صمم باحثون في الأردن وقطر "نظامًا شمسيًا مزدوج المفعول" (TTSS) يمكنه إنتاج طاقة نظيفة على مدار الساعة. ينتج هذا التصميم ثنائي الفعل أكثر من ضعف الطاقة التي ينتجها برج شمسي قياسي. كما يوحي الاسم، يجمع "النظام الشمسي ذو التقنية المزدوجة" بين تقنيتين للبرج في تصميم واحد: برج يعمل بالطاقة الشمسية وبرج تبريد يعمل بالتيار التنازلي. لقد تم دمجها في برج، حيث يرتفع برج التيار الصاعد من المنتصف.
تعمل أنظمة التيار الصاعد الشمسية عن طريق تسخين الهواء على الأرض ثم استخدام مبدأ الهواء الساخن للارتفاع، وإرسال الهواء إلى أعلى برج طويل مجهز بتوربينات. يتم تسخين الهواء تحت سقف كبير يغطي منطقة تجميع واسعة ومصنوع من مواد من نوع الدفيئة مصممة لتجميع أكبر قدر ممكن من الحرارة.
تم بناء هذه الأجهزة على نطاق تجريبي ولكنها لم تصل بعد إلى النطاق التجاري لأنها عادة ما تكون هياكل طويلة جدًا لضمان خلق اختلافات كافية في درجات الحرارة. ولذلك فإن التكاليف مرتفعة والمخاطر تعتبر عالية.
من ناحية أخرى، يقوم برج التبريد بدفع الهواء نحو الأسفل، مما يؤدي إلى تشغيل توربين آخر. في هذا التصميم، يتم تحقيق ذلك عن طريق رش رذاذ خفيف من الماء في الهواء المحيط أعلى البرج، مما يجعله أكثر برودة وأثقل وينتقل إلى الأسفل.
يضع تصميم TTSS برجًا للتيار الصاعد في المنتصف ومحاطًا بـ 10 أبراج للتيار الصاعد، مما يسمح له بالعمل في وضعي التيار الصاعد والهابط في وقت واحد.
وقام فريق بحثي من جامعة الحسين التقنية في الأردن وجامعة قطر بتصميم نموذج لبرج TTSS يبلغ ارتفاعه حوالي 200 متر وقطره 13.6 متر. يوجد تحت البرج مجمع يبلغ قطره 250 مترًا. يبلغ قطر برج التبريد الداخلي 10 أمتار (33 قدمًا) مع خلوص حوله يبلغ 1.8 مترًا (5.9 قدمًا). وينقسم الفراغ إلى 10 أبراج منفصلة باتجاه الريح، مع أنظمة رذاذ الماء في الأعلى وتوربينات في الأسفل. تم اختيار موقع التصميم بالقرب من مدينة الرياض - تعتبر المنطقة الصحراوية الحارة والجافة مثالية لهذا النوع من التصميم.
وفي اختبارات المحاكاة باستخدام بيانات الأرصاد الجوية المحلية، قدر الفريق أن مثل هذا النظام يمكن أن يولد إجمالي حوالي 753 ميجاوات ساعة من الطاقة سنويًا، مع تشغيل أبراج التيار السفلي الخارجية على مدار الساعة لتوفير حوالي 400 ميجاوات ساعة من الطاقة، في حين أن أبراج التيار الصاعد التي تعمل بشكل أكثر كفاءة تحت أشعة الشمس الحارة يمكن أن توفر حوالي 350 ميجاوات ساعة من الطاقة.
وفقًا لفريق البحث، فإن هذه الأرقام أعلى بـ 2.14 مرة من التصميم المماثل الذي يعتمد على التيار الصاعد فقط، وهو أمر معقول نظرًا للفصل بين التيار الصاعد والهبوط المذكور أعلاه. يمكنهم أيضًا حل التناقض بين العرض والطلب على الطاقة الموجود في معظم مشاريع الطاقة الشمسية إلى حد ما.
في الوقت الحالي، لم يحاول الفريق إجراء حسابات LCoE (تكلفة الكهرباء المتساوية)، ولا إجراء أي مقارنات للتكلفة مع مصفوفات الطاقة الشمسية الكهروضوئية بالإضافة إلى تخزين البطارية. ويشير التقرير أيضًا إلى أنه قد لا يكون من السهل الحصول على ما يكفي من المياه لتشغيل أنظمة السحب في المدن الصحراوية الحارة والجافة حيث تكون أنظمة TTSS أكثر فعالية.
ومع ذلك، فهي فكرة مثيرة للاهتمام وتثبت أن هناك طرقًا عديدة لتشغيل التوربينات لتوليد الكهرباء.