باحثون في المملكة يطورون تقنية نانوية للإضاءة المستدامة للشوارع
تاريخ النشر: 18th, March 2025 GMT
أظهرت دراسة جديدة بين جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، ومدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية (كاكست)، أن المواد النانوية يمكن أن تقلل إلى حد بعيد من انبعاثات الكربون الناتجة عن مصابيح إنارة الشوارع التي تعمل من خلال تقنية الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED).تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربونويقدّر الفريق البحثي أنه من خلال تبني هذه التقنية، يمكن للولايات المتحدة وحدها تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بأكثر من مليون طن متري.
تُنتج مصابيح الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) حرارة قد تؤدي إلى تعرض مكوناتها الإلكترونية للتلف، ويقلل من عمرها الافتراضي، في الواقع، يتم فقدان حوالي 75% من الطاقة المدخلة في مصابيح LED على هيئة حرارة.
أخبار متعلقة بـ 2 مليون ريال.. تكريم 100 طالب وطالبة بجوائز "منافس" في مكةمركز الملك عبد العزيز ينظم برنامج لجمع الشباب السعودي مع نظرائهم من الدول الأخرىوفي هذا السياق، تعمل المادة النانوية، التي تسمى النانو بولي إيثيلين (nanoPE)، على تعزيز انبعاث الإشعاع الحراري من سطح مصابيح الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) لتقليل درجة حرارتها.كفاءة مصابيح LEDوقال البروفيسور تشياو تشيانغ غان من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) قائد هذه الدراسة: "مصابيح LED هي مصادر الإضاءة المفضلة؛ بسبب كفاءتها الفائقة وعمرها الافتراضي. ولكن يمكن تحسينها أكثر من خلال عمل بعض التعديلات البسيطة، والتي قد تحدث فرقًا كبيرًا في الاستدامة ".
وأضاف أن الإضاءة تمثل حوالي 20% من الاستهلاك السنوي للكهرباء في العالم، وتساهم فيما يقرب من 6% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية".
من جهتهه، قال الدكتور حسام قاسم، المدير العام لمعهد تقنيات الطاقة المستقبلية في كاكست والمساهم في الدراسة: "يُحسن تصميمنا بشكل كبير من تبريد مصابيح LED مع الحفاظ على كفاءة الإضاءة العالية، مما يجعله حلاً واعدًا لإنارة مستدامة في المملكة العربية السعودية".الإضاءة بتقنية النانو بولي إيثيلينعادةً ما توجه مصابيح إنارة الشوارع التقليدية ضوءها نحو الهدف المراد إضاءته، ولذلك تكون موجهة نحو الأرض، كما أنها مصممة بحيث يبقى الإشعاع الحراري محصورًا داخل المصباح. على العكس، فإن أعمدة الإنارة المطلية بتقنية النانو بولي إيثيلين مقلوبة فعليًا بحيث تُوَجَّه نحو السماء وبعيدًا عن الجسم المراد إضاءته.
يكمن سبب هذا التغيير في أن تقنية النانو بولي إيثيلين صُممت بحيث تسمح بمرور الأشعة تحت الحمراء، التي تمثل الجزء الأكبر من الإشعاع الحراري، بينما تعكس الضوء المرئي.
وأظهرت الدراسة أن أكثر من 80% من الأشعة تحت الحمراء الصادرة عن مصابيح LED المطلية بـالنانو بولي إيثيلين تمر عبر المادة، وتتجه نحو السماء، بينما يُعكس أكثر من 95% من الضوء المرئي عنها ليعود إلى الأرض، مما يضيء المساحة أسفل المصابيح.طريقة عمل الإضاءةتُصنع تقنية "nanoPE" من مادة البولي إيثيلين، وهو البلاستيك الأكثر إنتاجًا على الصعيد العالمي. ولإنشاء بلاستيك نانوي يعكس الضوء ذو الطول الموجي المنخفض (الضوء المرئي) ولكنه يسمح بمرور الضوء ذي الطول الموجي العالي (الأشعة تحت الحمراء)، صَنع العلماء مسام صغيرة تصل إلى 30 نانومتر - أي أصغر بحوالي 1000 مرة من سمك شعرة الإنسان - في البلاستيك بالإضافة إلى تمديده وتحويله إلى طبقة رقيقة.
تم نشر هذه الدراسة في المجلة العلمية Light: Science & Applications. وساهم في هذا العمل أيضًا الأستاذان عثمان بكر و بون أوي، وباحث ما بعد الدكتوراه في كاوست سايشاو دانغ، وطالب الماجستير حسن المحفوظ، والأستاذ المساعد في مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية البروفيسور عبد الرحمن العجلان.
المصدر: صحيفة اليوم
كلمات دلالية: اليوم الدمام تقنية نانوية انبعاثات الكربون إنارة الشوارع المادة النانوية كاوست الاحتباس الحراري مادة البولي إيثيلين الأشعة تحت الحمراء للعلوم والتقنیة الملک عبد مصابیح LED
إقرأ أيضاً:
كيف يمكن الاعتماد على "تشات جي بي تي" أن يزيد من الاحتباس الحراري في العالم؟
لا بد أنك تساءلت يومًا إن كانت نتائج روبوتات الدردشة المدعومة بالذكاء الاصطناعي كـ"تشات جي بي تي" أدق من نتائج محرك بحث "غوغل" والعكس، لكن هل فكرت في مقدار الطاقة الكهربائية التي تستهلكها كل من الجهتين للرد على سؤالك؟ أو حتى كيف يمكن لسؤالك "البريء" أن يزيد من الاحتباس الحراري في العالم؟
للإجابة عن سؤالك، يحتاج "تشات جي بي تي"، وفقًا للتقديرات، إلى حوالي 10 أضعاف ما يحتاجه البحث التقليدي على "غوغل". وذلك لأن مراكز البيانات تستهلك كميات ضخمة من الطاقة الكهربائية، إذ يُتوقّع أن يأتي ثلث الطلب على الكهرباء في أيرلندا منها بحلول عام 2026.
وعن ذلك، يقول "معهد أبحاث الطاقة الكهربائية"، وهو مؤسسة غير ربحية، إن البحث الواحد على "تشات جي بي تي" يستهلك 2.9 واط/ساعة، في حين يستهلك البحث التقليدي على "غوغل" حوالي 0.3 واط/ساعة.
ومع إجراء حوالي 9 مليارات عملية بحث يوميًا، يزداد الطلب بشكل هائل على الكهرباء، ليصل إلى حوالي 10 تيراواط ساعة من الكهرباء سنويًا، مما يشكل عبئًا إضافيًا على البيئة.
مراكز صناعة الذكاء الاصطناعي وارتباطها بالانحباس الحراريتعتمد صناعة الذكاء الاصطناعي بشكل كبير على مراكز البيانات لتدريب وتشغيل نماذجها، ومع احتياج هذه المراكز لكميات كبيرة من الطاقة، فإن ذلك يزيد من انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري في العالم.
ففي وقت سابق، أعلنت شركة "مايكروسوفت" أن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون لديها ارتفعت بنسبة 30% تقريبًا منذ عام 2020 بسبب التوسع في مراكز البيانات.
أما "غوغل"، فقد زادت انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في عام 2023 بنسبة 50% تقريبًا مقارنةً بما كانت عليه 2019، ويرجع ذلك إلى زيادة نشاط مراكز البيانات.
وحتى الآن، يُشكّل استخدام الطاقة لأغراض الذكاء الاصطناعي جزءًا صغيرًا فقط من إجمالي استهلاكها في القطاع التكنولوجي، حيث يُقدّر بأنه مسؤول عن نحو 2 إلى 3% من إجمالي الانبعاثات العالمية.
ومع ذلك، من المرجح أن ترتفع هذه النسبة مع إقبال المزيد من الشركات والحكومات والمؤسسات للذكاء الاصطناعي لتعزيز الكفاءة والإنتاجية.
Relatedدراسة تحذر: الاحتباس الحراري يضاعف قوة الأعاصير الأطلسيةارتفاع مستويات الميثان: هل يمكن أن يكون ذلك استجابة الطبيعة لظاهرة الاحتباس الحراري؟للحد من الاحتباس الحراري.. فيتنام تحاول تخفيض انبعاثات غاز الميثان الناجم عن زراعة الأرزتواجد مراكز البيانات في الاتحاد الأوروبي:يوجد حاليًا أكثر من 8,000 مركز بيانات على مستوى العالم، يقع حوالي 16% منها في أوروبا. وتتركز غالبيتها في المدن المالية الكبرى مثل فرانكفورت ولندن وأمستردام وباريس ودبلن.
ويٌقدّر أن يصل استهلاك الكهرباء في قطاع مراكز البيانات في الاتحاد الأوروبي إلى حوالي 150 تيراواط ساعة بحلول عام 2026، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية (IEA).
في أيرلندا، على سبيل المثال، بلغ الطلب على الكهرباء من مراكز البيانات 5.3 تيراواط ساعة في عام 2022، وهو ما يمثل 17% من إجمالي الكهرباء المستهلكة في البلاد، ويعادل كمية الكهرباء التي تستهلكها جميع المباني السكنية الحضرية.
وإذا استمر الاعتماد على تطبيقات الذكاء الاصطناعي في النمو بوتيرة سريعة، فقد يحتاج هذا القطاع إلى 32% من إجمالي الطلب على الكهرباء في البلاد بحلول عام 2026.
على غرار أيرلندا، تستضيف الدنمارك 34 مركزًا للبيانات، نصفها يقع في كوبنهاجن ومن المتوقع أن ينمو إجمالي الطلب على الكهرباء بشكل رئيسي فيها بسبب توسع هذا المجال. فبحلول عام 2026، قد تستهلك مراكز البيانات يصل إلى 6 تيراواط/ ساعة، لتشكل 20% من الطلب على الكهرباء في البلاد.
في المقابل، يُمكن للطقس البارد في شمال أوروبا مثل السويد والنرويج وفنلندا أن يُخفّض من تكاليف الكهرباء.
وبما أن السويد تعدّ أكبر فاعل في هذا المجال بين دول الشمال الأوروبي، حيث يوجد بها 60 مركز بيانات، نصفها في ستوكهولم. يُتوقع أن تزيد مع النرويج من مشاركتهما في سوق مراكز البيانات، نظرًا لاعتمادهما على طرق توليد نظيفة.
منتج شريط الفيديو • Mert Can Yilmaz
Go to accessibility shortcutsشارك هذا المقالمحادثة مواضيع إضافية خروقات إسرائيلية مستمرة لوقف إطلاق النار.. غارات تخلّف قتلى وجرحى في غزة وجنوب لبنان لماذا يتهم رواد مواقع التواصل الجنود الأوكرانيين بفبركة مشاهد الحرب؟ كيف تنظر الدول الأوروبية لاستخدام الذكاء الاصطناعي في محيط العمل؟ تشات جي بي تيالذكاء الاصطناعيالاحتباس الحراريأوروبااستهلاك الكهرباءطاقة
خبير إسرائيلي: الشرع مستعد للتعاون مع إسرائيل بشرط واحد