الإستدامةالطاقة الشمسيةتخزين الطاقة

دمج تخزين الطاقة بالمضخات مع الألواح الشمسية العائمة: نهج جديد لتعزيز كفاءة الطاقة

في خطوة رائدة لتحسين كفاءة محطات تخزين الطاقة بالمضخات، قام باحثون من جامعة البوليتكنيك في ميلانو بإيطاليا بتحليل جدوى تقنية واقتصادية لتركيب ألواح شمسية عائمة (FPV) على الأحواض السفلية لثلاث محطات ضخ مائية موجودة بالفعل. تُظهر هذه الدراسة أن تطبيق هذه التكنولوجيا يمكن أن يُحدث تحسينات كبيرة في الأداء والإنتاجية.

Plant layout: Image: Politecnico di Milano, Applied Energy, CC BY 4.0

الابتكار في استخدام الألواح الشمسية العائمة

أوضح الباحثون أن دراستهم تضمنت عوامل جديدة لم تُناقش بعمق في الدراسات السابقة، مثل:

  • تقليل معدل تبخر المياه من الأحواض نتيجة تغطيتها بالألواح العائمة.
  • تحسين كفاءة الخلايا الشمسية بفضل تأثير المياه على درجة حرارتها.
  • تحليل أداء المضخات والتوربينات عند تشغيلها في أوضاع جزئية.

وصرح الدكتور ماتيو كاتانيا، المشرف على الدراسة، قائلاً: “لقد قمنا بتطوير استراتيجية تشغيل مبتكرة للمحطات المائية، يمكنها تحسين الأداء بشكل كبير.”

تفاصيل الدراسة وتحليل المحطات الإيطالية الثلاث

تم تطبيق نموذج رياضي لتحليل ثلاث محطات ضخ مائية في إيطاليا:

  1. محطة بارجي (Bargi)
    • سعة الضخ: 330 ميجاواط.
    • التوفير في التبخر: 12%، ما يعادل 5.15 مليون متر مكعب سنويًا.
    • صافي القيمة الحالية: €168 مليون (في حالة الاتصال بالشبكة).
  2. محطة كابرياتي (Capriati)
    • سعة الضخ: 113 ميجاواط.
    • التوفير في التبخر: 9.35%، ما يعادل 0.45 مليون متر مكعب سنويًا.
    • صافي القيمة الحالية: €29 مليون.
  3. محطة تالورو (Taloro)
    • سعة الضخ: 280 ميجاواط.
    • التوفير في التبخر: 18%، ما يعادل 3.37 مليون متر مكعب سنويًا.
    • صافي القيمة الحالية: €194 مليون.

أظهرت النتائج أن محطة تالورو تتمتع بأعلى كفاءة للتكامل (IPP) مقارنة بالمحطات الأخرى. وقد تم تصميم النموذج باستخدام خوارزمية البرمجة الخطية المختلطة (MILP) عبر برنامج Pyomo، حيث تم إدخال بيانات مثل سعة الضخ، حجم الأحواض، ومساحة السطح، ومتوسط الإشعاع الشمسي.

أهمية الدراسة وأفق التطبيق

تُظهر الدراسة الإمكانات العالية لدمج الألواح الشمسية العائمة مع محطات التخزين بالمضخات في تحقيق أهداف التحول للطاقة المتجددة. وفقًا للباحثين، فإن هذا النهج لا يُحسن الأداء الاقتصادي فقط، بل يساهم أيضًا في تعزيز استدامة الموارد المائية.

وأكد الباحثون أن النتائج يمكن تطبيقها على مناطق أخرى تشترك في خصائص جغرافية مشابهة لإيطاليا، مما يجعل هذه التكنولوجيا حلاً واعدًا في مسيرة التحول نحو الطاقة النظيفة.

ختــــامًا

يمثل دمج الألواح الشمسية العائمة مع محطات الضخ المائية نموذجًا مبتكرًا لتحقيق كفاءة أعلى للطاقة وتعزيز الاستدامة. تشير هذه الدراسة إلى أن مثل هذه الأنظمة المتكاملة قادرة على دعم أهداف الانتقال إلى الطاقة المتجددة وتقليل التأثيرات البيئية.

للاطلاع على تفاصيل الدراسة من هنا

 

م. نادية مهدي

مهندسة كهرباء. خبيرة معتمدة من مؤسسة الأمم المتحدة للتنمية الصناعية في إدارة أنظمة الطاقة، حاصلة على درجة الماجستير في هندسة الكهرباء، أسعى لنشر الوعي وإثراء المحتوى المتخصص في مجال كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة في العالم العربي.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى
error: المحتوى حصري