3 تجارب منزلية آمنة لتوليد الطاقة الكهربائية منها صناعة لوح طاقة شمسية

ملخص: أدّت زيادة استهلاك الطاقة عالمياً والحاجة إلى الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة لمكافحة التغيّر المناخي، والتعرض للانقطاعات المتكررة للكهرباء في عدة بلدان عربية وعالمية، إلى زيادة الحاجة إلى ابتكار وسائل لتوليد الطاقة منزلياً باستخدام تقنيات بسيطة مثل صناعة بطارية من الخل والمسامير وأسلاك النحاس أو صناعة لوح طاقة شمسية منزلي بواسطة شاشات الحاسوب المكسورة ومعجون الأسنان والشاي واليود أو صناعة مولد كهربائي من ساقية الماء ومحرك مثقاب كهربائي محمول موجود لديك في صندوق الأدوات، هذه الأساليب على بساطتها تظهر فاعلية جيدة ويمكن أن تفيدك في توفير كمية من الطاقة الكهربائية لشحن الهاتف والحصول على الإضاءة، بالإضافة لتطوير مصدر طاقة محلّي قابل للتوسع إن عرفت المبدأ وكيفية عمل مولدات الطاقة المختلفة هذه.

في أزمة الطاقة العالمية، لا بُدّ لنا من محاولة إيجاد مصادر طاقة بديلة ومستدامة، وهذا ما يتم بالفعل من خلال استخدام منظومات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة النووية، لكن لكي نستطيع توسيع آفاق الجيل الجديد ونفهم آليات توليد الكهرباء، يمكننا القيام بهذه التجارب المنزلية البسيطة لتوليد الطاقة الكهربائية بأدوات متوفرة.

اقرأ أيضاً: 4 طرق لشحن الهاتف في حالات الطوارئ باستخدام مواد منزلية بسيطة

3 تجارب منزلية لتوليد الطاقة الكهربائية الصديقة للبيئة 

هناك شكلان للحصول على الطاقة، الأول هو البطارية والثاني هو المولّدات وكلاهما له استخداماته ومفيد في مختلف جوانب الحياة، ويمكن أن تساعد هذه الأشكال في الحفاظ على البيئة دون أن تؤثّر سلباً في النشاط البشري المتطور بالقطاعات كافة، فمثلاً يشارك المهندس المدني عبدالعزيز السحيباني، المهتم بالتنمية العامة والتخطيط الإستراتيجي والنقل والتطوير، في منشور له على منصة إكس معلومات عن مطار في الهند يعمل بالطاقة الشمسية النظيفة بنسبة 100%، ما يشجّع على تبنّي هذه الحلول النظيفة ومكافحة التغيّر المناخي الناتج عن النشاط البشري.

مطارٌ في (الهند)..

جميع إستهلاكه من الكهرباء من الطاقة الشمسية بنسبة 100٪‼️
من ألواح طاقة شمسية في الفراغات حول المطار ومباني المطار نفسه ‼️

ماينتج يزيد عن حاجة المطار..ويكفي 10 آلاف منزل‼️

الطاقة الشمسية وطاقة الرياح طاقة نظيفة ومستدامة ‼️ pic.twitter.com/ol4VuxqyhT

— م عبدالعزيز السحيباني (@arac433) July 1, 2024

فيما يلي تجارب لتوليد الطاقة الكهربائية المنزلية:

1. صناعة بطارية الخل 

تستغرق هذه التجربة 10 دقائق، وتحتاج إلى المكونات التالية:

• خل تفاح أو عنب نقي، لا يهم إن كان أبيض أو أحمر.
• مسامير مغلفنة بالزنك، وهي المسامير العادية لكن يكون لونها فضياً فاتحاً بسبب طبقة الزنك التي تغلفها.
• قطع من أسلاك النحاس، يمكن قطعها لتصبح أطول قليلاً من المسامير.
• ضوء ليد صغير.
• قالب مكعبات ثلج.

لتنفيذ التجربة يكفي أن تملأ حجرات قالب مكعبات الثلج بالخل مع التأكد من عدم تسريب محتوى الحجرات، وحاول أن تلف قطعة النحاس على رأس المسمار، ثم ضع سلك النحاس في حجرة والمسمار المرتبط بها في الحجرة التي تليها وكرر العملية ذاتها بحيث تضع بالتناوب سلكاً نحاسياً ثم مسماراً ثم سلكاً نحاسياً آخر بالحجرة نفسها التي فيها المسمار السابق، وفي النهاية سينتج لديك دارة كهربائية يخرج منها قطب موجب يكون سلك النحاس وقطب سالب هو المسمار، ضع قطب ضوء الليد الموجب في الحجرة النهائية التي تحتوي على سلك النحاس والقطب السالب في مكان المسمار الذي يحتوي على الزنك وستجد أن الليد يضيء.

اقرأ أيضاً: كيف ستساعد محطات الطاقة الشمسية حول القمر على توفير مصادر هائلة من الطاقة النظيفة؟

المبدأ في هذه الطريقة هو أن النحاس يمثّل قطباً موجباً فيتخلى عن الإلكترونات بينما الزنك قطب سالب يكتسبها، والخل هو محلول شاردي يسهم في نقل الإلكترونات، ما يؤدي إلى نشوء دارة التيار الكهربائي وإضاءة الليد.

يمكنك مشاهدة طريقة العمل بشكلٍ أوضح في هذا الفيديو:  

اقرأ أيضاً: طريقتان بسيطتان لتحلية مياه البحر في المنزل

2. صناعة لوح طاقة شمسية منزلي

تحتاج صناعة لوح الطاقة الشمسية المنزلي إلى المواد التالية:

• ثاني أوكسيد التيتانيوم.
• قلم رصاص مصنوع من الغرافيت.
• محلول يود.
• زجاج ناقل للكهرباء (يمكنك صناعته أو شراؤه أو أن تستخدم شاشة هاتف أو تلفاز مسطح يمكن الاستغناء عنه).
• كحول.
• فرن.
• فلتر قهوة.
• جهاز لقياس التيار الكهربائي.

لصناعة لوح طاقة شمسية يجب اتباع الخطوات التالية:

1. استخلص ثاني أوكسيد التيتانيوم: وهي مادة موجودة في كريمات الوقاية من الشمس ومساحيق سكر البودرة الموجود في أكياس الدونات البيضاء والمرشوش عليها. ولاستخلاصها اجمع مسحوق الدونات وأذب السكر بالماء، ثم صب السائل من خلال فلتر القهوة، إذ سيذوب السكر في الماء ويمر مباشرة عبر الفلتر، بينما المادة الصلبة المتبقية تكون مزيجاً من ثاني أكسيد التيتانيوم والدهون.

2. أزِل الدهون: ضع المسحوق في طبق مقاوم للحرارة داخل الفرن بدرجة حرارة 260 درجة مئوية مدة 3 ساعات تقريباً، سيؤدي هذا إلى تبخر الدهون وترك مسحوق ثاني أوكسيد التيتانيوم. يمكن أيضاً شراء هذه المادة من متاجر الخردة أو عبر المتاجر الإلكترونية إن كنت لا تريد عناء استخلاصها بنفسك.

3. احصل على زجاج موصل للكهرباء: حيث تُغطى أنواع الزجاج الموصل للكهرباء بطبقة من أوكسيد الإنديوم والقصدير (ITO glass)، وهذا يسمح لسطح الزجاج بتوصيل الكهرباء بدلاً من عزلها. يتوفر هذا الزجاج في المتاجر عبر الإنترنت أو من متجر مستلزمات الطاقة الشمسية ويمكن أيضاً الحصول عليه من شاشات الهاتف الذكي أو شاشات الكمبيوتر المسطحة، إذا كان بحوزتك واحدة معطلة يمكنك إخراج هذه الزجاجة من الشاشة واستخدامها وفقاً للفيديو التالي:

المهم أخذ طبقة الزجاج ذات اللون الداكن والتي توصل الكهرباء، وللتأكد من وجه الزجاج بأنه ناقل، يكفي أن تفحصه بواسطة جهاز الآفومتر لترى وجود ناقلية.

4. اصنع محلول ثاني أوكسيد التيتانيوم: أضف كحولاً طبياً (الإيثانول) إلى ثاني أوكسيد التيتانيوم في كوب زجاجي وحرِّكه، ويجب أن تستخدم أنقى إيثانول يمكنك العثور عليه؛ أي بدرجة نقاوة 99% إن استطعت. ضع طبقة من الشريط اللاصق حول جوانب الزجاج لتشكيل حوض بسيط يمنع الانسكاب، ثم استخدم قطارة لإسقاط قطرة من محلول ثاني أوكسيد التيتانيوم على سطح الزجاج وتشكيل طبقة رقيقة، ومن بعدها يمكنك استخدام قطعة زجاج صغيرة لنشر الزائد وجعله مستوياً وانتظر حتى ينشف، يجب تكرار هذه العملية 10 مرات.

5. ضع الزجاجة المحملة بثاني أوكسيد التيتانيوم في صينية بالفرن مدة 10-20 دقيقة: عندها ستتحول الصفيحة إلى اللون البني، ثم تعود إلى اللون الأبيض. عودة لونها إلى الأبيض يعني أن الإيثانول (المذيبات العضوية) قد احترقت، وأن الخلية الشمسية أصبحت جاهزة.

6. انقع الزجاجة بالشاي الذي يحتوي على مركبات عضوية تُعرف باسم الأنثوسيانين: وهذه المركبات الصباغية تُعدّ جيدة في التقاط الضوء في الطيف المرئي. اغلِ كوباً من الشاي الداكن واغمر الزجاجة بضع ساعات. سيؤدي هذا إلى صبغ الزجاجة والسماح للأنثوسيانين بالارتباط بسطح الزجاج. هذه العملية تساعد الزجاج على امتصاص أشعة الضوء المرئي، وقبل التلوين، تكون الخلية الشمسية هذه قادرة فقط على التقاط الضوء في طيف الأشعة فوق البنفسجية.

7. خذ قطعة زجاج موصلة أخرى وارسم عليها بقلم الغرافيت: وهو قلم رصاص يكون عادة ذا لب ليّن. ستعمل هذه القطعة من الزجاج كقطب مضاد للزجاج المحمل بثاني أوكسيد التيتانيوم. افرك طرف القلم الرصاص على الزجاج من الوجه الناقل حتى تتم تغطيته بالكامل بالغرافيت. 

8. ضع فاصلاً بين قطعتي الزجاج المحمّلة بثاني أوكسيد التيتانيوم والمحمّلة بالغرافيت: بحيث يكون الوجه المطلي بثاني أوكسيد التيتانيوم مواجهاً للوجه المطلي بالغرافيت (داخلياً). يمكنك وضع فاصل بلاستيكي رفيع بسماكة 0.5 مل من النايلون المستخدم في صناعة غلاف الدفاتر ذات اللولب (الراصور)، ومن المهم ألّا تنطبق الزجاجتان بالزاويا بشكل تام وأن تدع القليل من الطرف المطلي لطرفي اللوحين الزجاجيين يبرز إلى الخارج لكي تستطيع وصله مع ملاقط لاحقاً كما في الصورة التالية:

وفي الفيديو التالي توضيح للطريقة:

9. أضف محلولاً شاردياً ناقلاً (إلكتروليت) في الفراغ الرفيع الفاصل بين الزجاجتين: ويعتبر محلول اليود مثالياً لهذا الغرض ويمكن الحصول عليه من الصيدليات بدون وصفة طبية. امزج المحلول بنسبة حجم من اليود و3 أحجام من الكحول ثم ضع قطرة أو قطرتين من المحلول بين قطعتي الزجاج. هكذا تشكل لدينا قطبان؛ الموجب هو الغرافيت والسالب هو ثاني أوكسيد التيتانيوم ومحلول ناقل بينهما هو محلول اليود.

يمكنك الآن تعريض لوح الطاقة الشمسية الذي صنعته لأشعة الشمس وقياس الكهرباء التي يولدها، ضع القطب الموجب لمقياس الفولط على الطرف البارز من زجاجة الغرافيت والقطب السالب للمقياس على الطرف البارز من زجاجة ثاني أوكسيد التيتانيوم، وسيظل اللوح هذا يعمل ما دام هناك أشعة شمس ومحلول ناقل بينهما، وإذا جفّ محلول اليود يمكنك إضافة القليل مجدداً.

اقرأ أيضاً: 10 نصائح عملية لتجهز منزلك ضد موجة الحر القادمة

3. صناعة مولد كهربائي من ساقية الماء 

في حال كنت في الغابة أو في مكان فيه ساقية ماء أو نهر، وكان هاتفك الذكي متوقفاً عن العمل بسبب نفاد طاقته، يمكنك صنع مولد كهرومائي تشحن به الهاتف من خلال المواد التالية:

• صحن بلاستيكي قاسٍ.
• قوارير بلاستيكية للمياه.
• مشرط.
• شريطان كهربائيان لتشكيل قطبين سالب وموجب.
• شريط لاصق قوي ومقاوم للماء أو أي طريقة للتثبيت.
• قلم رصاص أو أعواد خشبية مستقيمة للتثبيت.
• محرك توليد كهرباء، يمكنك الحصول عليه من مثقاب لاسلكي قد يكون موجوداً في صندوق العدة لديك ويتوفر في متاجر الخردوات المنتشرة داخل المدن وعلى حدودها، وهو محرك دوراني، عندما تدير محوره من طرف سيولّد الكهرباء من الطرف الآخر عبر سلكين أحدهما موجب والآخر سالب.
• كابل شحن الهاتف.

اقرأ أيضاً: 8 أعطال كهربائية منزلية شائعة مع طرق إصلاحها بأمان

لتصنيع شاحن الهاتف الكهرومائي، يمكنك اتباع الخطوات التالية:

1. قص الزجاجات البلاستيكية بالمشرط لتصبح بشكل عنفات يمكنك تثبيتها دائرياً حول الصحن البلاستيكي القاسي الذي لديك.
2. ضف في محور الصحن البلاستيكي الذي حولته إلى عنفة عوداً من الخشب من الوسط أو قلماً من الرصاص وثبته ليدور مع الصحن، وثبت بالوقت ذاته هذا العود من الطرفين على منصة يمكنك صنعها من الأعواد الأخرى للسماح للعنفة بالدوران بحرية.
3. ركب "العنفة" على مجرى النهر أو النبع أو حاول تغيير مسار مجرى جزء بسيط من النهر ليدوّر العنفة بشكل مستمر.
4. اربط محور العنفة المكونة من الصحن وقطع الزجاجات البلاستيكية التي تدور على محور محرك توليد الكهرباء، واحرص على ألّا يتعرض المحرك للماء، ويمكنك تغطيته بقارورة مياه بلاستيكية مقصوصة بالمشرط لحمايته.
5. خذ كابل شاحن الهاتف من طرف مأخذ اليو إس بي (USB) أو الشحن واقطعه واكشف الجزء المعدني من الأشرطة، واربط شريط المحرك الأسود على لون الشريط الأسود (السالب -) من كابل الشاحن، وكذلك بالنسبة للشريط الأحمر (الموجب +) مع التأكد من عدم تماس القطبين ببعضهما بعضاً وعدم تعرضهما للماء، ويمكنك تغطيتهما بالشريط اللاصق إن توفر.
6. يمكنك شحن الهاتف بهذه الطريقة عند توصيل القطبين من العنفة بكبل الشحن، لكن الفولط غير مضبوط ما قد يسبب تلف الهاتف، وتُعدّ هذه مخاطرة، فالأفضل وجود دارة تنظيم للتيار تكون موجودة في شاحن الهاتف نفسه، لكن الحل الوسط هو إخراج البطارية وشحنها بمفردها من خلال ربط القطب السالب للشريط من العنفة بالقطب السالب للبطارية والقطب الموجب كذلك والانتظار ريثما تشحن البطارية قليلاً لتقوم بالاتصال الطارئ الخاص بك.

تُعدّ هذه الطريقة مفيدة أيضاً للإضاءة من خلال وصل أضواء ليد (LED) على قطبي العنفة التي صنعتها، ويمكنك بكل بساطة عمل دوّار (مانويل) يدوي لتدوير العنفة حتى في حال عدم وجود مياه. يمكن معرفة طريقة التركيب من خلال الفيديو التالي: