكة".

شارك في الدراسة عالم الأبحاث بكاوست، الدكتور محمد سليمان المستمندي، بصفته كاتباً أول. كما قدم كل من الدكتور سيرغي أوسيبوف والدكتور إيليا شيفشينكو والدكتور أليكس أوخوڤ من جامعة الملك عبد الله إسهامات كبيرة للدراسة. وكذلك چوهان إنجلبريتش، الأستاذ الفخري بمعهد أبحاث الصحراء بالولايات المتحدة.

ترسيب الغبار النموذجي فوق شبه الجزيرة العربية

ويقلل هذا الغبار من فعالية تكنولوجيا الطاقة الشمسية، حيث قدرت الدراسة خسارة بنسبة 15% و45% في الكفاءة (بافتراض دورة تنظيف أسبوعية) للألواح الشمسية المنتشرة على السواحل الغربية والشرقية للمملكة العربية السعودية، على التوالي.

الخسارة تأتي من وسيلتين. الأول هو الغبار الذي يستقر على التكنولوجيا نفسها، أو يلوثها، مما يحجب الإشعاع الشمسي. وفي الوقت نفسه، يمكن للغبار الموجود في الغلاف الجوي أن يقلل من وصول الإشعاع الشمسي إلى الجهاز. وكان فقدان الكفاءة الناجم عن الغبار المترسب حوالي ضعف نظيره الناتج عن الغبار الإشعاعي في الغلاف الجوي.

ترسيب الغبار النموذجي فوق الخليج العربي

يقول البروفيسور جورجي ستينشيكوف، البروفيسور في كاوست: "إن النمذجة الدقيقة للغبار والتنبؤ به لها العديد من الآثار السياسية الهامة. ومن أجل دعم التنمية النشطة في المملكة العربية السعودية لاقتصاد مستدام، سيساهم عملنا في النشر الاستراتيجي وصيانة تكنولوجيا الطاقة الشمسية في جميع أنحاء المملكة". قاد الدراسة.

ترسيب الغبار النموذجي فوق البحر الأحمر

 كان عالم الأبحاث في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية الدكتور محمد سليمان مستمندي هو المؤلف الأول. كما قدم علماء الأبحاث في كاوست، الدكتور سيرجي أوسيبوف، والدكتور إيليا شيفتشينكو، والدكتور أليكس أوخوف، مساهمات كبيرة في الدراسة. كما فعل البروفيسور الفخري يوهان إنجلبريشت من معهد أبحاث الصحراء في الولايات المتحدة.